机器人机械臂模态测试分析

机器人机械臂通常是多关节结构,在工作时会出现一定的振动,不利于臂架系统的控制等操作,并会加速系统的疲劳破坏,因此对机械臂在各种工况下工作的固有频率和动态特性进行准备测试是十分有必要的。

应用背景

某众多知名研究所和知名高校采用其高科技的SignalPad模态分析软件对机器人机械臂进行模态分析,获取机械臂的动态特性,通过对这些参数的深入分析更全面优化完善产品。

 

 

图 1 被测对象为机器人的机械臂

 

测试系统构成

某研究所对其新研发的机器人机械手臂进行模态实验,采用了其高科技的SignalPad模态分析软件,NI 数据采集设备和PCB加速度计。本次测试的主要目的如下:
1、评价现有结构系统的动态特性;
2、在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计;
3、诊断及预报结构系统的故障;
4、识别结构系统的载荷。

 

 

模态分析与实验结果

使用SignalPad模态软件进行模态参数识别与提取,选取的模态分析方法包括随机子空间分析法、复频域最小二乘法(LSCF),Z方向的分析结果如下所示。
从振型中可以看到,各自由度的振动同频同相,只是振动幅度不一样,靠近末端振动幅度最大,远离末端振动幅度减小,这与实际看到的现象完全吻合。一、二阶模态是臂架振动的最主要形态;一阶模态相比于二阶模态,振幅有所减小;相位关系上,各自由度不同相。

 

图 2 Z方向的分析结果