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针对两连杆三自由度机械臂的电机故障和碰撞故障的分类，将残余动量信号时域中的均值、方差、相关系数与频域中的小波包能量谱组合成高维特征向量；搭建ADAMS机械臂虚拟样机，分析故障引起的残余动量特征值变化情况；虚拟样机与Matlab/Simulink进行联合仿真和支持向量机故障分类器训练，测试表明采用时频特征向量得到的故障分类准确率为98%；在工业机械臂上开展了碰撞故障实验，得到的故障分类结果表明,基于残余动量时频特征和支持向量机分类器的故障检测算法能有效检测出碰撞故障.