具有弹性关节的两协调冗余度机器人的关节轨迹规划

本文针对考虑关节弹性的两冗余度机器人协调操作中 的关节轨迹规划问题进行了研究．提出了最小力矩法和最小变形法两种最优规划策略,并利 用这两种方法对两个考虑关节弹性的平面3R机器人抓持同一刚体的协调操作进行了仿真分析 ．     

基于模态的柔性机器人协调操作系统的动力学分析

目前，对于柔性机器人协调操作动力学问题的研究已经取得了一定的研究成果，但 是这些研究大多采用有限元法来建立动力学模型，很难将这种模型应用到实际的控制中．本 文利用假设模态法和Lagrange方程，建立了柔性机器人协调操作系统的动力学方程，并给出 平面两3R柔性机器人协调操作刚性负载完成目标运动规划任务的数值仿真算例，从而验证本 方法的可行性和正确性．     

风载下高压直流巡检机器人磁力矩平衡方法

针对高压直流巡检机器人在高空作业过程中易受风载影响,导致机身稳定性差和作业安全性低的难题,提出了一种基于高压直流磁场的磁力矩平衡方法:利用载流线圈在高压直流磁场中产生的安培力力矩与风载荷力矩的抵消实现动态平衡.根据机器人结构和高压直流输电线路周围的磁场特性,建立了磁力矩装置的物理模型,对磁力矩进行了理论计算并分析了风载下机器人所受风力及其影响;基于ANSYS Workbench平台,在风场环境下对机器人所受风力矩进行仿真计算;利用COMSOL软件对磁力矩模型进行仿真分析.通过对两次仿真结果及理论计算值的比较分析,表明模型在设定参数下能产生符合要求的磁力矩.     

基于最小无穷范数的蛇形机器人最优力矩控制

带有被动轮的蛇形机器人在跟踪头部轨迹时,力矩输入具有无穷多解,其中振幅最小的解对应着电动机额定扭矩最小的情况,即为本文所指的优化力矩.由于带有被动轮的蛇形机器人侧向不打滑时轮子的法向速度为0,每个模块可以引入一个速度约束,此时蛇形机器人是一个非完整约束系统,而振幅最小的力矩对应着具有最小无穷范数的力矩.通过建立非完整约束动力学方程,将求解振幅最小的力矩转化为在动力学方程约束下求解最小无穷范数的问题.利用最小无穷范数的数值算法求得在蛇形机器人跟踪头部速度时的关节力矩最小无穷范数解,从而利用最小无穷范数解对蛇形机器人进行力矩控制,实现力矩振幅最小的最优力矩控制.动力学数值仿真结果证明了算法的有效性.     

三分支机器人协调操作及关节力矩优化

针对三分支机器人协调运动，采用分离影响系数法分离各个分支的雅可比矩阵和惯性矩阵，再重新组合成整个系统的雅可比矩阵和惯性矩阵，建立三分支机器人运动学和动力学方程．应用乘子罚函数方法，对三分支机器人基于最小关节驱动力矩优化设计,避免矩阵的奇异值分解，提高计算的稳定性，应用迭代方法，简化了问题的求解．     

柔性机器人协调操作闭链负载机构的一般模型

本文利用闭链刚性负载内部运动参数之间的微分关系,在单柔性机器人有限元动力 学模型基础上,建立了系统的运动学和动力学协调约束条件,首次导出了基于负载运动任务 参数的柔性机器人协调操作闭链刚性负载的动力学方程,并给出了两3R柔性机器人协调操作 刚性四杆机构的仿真算例．     

基于重复变换法的机器人搬运动作的仿真

研究以多关节站立型机器人为对象,以日常生活中常见的搬运动作为例,为了生成理想路径,且达到稳定姿态,根据多关节机器人的特点,用重复变换法,对站立型机器人搬运动作轨迹生成进行仿真和考验.通过对搬运过程中各关节所受力矩的逐次评价,逐次更新各个关节姿态,生成了搬运轨迹.仿真实验证明,站立型机器人搬运中,系统稳定,不翻倒,又使其各个关节所受的力矩负担最小,可以完成搬运动作.     

