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摘要
针对电机输出力矩范围受限下机械臂的工作问题，提出了一种以直接配置非线性规划法(DCNLP)处理非线性机械臂系统的方法。采用符号编程法对5连杆机械臂的拉格朗日-欧拉方程进行推导，以各关节电机输出力矩的平方和作为能耗指标函数J,运用直接配置和非线性规划方法对各关节不同力矩输出范围下，机械臂完成相同工作过程中的能耗问题进行数值求解，确定了机械臂电机完成工作所需的临界力矩值，并通过快速傅里叶变换对各关节输出力矩进行频谱分析，结果表明：当电机输出力矩范围Bm减小到65 N·m以下后，J值急剧增加，且各关节输出力矩的频谱开始转移到更高的频域，此时机械臂工作中易引起电机电流的大幅波动，导致电机产生振动、冲击，分析结果为机械臂电机力矩范围的选择提供了重要参考。
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