新型并串联复合机器人KED研究

提出一种由3自由度平动并联机构和放大机构组成的新型并串联复合机器人.从柔性多体系统动力学角度出发,分析了机器人的动力学模型,建立了其动力学方程.运用KED的解题方法,对机器人进行了运动弹性动力学分析,得到了符合实际情况的计算结果.     

SCARA机器人的拉格朗日动力学建模

以SCARA型四自由度机器人为研究对象,采用Denavit-Hartenberg方法建立SCARA机器人的运动学模型,重点使用拉格朗日公式法对SCARA机器人的动力学模型进行了详细地推导,并得出SCARA机器人的动力学方程。同时归纳使用拉格朗日公式法推导机器人动力学模型的一般方法,该方法适用于其他构型机器人的动力学建模。最后对机械臂动力学方程的一般形式进行解析。使用拉格朗日公式法获得准确的机器人动力学模型可以为机器人的结构设计、关键件的选型以及控制器的设计和仿真提供依据。     

带高速旋转飞轮的球形机器人结构设计与运动稳定性分析

为提高欠驱动的球形机器人在低速运动时的稳定性,提出一种安装高速旋转飞轮的球形机器人.该机器人的机械结构主要由球形外壳、内框、长轴电动机、短轴电动机和旋转飞轮构成.给出该机器人的简化模型和结构参数.在运动学分析的基础上,采用带约束的拉格朗日方程建立该机器人的动力学模型,并对该动力学模型进行简化.模型分析结果表明:飞轮高速旋转产生的陀螺效应可减弱外界干扰力矩的影响,保证球形机器人在低速运动时航向角的稳定性.在塑胶跑道上进行直线定位运动试验,当飞轮高速旋转时,与飞轮停止时相比,机器人运动过程中的航向角偏差和航向角速度波动减小,运动结束时机器人中心偏离直线的位移减小.试验结果证明了该设计的有效性.     

一种新型五自由度混联机器人动力学建模与性能评价

研究一种新型五自由度混联机器人动力学建模和性能评价方法。该混联机器人的主机构为由一条串接一转动副的1T1R(T：平动,R：转动)平面并联运动链和两条空间无约束主动支链组成的1T2R三自由度并联机构。建立该机器人位置逆解、速度、加速度及其动力学模型,并通过Solidworks motion验证动力学模型的正确性。在此基础上,计及末端转头加减速运动对并联机构驱动关节驱动力的影响,并考虑到此类机构切向和法向运动的差异,基于矩阵奇异值理论分别提出该机器人并联机构切向和法向加减速特性评价指标,揭示关键尺度和结构参数对加减速特性影响规律,为机器人的集成优化设计提供参考依据。最后,通过比对分析验证所提出的新型五自由度混联机器人具有与著名Tricept机器人和Trimule机器人相似的加减速特性。     

差速驱动式移动焊接机器人动力学建模

采用牛顿-欧拉法,分析差速驱动式移动焊接机器人系统的左右驱动轮和机器人本体对焊炬点的动力学行为.为了实现机器人本体和滑块的联合控制,进一步研究滑块的动力学行为,建立了移动焊接机器人系统完整的动力学模型.由于模型的复杂性和不确定影响因素,基于动力学模型进行控制器的设计是不切实际的.为便于控制器的设计,最后结合实际应用情况对模型进行合理简化,并转化为状态空间方程.应用Matlab对移动焊接机器人进行动力学仿真建模,模型的建立为差速驱动式移动焊接机器人的机构设计、稳定性分析以及控制器设计提供了理论依据.     

串联工业机器人的通用动力学仿真平台

在VC 6.0的环境下,开发了一个工业机器人的通用动力学仿真平台.可对任意的串联工业机器人,从机器人的三维模型建立显示,到动力学的正向和逆向计算,都做到了通用性.实现动力学的快速建模和机器人的动力学仿真.     

新型并串联复合机器人KED研究

提出一种由3自由度平动并联机构和放大机构组成的新型并串联复合机器人。从柔性多体系统动力学角度出发，分析了机器人的动力学模型，建立了其动力学方程。运用KED的解题方法，对机器人进行了运动弹性动力学分析，得到了符合实际情况的计算结果。     

机器人操作手-工件系统的“数字-符号”动力学模型

本文考虑到夹持有工件的末端构件运动、动力学参数的变化是由夹持不同工件所引起的,提出了一个新的机器人操作手-工件系统的“数字-符号”动力学模型,采用此模型并将末端构件的局部坐标系选作参考坐标系,从而解决了端部执行器夹持不同工件引起运动学和动力学发生变化时,机器人的“数字-符号”动力学模型失效的严重问题,且大幅度降低了计算机辅助生成和求解机器人操作手的“数字-符号”动力学模型的运算次数。     

基于解析模型法的机器人动力学建模自动生成软件系统

基于改进的机器人动力学解析（数字-符号）模型算法,研制出用于机器人动力学自动建模的计算机辅助生成软件。在计算机上自动生成机器人的动力学模型元素与运动方程,并产生动力学模型的实时代码。采用的解析模型算法改进了动力模型多项式结构矩阵的优化算法,还简化了代码输出程序,大大减少了中间变量与赋值语句。提高了运算速度及导致最少的浮点乘/加数。该软件还带有图形接口,用于仿真时具有动画显示功能。     

