1、项目概况

工业机器人的手臂在不停的转动和移动中，步进电机等激励源会引起机器臂的振动甚至共振。使用YSV8016 16通道模态测试仪，对浙江某机器人生产企业的工业机器人进行了模态测试，测量了机器人的前几阶模态参数。

图1 被测量的机器人结构

图2 安装三轴向加速度传感器作为参考点，使用基于多参考点的多输入多输出（MIMO）模态分析技术进行测试

2、动力特性测试设备

本次动力特性试验使用的振动数据采集分析系统，包括：

1）YSV工程测试与信号分析软件（含模态分析软件包）1套

适用于复杂结构在输入输出可测、采用人工激励（激振器或力锤）情况下的多输入多输出（MIMO）振动模态试验与分析，可进行单个或多个激振器激励的模态试验，也可完成采用单个或多个参考点的锤击法模态试验（MRIT）。

先进、可靠的多输入多输出MIMO模态分析技术：包含窄带（NarBand）、宽带（BroBand）两种多输入多输入模态算法：窄带方法逐个识别模态，方便易用；基于最新 p-LSCF 算法的宽带模态识别方法在宽频带、甚至全频带内识别全部模态，效率高，并适用于大阻尼复杂结构，基于输入（激振力）、输出（响应）测量的试验模态分析（EMA）技术，单输入/多输出（SIMO）的全局模态识别技术，可识别得到全局模态参数，多点激振的多输入/多输出（MIMO）模态识别技术，具有识别高密度或重频模态的能力，是大型、复杂结构试验模态分析的理想方法，单参考点和多参考点锤击法（MRIT）模态识别技术

2）YSV8016 数据采集处理分析仪，1台；

16通道，24位AD，每通道独立，最高采样频率51.2kHz，网口传输数据，每个测量通道支持IEPE振动或噪声测量传感器

3）YC-2 ICP型 模态试验力锤 1套

模态试验力锤，配备ICP型力传感器，配备橡胶、尼龙、铝、钢四种锤头

4）YSV2303S ICP型 三轴向加速度传感器 一只

ICP型加速度传感器，三轴向测量，灵敏度100mV/g，频率范围1-4000Hz，可以用于进行振动测试或者模态测试

5）笔记本电脑，1台；

6）导线若干。

图3 YSV8016 16通道模态测试仪

3、机器人结构的建模

在测试软件中，对机器人结构进行建模，生成机器人结构的外观模型。

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图4 在模态软件中对机器人结构进行建模

4、试验测量数据

图5 力锤敲击信号的能量分布图

图6 加速度传感器测量结构响应信号的频谱分析

图7 力锤激励信号和加速度响应信号的传递函数分析（相干曲线和幅频曲线）

图8 力锤激励信号和加速度响应信号的传递函数分析（相位曲线和幅频曲线）

图9 三个参考点的模态指数函数曲线

图10 通过稳定图计算模态参数

5、模态分析结果

图11 模态分析结果（垂直臂和水平臂，整体左右摆动）

图12 模态分析结果（垂直臂和水平臂，整体前后摆动）

图13 模态分析结果（垂直臂不动，水平臂上下摆动）