面向机器人抓取的柔性体建模与柔顺控制研究及应用综述

针对柔性体建模复杂和柔顺控制系统稳定性弱的问题,本文总结论述了当前比较典型的几种柔性体建模方法、柔性多体动力学建模方法以及基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制；明确了每种柔性体建模方法的定义，比较了每种方法的优缺点并列举了一些典型应用，对基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制进行了阐述，并论述了每种技术针对的问题或环境、产生的效果和适用场合，列举了一些具有代表性的成果；探讨了目前面向机器人抓取的柔性体建模与柔顺控制的研究热点和代表性问题；最后对机器人的发展进行了展望。     

基于Virtual.lab的柔性并联机器人仿真平台

为了实现柔性并联机器人的快速可视化建模,提供柔性并联机器人动力学分析的新途径,针对柔性并联机器人系统内刚体、柔体耦合的难点,利用Virtual.lab软件对VBA的支持及其处理机械系统弹性动力学问题的优势,结合数据库技术、参挝数化建模原理和柔性并联机器人动力学仿真的特点,对Virtual.lab软件进行二次开发,建立柔性并联机器人动力学仿真平台,可实现柔性并联机器人动力学特性的分析.该平台操作简单,建模效率高,计算速度快,便于机械工程师在机械设计中使用.为柔性并联机器人结构优化设计及运动学、动力学规划指标的确定提供科学依据.     

机器人化柔性装配过程的模糊自动机模型

机器人化柔性装配系统是现代制造系统的重要研究内容之一．装配过程的建模是许多研究工作的基础．本文在分析装配过程的特点的基础上，将模糊自动机的理论和方法应用于装配过程的建模研究中，提出了一种机器人化柔性装配过程的模糊自动机模型     

柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的建模及控制

研究了柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的动力学建模问题．运用拉格朗日方法和动力学原理建立了柔性两轮自平衡仿人机器人的动力学模型．使用弹簧模仿人的腰椎,并考虑了机器人的柔性腰椎弯曲;这是与以前机器人的不同之处．对得到的动力学模型进行了线性化处理,并建立其状态空间方程;由此建立的动力学模型结构简单,易于对机器人进行有效控制．仿真实验验证了系统的稳定性,对其实验结果进行的详细分析验证了系统建模和LQR控制器设计的合理性和有效性．     

平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模*

对一类平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模问题进行研究，利用Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理得到了一组描述该机器人系统运动性态的动力学方程。与已有的动力学模型相比，本文所建立的运动方程和振动方程具有模型准确、结构简单等特点，且具有与传统无约束刚性机器人类似的模型形式，因而有可能直接或间接利用现有的关于刚性机器人运动控制等方面的成果来研究复杂的受限柔性机器人的控制问题。     

一种欠驱动柔性机器人模型的建立及控制

采用Lagrange建模方法建立了欠驱动柔性自平衡机器人的数学模型,对柔性关节部分考虑了其弹性势能,仿真验证了模型的正确性,刚度越大,机器人上半身角度跟踪越快.采用线性二次型最优控制有效地控制了柔性机器人的平衡问题,通过实验,验证了在状态不完全可观测情况下系统的可控性,实验表明,只需机器人上半身部分安装传感器即可控制机器人达到平衡状态.对机器人结构的设计提供了参考.     

并联微机器人的逆动力学

本文基于牛顿 欧拉法建立了一类PSS副、带柔性铰链的六自由度并联微机器人的 逆动力学方程,这是设计、控制微机器人的前提和基础．所建模型不仅考虑了因柔性铰链的 特殊性,微机器人连杆绕自身轴线转动的内部运动,还分析了柔性球铰弹性变形产生的反力 矩．由于微机器人机构本体以及逆动力学建模过程中所固有的并联特性,对逆动力学可实施 并行算法．最后以一实例进行了仿真分析,仿真结果表明微机器人所需驱动力呈线性变化, 揭示了微机器人在微动情况下的线性本质．     

柔性机械系统分布参数建模及其控制的研究与进展

近年来,柔性机械系统以其轻量化、低耗能、操作灵活等优势在航空航天、海底勘探、机器人、机械制造等领域得到了广泛关注,其建模和控制问题也成为了当今国内外学者研究的热点问题。在本文中,首先介绍了柔性机械系统的部分应用背景,紧接着汇总了柔性机械系统常见的分布参数建模方法、控制策略、控制方法以及实际工程问题。最后,对柔性机械系统分布参数建模与控制问题进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。     

一种柔性机器人的子杆法建模方法

本文实现了一种用虚拟刚性子杆及被动关节模型模拟柔性杆,进而对空间多杆柔性 机器人建模的方法;采用遗传算法解决了子杆参数的优化辨识问题;讨论了这一建模方法的 适用范围;并通过Raleigh阻尼的引入完善了这一方法;最后通过仿真初步验证了这一方法 的有效性和正确性．     

一种基于理性原则的多机器人协调控制

自组织多机器人系统具有一定的柔性,且鲁棒性强,但系统建模复杂,优化协调控制 困难.以多机器人系统的自组织自约束决策模型为基础,提出了一种多机器人系统的理性协 调控制方法,并分析了这种方法与最优控制方法的关系.     

