永磁变刚度柔性关节的力学分析与控制器设计

提出一种采用永磁弹簧、绳索驱动、梯形布置的拮抗式变刚度柔性机器人关节,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。所述永磁弹簧装置,在绳索提供力矩一定的情况下,增加了关节刚度变化范围,同时减小操作臂的质量与惯量。对提高柔性机器人关节的运动性能具有重要意义。对关节空间与绳索空间的映射关系进行推导并利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度模型,进而实现关节刚度与位置解耦。以轨迹控制为目标,设计了一种双闭环解耦控制器,并进行了试验验证。仿真分析与试验结果共同表明,该柔性关节在较宽刚度调整范围内,都具有较好的位置响应特性和轨迹跟踪能力。上述结构与控制方式同样也适用于多自由度并联柔性机器人关节。     

新型二自由度关节设计及其多电机消隙控制

提出一种基于三电机驱动的新型二自由度机器人关节.基于双电机消隙原理,提出一种二自由度关节多电机消隙机制,并针对消隙后的其他非线性因素的扰动影响设计了基于线性自抗扰算法的速度控制器.样机实验结果证明了关节结构的合理性,表明本文算法可为位置外环提供稳定性和鲁棒性较强的速度内环,可提高二自由度关节的位置精度.     

一种基于 D-H 参数的 7 自由度机械臂 机构精度综合方法研究

提出了一种基于最佳精度模型的机械臂机构精度综合的方法,利用遗传算法对 D-H 参数公差优化分配,为机械臂的精 度设计提供理论依据。 以一种基于双电机伺服驱动关节的 7 自由度协作机械臂为研究对象,机械臂的几何定位精度的设计目 标为 1. 4 mm,建立该型机械臂末端执行器的几何定位误差模型;对参数误差进行敏感性分析,找出对机械臂末端执行器几何定 位误差影响相对较大的参数误差;根据最佳精度数学模型,利用遗传算法对 D-H 参数公差优化分配;经过对误差仿真计算分 析,机械臂的最大几何定位误差为 1. 226 7 mm,均值为 0. 485 9 mm,方差为 0. 216 5 mm,满足设计要求。 为该机械臂的制造装 配提供了理论参考依据。 与基于最小成本模型的精度综合法相比,提出的精度综合方法不需要统计加工制造成本信息,能够确 保机械臂的设计精度满足设计要求,可用于单个或者小批量生产制造机械臂的精度设计。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。     

基于调度软件的开放式数控系统体系结构的研究

针对数控系统的开放性问题,分别从硬件系统、软件系统、数据模型等3个方面进行阐述。采用"PC+运动控制器"的嵌入式双CPU硬件体系结构来解决硬件系统的开放性问题;构建了基于调度软件的分层体系结构来解决软件系统的开放性问题,并简化数控系统的开发工作;利用STEP-NC数据模型来构建开放式数控系统,从数据模型层面解决数控系统的开放性问题。开发了开放式数控的原型系统,并搭建了基于PMAC的硬件系统,验证了体系结构的正确性和有效性。     

基于 Windows平台的开放式并联机床数控系统

以5坐标并联机床为依托，面向不同构型并联机床，采用“PMAC＋IPC”双CPU为硬件平台，VisualC 6.0O为软件平台，开发了基于Windows操作平台的开放式并联机床数控系统，本文介绍了本数控系统的硬件结构，软件构件，并对数控软件开发的关键技术进行了阐述。     

一种基于H_∞观测器的电池荷电状态估计方法

文中提出一种基于H∞观测器电池荷电状态SOC估计方法.在传统电池SOC估计方法中,常常把电池开路电压OCV与SOC之间的关系看作是静态线性关系.实际上,电池OCV与SOC之间是随着电池周围环境变化而变化,是一种动态关系;因而如果将电池OCV与SOC之间看作是静态关系,可能导致较大SOC估计误差.根据电池OCV与SOC之间动态关系,将电池系统建模成一种非线性系统,随后设计一种H∞观测器估计电池SOC.在高压输电线路巡检机器人样机中进行了实验研究,实验结果验证了所提方法的有效性.     

BP网络算法在平面运动测量误差补偿中的应用

在航天对接试验平台开发项目中,针对平面运动物体非接触高精度测量的难点,提出一种针对物体三自由度平面运动的创新性测量方法.利用激光测距传感器的并联组合,实现对物体位置和姿态的非接触式测量.以传感器测量值为输入样本,运用BP神经网络算法建立误差模型,通过调整权值因子使建立的网络模型能够拟合出测量误差,从而修正测量的数学模型.基于BP神经网络的误差补偿方法对平面运动物体测量误差的补偿具有明显的效果,能够满足位姿测量的精度要求.     

机械式仿骨骼肌变刚度机构原理及设计

随着物理性人机交互的增加,人机安全性等问题引起关注.应用于机器人关节中的机械式仿骨骼肌变刚度机构因其能够模仿骨骼肌的变刚度特性,故可以解决人机安全性和未知环境适应性等问题.通过对国外机器人变刚度关节结构设计的研究,总结了机械式仿骨骼肌变刚度机构的非线性变刚度原理,将其结构设计实现方法分为5类,并分析了这5类结构设计实现的优缺点,为设计安全性高、适应性强的机器人提供参考和依据.     

带有约束的3-TPS并联机床位姿误差分析

针对并联机床运动副数量多,结构复杂,误差分析难度大等问题,以一种带有约束机构的3-TPS并联机床为研究参考,将并联机构部分和约束机构部分分别进行建模,研究单一几何误差对末端位置的影响,并用蒙特卡洛法对多个误差源进行统计分析,结果表明来自约束机构部分的误差源对末端位置误差的影响更为明显。