机器人臂的模型参数识别及其仿真

本文提出了一种识别机器人臂动力学方程的模型参数的方法.通过重组机器人臂的拉氏函数,使得臂的动力学方程中的模型参数个数最少;进一步形成了上三角块形式的机器人臂的模型参数识别公式.通过使用最小二乘法和龙格-库塔方法,对一个两连杆操作臂的模型参数的识别进行了仿真,得到了高的仿真精度.本方法有助于机器人的控制算式中有关操作臂的参数的确定和机器人的机械设计.     

两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析

柔性机器人动力学是当前机器人研究的热点,而其协调操作问题目前仍为空白．本 文首次建立了柔性机器人协调操作刚性负载的动力学模型,利用有限元法和Lagrange方程, 在柔性机器人协调操作的运动学和动力学协调约束条件基础上,推导出系统的动力学方程, 提出了其逆动力学问题的解决方案,并成功给出了平面两3R柔性臂协调操作的数值算例．     

正弦驱动与传感反馈结合的双足机器人仿生行走控制

提出了一种正弦驱动与传感反馈结合的双足机器人仿生行走控制方法．所有关节由正弦振荡器驱动, 较之相互耦合的神经元振荡器更加简单;控制参数具有明晰的物理意义,便于对运动模式进行调节．传感反馈表征 了机器人的运动状态,对于保证机器人的稳定行走起着至关重要的作用．将机器人碰地、碰膝等关键运动状态作为 相位反馈,对控制力矩进行相位重置,协调各关节动作,进而实现控制器、机器人、环境的耦合．同时,从节省能量 和仿生的角度,考虑了关节运动的被动特性,确定了各关节力矩的作用区间．仿真结果表明,该控制方法能实现机 器人稳定行走,并具有良好的能效性和自稳定性.     

新一类的机器人鲁棒跟踪控制策略

本文提出了一类基于计算力矩结构的变增益鲁棒控制策略，用于参数不确定性机器人的轨迹跟踪．其特点是利用了机器人动力学的一种特殊的参数变量分离方法，只需知道一个集中的系统不确定性参数，能够有效的消除参数误差带来的不确定性影响，最后保证系统达到３种不同的稳定性结果．另外，在该参数未知时，我们还设计了一个简单的在线辨识器，可保证系统全局的收敛．理论和仿真，均证明了其可靠性和有效性．     

微创手术机器人力反馈主手重力补偿研究

针对医生操作微创手术机器人力反馈主手进行主从微创手术时力反馈主手各杆件重力阻碍操作性能的问题,基于虚位移原理对力反馈主手各关节的重力矩进行推导,并采用Adams仿真软件对其进行验证．该方法适用于开链和闭链结构的机器人臂,与传统的牛顿－欧拉法和拉格朗日法相比,它不需考虑速度、加速度,且简单有效．然后采用电机驱动的方式对力反馈主手的各连杆重力进行补偿,实现了重力的完全补偿．实验结果表明,基于虚位移原理的主动重力补偿能够达到较好的补偿效果,将未补偿前的重力矩作用减小了60%以上,提高了力反馈主手的操作性能．     

面向多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统

在遥操作机器人系统中,由于存在通信传输时延,可能导致控制系统不稳定,从而降 低遥操作的效率和安全性．目前多采用预测仿真的方法来克服．在多机器人遥操作系统不但 要克服时延的影响,还要能控制机器人协调地完成遥操作任务．我们开发了一个面向多操作 者 多机器人遥操作的分布式预测图形仿真系统,实现了对多机器人遥操作系统的预测仿真 ,多个操作者可以通过人机交互接口遥控各自的机器人,相互协调完成遥操作的任务．初步 的实验表明该系统能够克服时延的影响,并能实现多操作者 多机器人的协调遥操作．这对 空间站机器人科学实验、多航行器对接等方面的研究有理论参考价值．     

