基于多自由度宏微运动激励的精密运动管线动力学测试平台
知识产权简介
本发明提供了一种基于多自由度宏微运动激励的精密运动管线动力学测试平台，包括机械臂、柔性管线、六维力传感器、加速度传感器、六自由度振动平台及管线夹具系统。机械臂用于实现柔性管线的大范围宏观姿态调节，六自由度振动平台用于模拟管线末端的宽频微振动，二者协同实现宏微观复合运动激励。振动平台包括振动台面、激振器及连接二者的柔性铰链，所述柔性铰链集成有柔性转动副与扭转放大轴，提供无间隙、无摩擦的多自由度运动，确保高频激励信号无失真传递。同步测量管线两端的力/力矩与加速度信号，构建管线在不同构型下的动刚度。本发明避免了传统球铰与万向节的配合间隙问题，适用于精密运动管线在宽频、多轴激励下的动力学特性测试。
转化前景
与现有测试装置相比，本发明通过多自由度宏微复合激励与低失真传递设计，能够同时满足精密运动柔性管线大范围位姿变化与高频微振动加载需求，突破了传统测试平台在宽频、多轴、微幅振动条件下动态激励失真大、耦合特性难表征的限制，解决了高频振动传递率低、精密运动管线动刚度难以高精度测试的问题。由传统油膜承载的球铰多轴振动台固有频率为数百Hz，而相同材料的柔性铰链的固有频率能够达到3800Hz。预计该平台可使高频有效测试带宽提升100%-200%，幅值传递误差降低至5%以内，谐波失真降低30%-60%，从而大幅度提高柔性管线动刚度建模精度，具有明显的技术进步和工程应用价值。