用于物料搬运和装配的合作机器人建模及仿真

根据合作机器人(Cobot)的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型,并对其进行了仿真分析,在此基础上建立了 Cobot 轨迹的控制模型.对 Cobot 跟踪期望轨迹进行了仿真研究.仿真结果表明,Cobot 能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,能够实现与人合作.研究的这种 Cobot 模型可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合.     

合作机器人的被动约束特性及实验研究

合作机器人(Cobot)是在同一作业空间与人直接物理合作的机器人。为了实现Cobot与人直接合作,Cobot的关节机构必须具有被动约束特性。建立了一种基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和它的控制模型,对关节机构的被动约束特性和Cobot的轨迹跟踪特性进行了实验研究。实验结果表明,不完全约束关节机构具有被动特性,并能约束Cobot关节的运动状态,并能使Cobot在不同操作力作用下跟踪期望轨迹,不会因机器人失控伤害操作者,满足Cobot与人合作的要求。具有这种关节机构的Cobot可以应用在外科手术、物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。     

基于双超越离合器的合作机器人建模及仿真

根据合作机器人(Collaborative robot,Cobot)与人合作的特点,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型和控制模型,并对其特性进行了仿真分析。在此基础上建立了Cobot轨迹控制的模型和仿真模型,对 Cobot跟踪期望轨迹进行了仿真研究。仿真结果表明,Cobot能够跟踪期望轨迹,具有被动的约束特性,能够实现与人合作。这种Cobot可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。     

欠驱动力合作机器人的驱动控制

根据合作机器人(Cobot)的特点和超越离合器的特性,提出基于双单向超越离合器的助力型关节机构,利用拉格朗日功能平衡法建立单向超越离合器的数学模型,推导关节机构的动力学模型,对欠驱动力关节机构的动力学特性进行仿真分析,提出基于操作力的轨迹控制策略,并利用微分几何原理建立Cobot虚拟轨迹控制模型。基于dSPACE半物理仿真平台对欠驱动力Cobot的轨迹控制进行试验。研究结果表明,欠驱动力Cobot样机可以跟踪期望轨迹,其助力型关节机构可以克服摩擦阻力,使操作轻便省力,满足欠驱动力Cobot的设计要求。     

基于Simulink的合作机器人机构建模及仿真

为了研究拿作机器人（Cbot）的特性，根据Cobot机构的组成，建立了不完全约束关节机构的模型,利用Simulink和机构仿真工具SimMechanics建立了Cobot机构的仿真模型。并对Cobot跟踪给定轨迹进行了仿真分析。仿真结果表明，该仿真模型能够跟踪给定的轨迹,并具有被动的约束特性，满足人机合作的要求。本研究的这种Cobot模型可以应用在物料搬运和零件的装配等需要人机合作的场合。     

用于物料搬运和装配的合作机器人的关键技术研究

合作机器人(Cobot)是在同一作业空间内直接与人合作的机器人.为了实现 Cobot 与人合作,对 Cobot 的虚拟轨迹控制和不完全约束关节机构进行了研究.利用微分几何原理提出了 Cobot 的虚拟轨迹控制策略,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构模型和关节机构的控制模型.研究结果表明,Cobot 的运动轨迹由计算机系统控制,Cobot 的被动约束特性由不完全约束关节机构实现.     

基于速度约束的五杆式人机合作机器人控制策略研究

提出了基于速度约束的机器人控制策略,该控制策略根据操作者的操作力、机器人轨迹偏差和当前速度,计算出控制量,实现对机器人末端轨迹的虚拟约束控制。对机器人利用该控制策略跟踪直线和圆弧两种轨迹的效果进行了仿真,结果表明该控制策略可以实现人机合作机器人对轨迹虚拟约束控制的要求。
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一种并联机器人误差综合补偿方法

针对并联机器人轨迹规划和轨迹跟踪过程中,同时存在机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差和非线性摩擦、负载变化等扰动因素引起的动态误差,提出一种并联机器人误差综合补偿方法:在轨迹规划过程中,基于并联机器人位姿误差模型将位姿误差补偿转化为驱动杆参数组合优化问题,进而利用粒子群算法寻优驱动杆参数,修正并联机器人期望轨迹;在轨迹跟踪过程中,设计基于自适应迭代学习控制算法的动态误差补偿策略,实现对期望轨迹的有效跟踪。在Stewart平台下基于ADAMS和Matlab进行仿真试验,在轨迹规划和轨迹跟踪过程中,分别修正期望轨迹偏差并补偿轨迹跟踪动态误差,实现并联机器人误差综合补偿。进一步,基于混联机床进行工件加工试验,验证方法对于提高并联机器人工作精度的有效性。     

体能训练机器人操作臂交互轨迹规划方法

体能训练机器人操作臂的力方向可操作度直接影响着运动轨迹规划精度。基于此,研究了体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划方法,分析体能训练机器人操作臂的力方向可操作度,利用多维支持向量机代替高斯混合模型,在李雅普洛夫第二方法的基础上确定稳定性约束条件,构建基于支持向量机的轨迹规划模型,实现体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划。实验结果表明,所提方法的角位移更小、噪声识别值和超参数更高,验证了所提方法轨迹规划弹性规划能力较好且轨迹规划精度较高。     