空间站载荷转移机构机器人的力加载控制方法

针对机器人在空间站载荷转移机构力加载过程中,由于展开完成后的载荷转移机构在力的方向上发生变形,导致机器人力控制系统难以保持稳定、加载精度不足或调节时间过长的问题,提出了自适应调整导纳控制器参数的策略．首先,根据导纳控制理论建立力与位移的关系,初步提出了基于直角坐标系的力跟随/力加载控制器;然后,根据加载实验数据,采用最小二乘法对载荷转移机构模型进行参数辨识,建立机器人特定工作空间的力与位置关系;最后,通过自适应调整导纳控制器参数使机器人动力学模型与载荷转移机构的动力学模型近似匹配,实现机器人对展开完成后的载荷转移机构末端的空间力实时加载．实验得出机器人对载荷转移机构位置跟随偏差不超过0.1 mm,加载力误差不超过1%．仿真结果表明,该机器人满足精度要求,为载荷转移机构提供了较为真实的等效空间载荷．     

一种基于矢量分析的视觉伺服冗余机器人运动规划方法

本文提出了一种适用于视觉伺服冗余机器人的运动规划方法．针对大多数具有三轴 相交手腕的操作臂，文章把操作臂的运动规划分解为两个方面．一方面，采用腕部速度矢量 在操作臂关节空间极小最小二乘分解的方法规划操作臂关节速度．另一方面，用欧拉角矢量 递推的方法规划操作臂手爪的姿态．该方法的特点是物理意义明确，算法简单．同时具有一 定的运动学鲁棒性．文中还采用该方法对8R操作臂进行了仿真研究．     

仿人型跑步机器人矢状面跑步运动的实现

基于“虚拟腿”的概念,提出了一种新的方法实现仿人型跑步机器人在矢状面内的跑步运动．首先,规划机器人质心的轨迹; 在起跳阶段通过求解“虚拟腿”的二自由度动力学方程,规划机器人质心的轨迹;在飞行阶段机器人质心做自由落体运动．然后,对机器人双脚的运动和上臂的运动进行规划,采用牛顿—拉斐逊法求解非线性方程组得到机器人在每个时刻的运动学参数．最后,根据动力学方程求出各个关节的驱动力矩．仿真实验结果表明：机器人跑步时各个关节角度和关节驱动力矩变化平稳,运动稳定裕度大,机器人可以实现1.2m/s的跑步速度,因此机器人的跑步动作设计合理．     

旋转式水下机器人的空间运动方程

本文提出了一种旋转自主式水下机器人的构想，简要说明了其系统结构和工作原理，分析了其在空间运动中所受力和力矩的情况，推导出其空间运动方程．通过计算机仿真对所推导的水下机器人空间运动方程进行了验证     

基于网络的多操作者多机器人协作研究

研究基于网络的多操作者多机器人的协作方案,分别提出了针对机器人约束和非约束体协作条件下的协调策略,并在局域网内建立一个仿真实验系统对机器人协作进行仿真.在约束情况下以机器人协同搬运为研究点,提出采用"主、从"机器人控制方法,确定工件运动轨迹后采用位置反解算法确定机器人运动.在非约束情况下提出采用"时间戳"、"回滚"方法协调操作.在整个仿真系统中采用基于AABB的碰撞检测算法确保机器人操作的安全性.仿真实验的结果验证了协调策略的可行性和正确性.     

旋转式水下机器人的空间运动方程

本文提出了一种旋转自主式水下机器人的构想，简要说明了其系统结构和工作原理，分析了其在空间运动中所受力和力矩的情况，推导出其空间运动方程．通过计算机仿真对所推导的水下机器人空间运动方程进行了验证     

多指手协调操作中内力的计算

机器人多指手协调操作物体时,合理地确定手指对被操作物体的作用力是必要的.本文将手指尖与被操作物体之间接触模拟为具有摩擦的点接触,对由多指手与被操作物体组成的这样一个速度较低的系统作了静力分析,并对多指手操作物体时的操作力作了合理的分配,提出基于力矩最小的内力的最优计算方法,在计算中,充分考虑到手指只能推而不能拉物体这一实事.最后,以4个手指操作一个圆柱形物体为例.对操作过程作了图形仿真.