3自由度并联柔索驱动变刚度操作臂的刚度控制

利用柔索的弹性及驱动冗余性构造了一种3自由度并联柔索驱动变刚度操作臂,在静力学与刚度分析的基础上,进行刚度控制研究。首先,将柔索驱动力映射到关节空间,并分析等效关节力与柔索张力和外力的关系, 提出该操作臂的三维力矢量闭合原理。根据微分变换原理进行刚度分析,得到关节刚度矩阵及操作手刚度矩阵, 并进行数值算例分析,结果表明:刚度与柔索的张力有关,调节柔索张力可以改变系统刚度。最后,采用位置与张力混合控制的策略,对该变刚度操作臂进行了刚度控制,并进行了仿真验证。     

一种3自由度并联柔索驱动柔性操作臂的建模与控制

以一种3自由度并联柔索驱动机器人为研究对象,研究这种并联柔性系统的控制规律。考虑到运动描述的唯一性及易测性,取约束关节的位置作为广义关节变量,用以描述操作臂的运动状态。在此基础上分析了操作臂的运动学和静力学关系,建立了并联柔性系统的动力学模型。然后,以轨迹控制为目标,分别基于刚性模型和柔性模型设计控制器,并对系统的性能进行分析和仿真。结果表明:基于刚性模型控制器的性能较差,而基于柔性模型的奇异摄动方法则可以获得较好的控制效果。     

基于Stewart平台六维力传感器的分区静态标定方法

基于Stewart平台的六维力传感器具有结构紧凑、刚度大、量程宽等特点,它在工业机器人、空间站对接等领域具有广泛的应用前景.好的标定方法是正确使用传感器的基础.由于基于Stewart平台的六维力传感器是一个复杂的非线性系统,所以采用常规的线性标定方法必将带来较大的标定误差从而影响其使用性能.标定的实质是,由测量值空间到理论值空间的映射函数的确定过程.由函数逼近理论可知,当只在已知点集上给出函数值时,可用多项式或分段多项式等较简单函数逼近待定函数.基于上述思想,本文将整个测量空间划分为若干连续的子测量空间,再对每个子空间进行线性标定,从而提高了整个测量系统的标定精度.实验分析结果表明了该标定方法有效.     

一种应用平面约束的直角坐标机器人标定方法

针对某逆流萃取串级实验装置的精准操作作业需求,对其中的直角坐标机器人的运动学标定方法展开了研究。采用DH参数法建立了运动学模型,并推导了位置误差模型;根据直角坐标机器人的构型特点,结合球面约束,提出了应用已知姿态平面约束的标定方法,并基于位置误差模型建立了该方法的求解模型;给出了基坐标系和平面姿态的确定方法;采用基于奇异值分解的广义最小二乘法迭代求解;最后借助Matlab对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明了所提出的标定方法有效地提高了机器人的操作精度。     

并联柔索驱动操作臂静刚度的理论分析

文章对并联柔索驱动机器人(PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析.首先,基于微分变换原理,提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题,在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式,它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有关的刚度两部分.然后,对这一理论结果进行了数值仿真.研究结果表明:操作臂刚度不仅依赖于机构几何尺寸、柔索与电机刚度及操作臂位置与姿态等结构参数,还与柔索的张力有关.因此,可以通过改变柔索张力来调节PWDRs操作臂的刚度,实现机构变刚度.     

基于3自由度并联机器人的船载炮6维运动模拟系统

本系统基于3自由度并联机器人和3维图形仿真实现 了空间6维运动的模拟．构造了一种3自由度并联机构来模拟船的3维转动，并给出了并联平 台的运动学逆解；采用图形仿真虚拟作战环境，模拟船的3维移动，并分析了图形驱动原理 ．     

机械臂定位外科手术辅助导航系统

介绍了一种利用机械臂定位的外科手术辅助导航系统。该系统由数字化机械臂、头部定位装置、图像处理计算机及相关软件组成。借助于患者术前的CT图像数据，可以重建患部的三维模型。手术过程中，首先利用系统标定技术建立患者头部、手术器械和患部模型之间的关系模型，同时用数字化机械臂实时测出手术器械的空间位置，从而实现手术器械的位置与CT剖面图像的叠加显示，起到辅助外科手术的作用。在综述手术导航系统研究现状的基础上，给出了该系统的结构和原理，重点介绍了该系统的几个重要组成部分，包括空间定位、图像处理与显示、系统标定等，最后通过演示实验证明了系统的功能。     

多层式智能结构中压电元件的最优配置

基于压电元件的传感和驱动特性，给出了多层式压电智能结构的受控系统模型。提出了一种模态可观测性的度量方法，基于模态可控度和模态可观测度建立了多层结构压电元件最优定位的目标函数，并采用广义遗传算法进行求解。采用子空间迭代法对振动方程进行了求解。仿真和实验结果表明最优定位结果是合理的。     

一种Stewart结构六维力／力矩传感器参数辨识研究

介绍了一种大量程Stewart结构六维力／力矩传感器系统．建立了传感器力／力矩测量数学模型,构建了基于运动学逆解的优化目标函数．提出了一种新的参数标定法,称作分支轮换标定法．基于所研发的六维力／力矩传感器系统进行了实验研究,实验结果表明分支轮换法可以有效地辨识出传感器的结构参数,提高了测量精度．该方法可用于类似结构的六维力／力矩传感器参数标定．     

一种欠驱动移动机器人运动模式分析

介绍了一种欠驱动移动机器人的机械结构.分析了该欠驱动移动机器人在平地行进模式的特点,提出一种越障控制模式.在该越障控制模式中加入了障碍物高度计算算法,使得移动机器人在越障过程中的智能控制更加高效.利用VB编写控制程序人机界面,在移动机器人实物平台上进行了实验,实验结果证明了控制方法的有效性.