缆索机器人(4)

G1 cos θ + F1 = N ( 1)

f1 = G1 sin θ ( 2)

f1 = μ1N ( 3)

由式( 1) ～ 式( 3) 可得:

F1= G1（sin θ-μ1 cos θ）/ μ1 ( 4)

式中: F1——— 线性驱动器提供的附着力;

G1———由6只滚轮承载全部重力时其中一只滚轮所分担的重力;

θ——— 缆索倾斜角度;

μ1——— 最大静摩擦因数。

取滑动摩擦因数μ1 = 0.2；最大倾斜角θ=90°；每只轮子所承受的重力为G1=33.33N；则求得最大附着力F1=166.65N, 为了保证机器人的稳定性，取 F1 =250N。

(该图为图2，图中F1与N在同一直线上，没有β角)

2、机器人向上运动时的动力学分析

最大附着力保证机体紧附在缆索上，在电机的驱动下，机器人沿缆索向上爬升。在机器人启动的一瞬间，向上爬升的加速度很大，此时需要的驱动力最大。在机器人向上爬升的过程中，机体的受力情况如图3所示，对其进行受力分析为:

F2 － f2 － G2 sin θ= Ma ( 6)

N = F1 + G2 cos θ ( 7)

f2 = μ2 N ( 8)

由式( 6) ～ 式( 8) 可以得出:

F2 = F1μ2+ G2(μ2 cos θ + sin θ) + M2 a ( 9)

M2 = G2 /g

式中: F2——— 机器人向上爬升时电机的驱动力;

μ2——— 滑动摩擦因数;

G2——— 一只滚轮所承载的重力;

a——— 机器人启动瞬间的加速度。

驱动轮的橡胶表面与缆索表面的聚乙烯材料接触，取滑动摩擦因数μ2 =

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