以双连杆柔性臂为研究对象,利用Hamilton变分原理建立微分方程,采用假设模态法描述柔性臂的变形,进而对微分方程进行离散化处理,从而得到考虑动力刚化效应的柔性臂动力学模型。以抑制柔性臂振动为目的,将多项式插值与正弦-梯形基函数相结合,构造出计算简便、平稳连续且收敛较快的叠加曲线作为新的角加速度规划曲线。利用关节变量与模态坐标的关系,将振动抑制问题转变为减小模态坐标响应问题。分别构造多项式插值规划函数和优化角加速度函数,对动力学模型进行数值仿真。仿真结果表明,角加速度经过规划后柔性臂的弹性振动大幅度减小,对于复杂多杆柔性臂系统抑振研究具有较大价值。

通过Garlerkin方法建立了考虑阻尼、材料非线性、温度变化和轴向激励的柔性臂系统动力学微分方程.分析了系统存在同、异宿轨道及周期轨道的充分必要条件,通过Hamilton函数得到了对应的参数方程表达式.根据非线性振动的多尺度法,得到了系统在3次超谐共振情况下的一次近似解及其定常解,揭示了系统内各参数之间的关系.对得到的微分方程进行数值计算,分析柔性臂系统参数对纵向振动响应曲线的影响.结果表明,材料非线性和温度变化对系统纵向振动的影响不可忽略;在一定参数条件下,系统有发生复杂非线性运动的可能.为了有效的控制柔性臂的振动,应合理选取系统的物理参数,避免其处于混沌运动状态.

讲述了用PSD构造柔性臂末端振动测量系统的设计与实现过程 ,包括测量原理 ,光学系统的构造 ,PSD的后续处理电路和系统标定等。介绍了一个基于PSD的双连杆柔性机械臂末端振动的测量系统及实验结果。测量准确度达 0 .1mm。

针对星球表面探测技术的研究，基于树蜂钻树洞机理，设计了一种集钻探和取样功能于一体的三瓣式、可伸缩采样器。采样器由三部分组成，分别为伸缩仓、柔性臂和钻头。伸缩仓部分主要由张紧装置、齿轮卷扬装置、柔性辊轮装置等组成。柔性臂部分为两根带簧片背对配置，提高了其弯曲刚度和扭转刚度，可收拢在伸缩仓内，无鼓包问题。钻头部分包含背、腹钻瓣和中间瓣，由凸轮机构驱动背腹钻瓣实现钻探给进，中间瓣进行定位和取样。通过对柔性臂参数和一阶临界弯矩进行分析，给出了一阶临界弯矩估计公式，对采样器的设计具有一定的理论指导意义。