机器人关节传动系统固有特性分析

莫 帅 胡效松 杨振宁 冯志友 李 旭 周长鹏 黄云生

（1 天津工业大学 机械工程学院， 天津 300387）

（2 江苏万基传动科技有限公司， 江苏 泰州 225400）

（3 深圳市合发齿轮机械有限公司， 广东 深圳 518100）

0 引言

随着智能制造技术快速发展，机器人的种类以及应用场景也更加广泛，例如多功能机械臂、教育机器人、服务机器人等。机器人关节作为机器人的核心部件，主要由驱动控制部分和电机-齿轮传动系统构成。机器人关节所用电机多是无刷直流电机，具有转速高、转矩大等特点，在电机拖动齿轮传动系统转动时，齿轮传动系统的动力学特性变得十分复杂[1]。在长时间高转速、高负载下，可能会出现“扫齿”“断齿”等故障，有必要对机器人关节中齿轮传动系统固有特性进行分析。

目前，国内外学者对齿轮传动系统固有特性进行了大量研究。王均刚等[2]建立风电增速箱多级耦合传动系统动力学模型，研究了系统的固有频率和振动模式。Liu 等[3]建立风力发电机多级齿轮传动系统动力学模型，计算了该系统的固有频率和主振型。黄孝慈[4]建立混合动力汽车多级齿轮系统动力学模型，分析了阻尼、刚度等参数对系统产生的扭转振动的影响。Li等[5]对齿轮传动系统的故障状态进行模态分析，比较了不同故障形式对齿轮振动特性的影响。张丽娟[6]建立多级齿轮传动系统微分方程，求解了系统各部件的振动加速度。李楠等[7]建立功率四分支齿轮传动系统动力学模型，并对该系统的固有特性和动载系数变化进行了分析。……