Page 12 - 《振动工程学报》2026年第3期

612 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

图 6 关节间隙数量对换挡机械手非线性动力学特性的影响 图 7 关节间隙不同组合状态对换挡机械手非线性动力学
Fig. 6 Influence of joint clearance number on nonlinear 特性的影响
dynamic characteristics of shift manipulator Fig. 7 Influence of different combination states of joint
clearance on nonlinear dynamic characteristics of shift
3. 3 多间隙不同组合状态对非线性动力学特性的
manipulator
影响
动支链之间存在耦合作用。当两个驱动支链同时存
在换挡机械手连杆的加工过程中，为了更加合
在关节间隙或三个关节间隙分布在一条直线上时，
理地分配加工误差，在控制成本的前提下保证换挡
换挡机械手机构选挡方向及挂挡方向的加速度曲线
机械手的动力学特性，需要分析多个间隙的不同组
波动均较大，而辅助支链上关节间隙 B 1 的存在对机
合状态对换挡机械手位移误差、速度误差和加速度
构总体非线性动力学特性影响相对较小。这是由于
误差的影响，由于 B 1、 B 2、 B 3 和 C 2、 C 3 为两种不同类 驱动支链为机构运动提供动力，受力情况更加复杂，
型的关节间隙（B 1、 B 2、 B 3 为支链关节间隙， C 2、 C 3 为 关节间隙的存在容易引起传动过程中的冲击和振
运动链关节间隙），对两种间隙同时存在且整个机构 动，使得瞬时加速度较大，当三个关节间隙分布于一
有 3 个关节间隙的情况进行仿真，设置关节间隙均 条直线上时，会出现在机构运动的一个方向上关节
为 0.1 mm，结果如图 7 所示。 间隙瞬时发生较大变化的情况，从而导致运动冲击，

由图 7 的结果可知，关节间隙的不同组合状态 而辅助支链只起到约束机构在给定工作空间内运动
对换挡机械手非线性动力学特性也有着明显的影 的辅助作用，且关节间隙位于换挡机械手执行器末
响。当关节间隙 B 2 存在时，换挡机械手机构选挡方 端的异侧，因此对机构的非线性动力学特性影响较
向的位移误差和速度波动与其他关节间隙状态相比 小，机构运动平顺。
均较大；而当关节间隙 B 3 存在时，换挡机械手机构
3. 4 性能试验
挂挡方向的位移误差和速度波动与其他关节间隙状
态相比均较大。这是由于选挡方向的运动主要受选 为了验证所建立的驾驶机器人换挡机械手非线
挡支链的控制，挂挡方向的运动主要受挂挡支链的 性动力学特性模型的有效性，使用驾驶机器人操纵
控制，各自支链的关节间隙会使机构相对应方向上 带手动变速器的长安悦翔车辆进行排放耐久性 V
的位移产生较大运动误差，同时关节间隙在两条驱 型试验 ［20］ ，在试验过程中，驾驶机器人需要严格按照