基于双超越离合器的合作机器人关节机构建模及仿真

合作机器人(Cobot)是一种在同一作业空间内与人直接进行物理合作的新型机器人。为了实现Cobot与人合作的功能,建立了基于双超越离合器的不完全约束关节机构的模型和Cobot关节机构的控制模型。设计了Cobot关节机构的Simulink仿真程序,并对机构的特性进行了仿真分析。仿真结果表明,该Cobot关节机构具有被动的约束特性,满足Cobot与人合作的要求。具有这种关节机构的Cobot可以应用在外科手术、物料搬运和零件装配等需要人机合作的场合。     

基于摆线运动规律的悬索并联机器人轨迹规划

六自由度绳索悬挂式并联机器人属于大柔性机械系统，为保证运动的平稳性，要求动平台的运动轨迹光滑连续，为此提出了基于摆线运动规律的笛卡儿空间连续轨迹规划方法，该方法计算简单，实时性好。利用该方法对直线轨迹、圆轨迹和过离散点轨迹进行了规划。运动学和动力学方程的计算结果表明，绳索的速度、加速度和拉力变化连续平缓，而且绳索拉力始终大于0，因此动平台运行过程中动态响应小，绳索张紧可靠。该方法适用于悬索机器人的轨迹规划，同样也适用于对运动平稳性要求较高的其它机器人系统。     

基于改进粒子群算法的并联机器人运动学精度提高新方法

针对并联机器人在基于给定工作任务进行轨迹规划过程中,存在因机构误差引起的期望轨迹与理想轨迹之间的偏差,由此造成并联机器人运动学精度降低的问题,提出了一种并联机器人运动学精度提高新方法。首先将连续工作任务离散化为满足精度要求的若干理想位姿点,在建立并联机器人位姿误差模型基础上,将机构误差项转化为驱动杆误差;基于种群排列熵模型和粒子速度激活机制改进了粒子群算法,并利用改进的粒子群算法组合优化驱动杆参数,补偿并联机器人位姿误差,进而修正期望轨迹以提高并联机器人运动学精度。通过MATLAB和ADAMS仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。     

受限柔性机器人臂的动力学分析

针对柔性机器人臂操作受作业环境约束的刚性负载，建立了系统的动力学模型。根据物体与作业环境的约束关系。推导出系统的正动力学模型。以期望的被操作物体的轨迹和物体与环境的作用力为边界条件，推导出系统的逆动力学模型，由此所求出的柔性机器人臂的输出关节角和关节驱动力矩可使机器人臂操作物体准确地实现期望轨变和与环境的作用力，并就具有三柔性杆机器人臂操作刚性负载进行了仿真，验证了方法的有效性。     

未知工件CAD信息的气囊抛光技术研究

为解决传统的气囊抛光操作都需要工件CAD信息所引起的抛光效率低下、操作复杂等问题,现将一种能够在线自动重构工件几何信息技术应用到机械臂气囊抛光系统中。介绍了抛光工件未知曲面在线重构的操作方法,从而获取工件未知曲面的法矢量,提出了抛光气囊头与工件未知曲面接触力的主动控制方案,将传统的力/位并行控制算法模拟人的大脑,试着去识别工件表面的几何变化趋势,建立了具有时变约束的在线最优轨迹规划算法。通过在机械臂气囊抛光实验设备中对一未知几何信息的工件进行了自动抛光操作,对抛光效果和抛光过程中的接触力进行了实验对比和数据分析。结果表明,该策略在应用改进的力/位并行控制算法跟踪和识别一个未知的抛光工件曲面是可行、有效的。     

滑翔导弹末段多约束智能弹道规划

滑翔导弹末段飞行时空复杂度高、不确定性强、约束多,给弹道规划与制导算法带来了较大的建模和求解难度。针对这一问题,同时增大末段机动范围并提高弹道规划效率,本文提出一种利用连续型深度置信神经网络（Convolutional Deep Brief Networks,CDBN）预测机动能力、设计经由点状态实现末段多约束智能弹道规划的方法。过程中采用CDBN对机动能力进行在线预测,快速判定经由点状态的可行性,并且通过经由点状态智能设计,实现前后段能量的优化分配,扩大弹道机动包络;通过设计三角函数型弹目视线角实现末段弹道摆动机动,推导机动弹道最优末制导律对视线角进行跟踪,并调节机动频率以满足速度约束。仿真结果表明,CDBN相对BP网络具有更高的机动能力预测精度;本文所提智能弹道规划方法在满足末端速度约束的前提下,可以实现弹道摆动机动并大幅增加飞行包络。弹道规划能够在0.5 s内完成,满足工程应用的快速性要求。     

机械臂分布式控制系统同步方法的研究

采用分布式处理器结构的机械臂,关节轨迹规划由中央控制器OBC和关节控制器协作完成,由于两控制器时钟不同步,关节运行会产生异常波动。针对此问题提出一种基于控制器局域网总线校时的分布式控制器同步方法,利用CAN总线的校时命令使得关节端轨迹规划器的周期同步于OBC,同时通过合理安排各事件的触发时刻保证期望位置信息的正确获取。仿真结果表明,该方法可以有效地实现两级控制器的同步,保证关节平稳运行。     

基于螺旋样条的旋翼无人机区域轨迹规划

针对旋翼无人机在区域作业中的应用需求，提出一种螺旋样条区域轨迹生成方法，设计了给定区域的螺旋控制点生成方法，基于非均匀有理B样条拟合了轨迹。采用线性规划方法求解了以飞行时间最短为目标的规划问题，利用二阶泰勒展开法插值生成用于控制的轨迹序列。通过轨迹追踪实验可知，与传统折线区域轨迹规划方法对比，在相同的动力学约束及作业要求的前提下，该方法有效缩短了作业时间，提高了作业效率。