Dynamics and Noncollocated Model‐Free Position Control for a Space Robot with Multi‐Link Flexible Manipulators

In this paper, both the dynamics and noncollocated model‐free position control (NMPC) for a space robot with multi‐link flexible manipulators are developed. Using assumed modes approach to describe the flexible deformation, the dynamic model of the flexible space robotic system is derived with Lagrangian method to represent the system dynamic behaviors. Based on Lyapunov's direct method, the robust model‐free position control with noncollocated feedback is designed for position regulation of the space robot and vibration suppression of the flexible manipulators. The closed‐loop stability of the space robotic system can be guaranteed and the guideline of choosing noncollocated feedback is analyzed. The proposed control is easily implementable for flexible space robot with both uncertain complicated dynamic model and unknown system parameters, and all the control signals can be measured by sensors directly or obtained by a backward difference algorithm. Numerical simulations on a two‐link flexible space robot are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed control.     

考虑柔性关节的机械臂自适应运动控制策略研究

具有柔性关节的轻型机械臂因其自重轻、响应迅速、操作灵活等优点,取得了广泛应用;针对具有柔性关节的机械臂系统的关节空间轨迹跟踪控制系统动力学参数不精确的问题,提出一种结合滑模变结构设计的自适应控制器算法;通过自适应控制的思想对系统动力学参数进行在线辨识,并采用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性;仿真结果表明,该控制策略保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪,具有良好的跟踪精度,系统具有稳定性。     

柔性机械臂建模理论与控制方法研究综述

针对柔性机械臂进行有效和精确的建模以及对其进行有效的控制一直是国内外学者研 究的重要课题．由于柔性机械臂本身所具有的高度非线性、强耦合和时变的特点，建立精确 的动力学模型成为柔性臂研究的一个重点．而随着系统和控制领域理论和技术的不断发展， 针对柔性机械臂的控制，也形成了许多不同的控制策略．本文从柔性机械臂建模理论和控制 方法两方面，对国内外学者的研究工作分别加以介绍，并对各种方法的优缺点进行分析和比 较，并对今后的研究方向进行了展望．     

Experimental Control of a Two-Dof Flexible Robot Manipulator by Optimal and Sliding Methods

This paper presents an experimental study of a robust control scheme for flexible-link robotic manipulators. The design is based on a simple strategy for trajectory tracking which exploits the two-time scale nature of the flexible part and the rigid part of the dynamic equations of this kind of robotic arms: A slow subsystem associated with the rigid motion dynamics and a fast subsystem associated with the flexible link dynamics. Two experimental approaches are considered. In a first test an LQR optimal design strategy is used, while a second design is based on a sliding-mode scheme. Experimental results on a laboratory two-dof flexible manipulator show that this composite approach achieves good closed-loop tracking properties for both design philosophies, which compare favorably with conventional rigid robot control schemes.     

多机械臂协调控制研究综述

多机械臂系统的协调控制是当今机器人领域的研究热点.针对机器人基坐标系标定,协调系统动力学建模,控制器综合方法等问题,介绍近年来多机械臂系统在协调控制上研究工作的进展,主要从系统的动力学模型建立方式和协调运动的控制综合方式两个方面进行深入介绍.全面系统地介绍多机械臂系统协调控制问题的研究现状与发展方向,并指明未来工作的研究方向.     

机器人的鲁棒预测控制

本文提出基于误差预测的机器人鲁棒控制器。考虑到机器人的动力学建模误差影响其控制性能,本文建立机器人的误差模型,给出预测建模误差对运动轨迹偏差的作用的有效方法,并提出建模误差的鲁棒性补偿。本文分别在关节空间和直角空间针对冗余机器人和非冗余机器人提出鲁棒预测控制器设计,其有效性由仿真例子检验。     

Application of optimal control theory to flexible robotic manipulations

The dynamic equatios of a single link flexible robotic manipulator and the measurements are formulated. The observer and the control law are derived based on optimal control theory. The numerical results of several cases obtained through computer simulation are presented here. The issues of nonlinearity and sampling rate, and the effects of gravity, white noises, and damping are investigated. The feasibility of real-time control of flexible robotic manipulators is discussed.     

Symbolic modeling and dynamic simulation of robotic manipulators with compliant links and joints

The explicit, non-recursive symbolic form of the dynamic model of robotic manipulators with compliant links and joints are developed based on a Lagrangian-assumed mode of formulation. This form of dynamic model is suitable for controller synthesis, as well as accurate simulations of robotic applications. The final form of the equations is organized in a form similar to rigid manipulator equations. This allows one to identify the differences between rigid and flexible manipulator dynamics explixitly. Therefore, current knowledge on control of rigid manipulators is likely to be utilized in a maximum way in developing new control algorithms for flexible manipulators.

Computer automated symbolic expansion of the dynamic model equations for any desired manipulator is accomplished with programs written based on commercial symbolic manipulation programs (SMP, MACSYMA, REDUCE). A two-link manipulator is used as an example. Computational complexity involved in real-time control, using the explicit, non-recursive form of equations, is studied on single CPU and multi-CPU parallel computation processors.     

柔性机械臂运动轨迹的鲁棒自适应控制

本文针对多连杆柔性机械臂的运动轨迹问题，讨论了动力学建模，控制系统结构设计以及鲁棒自适应控制法，运用假设模记方法得到了柔性机械臂动力学所似方程，通过对柔性机械臂动力学特性分析，建立了等价动力学模型，依此提出了一种鲁棒自适应控制算法，并给出仿真研究结果。