重载工业机器人机电耦合振动抑制研究*

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2026.08.006

现代制造工程 ›› 2026, Vol. 551 ›› Issue (8): 43-49.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2026.08.006

重载工业机器人机电耦合振动抑制研究^*

王盛学^1,2, 熊晋锋¹, 赵阳¹, 范思怡¹

1 重庆文理学院智能制造工程学院,重庆 402160;
2 重庆城市职业学院信息与智能制造学院,重庆 402160

收稿日期:2025-07-24 出版日期:2026-08-18 发布日期:2026-09-01
通讯作者: 熊晋锋,硕士,主要研究方向为工业机器人技术与应用。 E-mail:wangshengx@163.com
作者简介:王盛学,博士,正高级工程师,教授,主要研究方向为重载多关节工业机器人结构设计与开发、特种机器人结构设计与开发。
基金资助:
^*重庆市自然科学基金创新项目(CSTB2024NSCQ-LZX0128);重庆文理学院研究生科研创新项目(CUAS-GSG2024004)

Research on electromechanical coupling vibration suppression of heavy-duty industrial robots

WANG Shengxue^1,2, XIONG Jinfeng¹, ZHAO Yang¹, FAN Siyi¹

1 School of Intelligent Manufacturing Engineering,Chongqing University of Arts and Sciences,Chongqing 402160,China;
2 School of Information and Intelligent Manufacturing,Chongqing City Vocational College,Chongqing 402160,China

Received:2025-07-24 Online:2026-08-18 Published:2026-09-01

摘要/Abstract

摘要： 针对重载工业机器人关节在启停工况下产生的末端残余振动问题,提出一种基于机电耦合建模的输入整形抑制方法。首先,构建了包含电机、减速机及负载的关节系统机电耦合动力学模型,揭示了系统振动产生的内在机理。在此基础上,依据仿真分析获得的系统振动参数,分别设计了零振动(ZV)和极不灵敏(EI)两种输入整形器。随后,利用Simulink仿真平台对两种输入整形器的振动抑制性能进行了系统对比分析。最后,通过搭建重载工业机器人试验平台开展实际测试。试验结果表明,ZV和EI输入整形器分别实现了31.25 %与41.02 %的峰值抑制率,验证了基于机电耦合分析的输入整形抑制方法在抑制重载工业机器人末端残余振动方面的有效性。

关键词: 重载工业机器人, 机电耦合, 残余振动, 输入整形

Abstract: Aiming at the problem of residual vibration at the end of the joints of heavy-duty industrial robots under start-stop conditions,an input shaping suppression method based on electromechanical coupling modeling was proposed. Firstly,the electromechanical coupling dynamics model of the joint system including motor,reducer and load was constructed,and the internal mechanism of system vibration was revealed. On this basis,according to the system vibration parameters obtained from simulation analysis,two input shapers with Zero Vibration (ZV) and Extremely Insensitive (EI) were designed respectively. Then,the vibration suppression performance of the two input shapers was systematically compared and analyzed by using the Simulink simulation platform. Finally,the actual test was carried out by building a test platform for heavy-duty industrial robots. The test results show that the peak suppression rates of ZV and EI input shapers are 31.25 % and 41.02 %,respectively,which verifies the effectiveness of the input shaping suppression method based on electromechanical coupling analysis in suppressing the residual vibration at the end of heavy-duty industrial robots.

Key words: heavy-duty industrial robots, electromechanical coupling, residual vibrations, enter shaping

中图分类号:

TP242

王盛学, 熊晋锋, 赵阳, 范思怡. 重载工业机器人机电耦合振动抑制研究^*[J]. 现代制造工程, 2026, 551(8): 43-49.

WANG Shengxue, XIONG Jinfeng, ZHAO Yang, FAN Siyi. Research on electromechanical coupling vibration suppression of heavy-duty industrial robots[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2026, 551(8): 43-49.

参考文献

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重载工业机器人机电耦合振动抑制研究^*

Research on electromechanical coupling vibration suppression of heavy-duty industrial robots

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