SimMechanics在合作机器人建模与仿真中的应用——离合器系统分析

本文主要探讨了使用SimMechanics进行合作机器人建模及仿真的方法，特别是基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型。作者董玉红和张立勋通过哈尔滨工程大学机电工程学院的研究，展示了如何利用SimMechanics来设计和分析合作机器人的动力学性能。 SimMechanics是MATLAB的一个扩展工具，专门用于机械系统动力学的建模和仿真。在本文中，作者关注的是合作机器人（Cobots）的应用，这类机器人通常需要与人类协同工作，因此对安全性有特殊要求。他们提出了一种基于双超越离合器的关节机构模型，这种离合器能够实现单向传动，为Cobots提供了被动约束特性，以确保在与人交互时的安全性。 离合器在机器人系统中的作用是允许在特定条件下断开或连接动力传输，这样机器人可以根据任务需求灵活地接合或分离其部件。双超越离合器则增加了系统的复杂性和可控性，能够更好地适应不同的工作场景。在建模过程中，作者考虑了Cobots的机构特点和离合器的特性，构建了一个不完全约束的关节模型，该模型可以模拟离合器在传递扭矩时的动态行为。 通过SimMechanics，作者设计了Cobot的轨迹控制仿真程序，对机器人的运动学和动力学特性进行了深入研究。仿真的结果证实，该Cobot模型能够精确跟踪期望的运动轨迹，并且具有被动约束特性，这符合Cobots与人合作的基本要求。此外，这种模型在模拟外科手术、物料搬运和精密装配等需要高精度和安全性的应用场景中，具有显著的优势。 关键词：合作机器人；超越离合器；不完全约束；SimMechanics 通过SimMechanics进行的仿真是验证和优化机械系统设计的有效工具，尤其对于复杂的机器人系统。在文中提到的Cobot建模中，SimMechanics不仅帮助分析了动力学性能，还为控制策略的开发和测试提供了平台。这样的研究成果对于推进人机协作技术的发展，尤其是在安全性和效率方面，具有重要的理论和实践意义。