一种面向大柔度基底的运动力学测试方法技术

本发明专利技术公开了一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，涉及仿生工程测试技术领域，首先根据目标研究基底对象的运动特性，确定直线传动设备的数量，其次获取目标研究基底的力学模型和直线传动设备控制模型，并将目标研究基底力学模型的相关参数作为直线传动设备的控制参数；再搭建实验台，并对实验台中的传感器和直线传动设备进行标定，完成控制参数的修正；最后进行仿生机构的运动力学测试实验，并根据获得的解算公式对原始力数据进行处理，获得目标研究基底对象的力学特性。本发明专利技术不仅解决了单一力传感器面向柔性基底时的测量失效问题，还实现了对全方向、不同特性大柔度基底的模拟。的模拟。的模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种面向大柔度基底的运动力学测试方法


[0001]本专利技术涉及仿生工程测试
，更具体的说是涉及一种面向大柔度基底的运动力学测试方法。

技术介绍

[0002]目前，在仿生工程领域，人们对仿生机构的性能验证更多面向坚实基底。但从未来实际应用角度来说，无论是救援机器人、侦察机器人，还是面向太空环境的太阳能帆板清洁机器人，均需要面临具有较高柔度特性的基底环境。
[0003]在评价具有仿生黏附特性的爬壁机器人、跳跃机器人及其他仿生机构的运动性能时，对黏附力、脱附力、起跳力、着落力等特征力的测量尤为重要。目前，对于高刚度结构的力学测量技术目前已经非常成熟，相应的力学测量方法也已经比较完善。然而，面向高刚度结构的力传感器通常在受到较大晃动时，即使没有负载也会出现电位信号，所以相应测试技术已不再适用于大柔性结构的运动力学测量。
[0004]当前，受力采集技术的限制，针对具有非刚性尤其是大柔度结构的力学特性研究主要集中在纯理论分析与有限元分析阶段。然而在实际工况下，基底所面临的外载荷通常具有一定程度的实时性和复杂性，理论方法与数值方法普遍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，包括：步骤一、根据目标研究基底对象的运动特性，确定直线传动设备的数量；步骤二、获取目标研究基底的力学模型，所述力学模型通过力与位移、速度、加速度之间的关系确定；步骤三、确定直线传动设备控制模型，并将目标研究基底力学模型的相关参数作为直线传动设备的控制参数；步骤四、完成实验台的设计和搭建，并获取实验台的参数属性；步骤五、对实验台中的传感器和直线传动设备进行标定，完成控制参数的修正；步骤六、直线传动设备与力采集设备同步运行，完成仿生机构的运动力学测试实验；步骤七、确定所要求解的作用力，对实验台进行动力学分析，获得解算公式；步骤八、根据获得的解算公式对原始力数据进行处理，获得目标研究基底对象的力学特性。2.根据权利要求1所述的一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，所述步骤一中还包括在分析目标研究基底对象的运动特性之后，确定其运动方向并在相应方向上设置直线传动设备模拟其运动，其余各个方向上对运动自由度进行限制。3.根据权利要求1所述的一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，步骤二中所述目标研究基底的力学模型为：转化为标准振动形式为：式中，项为x方向惯性力，项为y方向惯性力，Mz项为z方向惯性力，与K和C相关的为刚度
‑
阻尼特性，M为目标研究基底质量，C为目标研究基底阻尼，K为目标研究基底刚度，ζ
x
为目标研究基底x方向阻尼比，ζ
y
为目标研究基底y方向阻尼比，ζ
z
为目标研究基底z方向阻尼比。4.根据权利要求3所述的一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，所述目标研究基底的刚度K和阻尼C的求解过程为：通过自由衰减法对目标基底进行振动特性标定实验，分别求出各个方向上的固有频率与阻尼比，进而求出目标研究基底的刚度K和阻尼C。5.根据权利要求1所述的一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，步骤三中所述直线传动设备控制模型为：
式中，F
x
为x方向直线传动设备的控制模型，F
y
为y方向直线传动设备的控制模型，F
z
为z方向直线传动设备的控制模型，刚度、阻尼参数与步骤二中所得的模型参数一致。6.根据权利要求1所述的一种面向大柔度基底的运动力学测试方法，其特征在于，步骤四中所述实验台设计和搭建的具体过程为：根据所述步骤一的分析结果设计实验台，其中，x向直线传动设备的定子与三维力传感器顶面固定连接，y向直线传动设备的定子与x向直线传动设备的动子固定连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，冯一平，王昊宇，张宝文，袁清松，王炳诚，
申请(专利权)人：南京航空航天大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：