移动式救援机器人的鲁棒控制问题研究

针对移动式救援机器人系统参数存在误差时的控制问题,基于雅克比矩阵概念与欧拉-拉格朗日方法,建立了移动式救援机器人系统的运动学模型与动力学模型;其次,设计了移动式救援机器人系统转铰空间内的逆动力学控制算法,并分析了系统的运动学与动力学模型存在误差时,对于逆动力学控制算法的影响;接着,为了克服这种影响,引入鲁棒控制思想,设计了新的鲁棒-逆动力学控制算法,利用李雅普诺夫函数证明了控制算法的稳定性。仿真结果表明:新设计的鲁棒-逆动力学控制算法有效地消除了系统不确定性的影响,具有很好的鲁棒性。     

六自由度喷涂机器人动力学分析及仿真

动力学分析对机器人的控制以及动态分析有着重要作用,针对六自由度喷涂机器人动力学分析运算量大,影响后续控制实时性的问题,提出一个优化的化简动力学方程的方案,运用拉格朗日方法建立机器人的动力学方程并针对计算结果进行有理由的化简。为了验证简化结果的可靠性,应用MATLAB软件对化简前后的模型进行仿真。结果证明,经过化简的动力学方程仿真所得力矩曲线与化简前所得曲线重合度高,这表明化简模型具有极高的可靠性。     

Automatic separation method for generation of reconfigurable 6R robot dynamics equations

A reconfigurable 6R kinematic robotic model, named the Reconfigurable Puma–Fanuc (RPF) model, was developed by leveraging the similarities between different robotic systems in a unified approach. This model involves properties of all unified robots which allow the robot model to easily change from one configuration to another which produce this model to be reconfigurable. The objective of this study is to automatically generate dynamic equations for the RPF model. For the symbolic calculation of the RPF dynamic equations, the recursive Newton–Euler algorithm is employed using the symbolic algebra package MAPLE 10®. This dynamic model is named the Reconfigurable Puma–Fanuc Dynamic Model (RPFDM). The significance of the RPFDM is that it automatically generates each element of the inertia matrix A, Coriolis torque matrix B, centrifugal torque matrix C, and the gravity torque vector G using newly developed Automatic Separation Method (ASM). The RPFDM model is extended to the RPFDM+ model by coupling the dynamics of the actuator motors. As a numerical example, the dynamic equations for the PUMA 560 robot are obtained and compared to parameters presented in the literature.     

Dynamic optimization of robot arm based on flexible multi-body model

This paper examines the effect mechanism of torsional stiffness on flexible joints and the dynamic optimization of a six Degree-of-freedom industrial robot arm. The design optimization of the robot arm is investigated based on the rotor-torsional spring model and finite element method. The flexible multi-body dynamic model of the robot arm are established by considering the flexible characteristics of arms and joints, and the natural frequencies of a robot arm are calculated to obtain the torsional stiffness of the flexible joints. Natural frequency results gradually increased with joint stiffness improvement. Using the established dynamic model, the topology optimization on the robot arm is carried out by regarding lightweight as design goal and total displacement as constraints. The tare-load ratio and dynamic performance of the optimized robot arm are significantly enhanced compared with the original design model. This research can provide the theoretical basis for the dynamic optimization and upgrade of lightweight robot arm.     

6自由度水下机器人动力学分析与运动控制

对6自由度水下机器人的动力学与运动控制进行研究。首先考虑重力、浮力、推力以及水动力的影响,建立水下机器人的动力学模型,对机器人的复杂水下动力学行为进行描述。在此基础上,根据解出加速度法设计非线性控制器,包括内外两个控制回路。其中外控制回路根据机器人实际轨迹与期望轨迹之间的偏差进行负反馈控制,内控制回路根据机器人动力学特性引入非线性补偿,把机器人转化为一个更易于控制的线性系统,从而准确实现对理论轨迹的跟踪。最后对水下机器人跟踪目标进行运动控制仿真。从仿真结果可以看出,利用该方法可以使水下机器人具有良好的轨迹跟踪能力。     

基于微分几何的欠驱动机器人动力学建模和控制

应用位形流形最小嵌入模型,对带有二阶非完整约束的欠驱动机器人动力学建模和控制进行研究。采用位形流形最小嵌入模型,简化了动力学方程,为欠驱动机器人动力学建模和控制的进一步研究奠定了基础。首先用一个齐次线性方程组表示被动关节的存在,给出基于嵌入模型的动力学方程解的结构。通过引入计算转矩控制法,给出另一个和主动关节及控制输入有关的齐次线性方程组,分析控制输入和这两个方程组解之间的关系,得到一个与控制输入及这两个方程组的解相关的欠定线性方程组,求解该欠定线性方程组,得到欠驱动机器人改进的动力学方程,进而可以运用全驱动机器人控制法来实现最小嵌入模型的控制,解决了由全驱动机器人控制法实现欠驱动机器人关节空间控制的问题。最后以平面二杆欠驱动机器人为例,验证了所得理论的可行性和有效性。     

一种6自由度柔索并联机器人的动力学研究

采用串联约束 /并联驱动的原理 ,通过加入约束机构 ,设计一种新型柔索驱动并联机器人。然而由于约束机构的引入 ,机器人的动力学分析变得更为复杂。在对机器人进行运动学分析的基础上 ,利用牛顿 欧拉法建立机器人动力学方程。仿真结果证明了该方法的有效性     

一种六维腕力传感器动态响应的研究

十字梁腕力传感器广泛应用于机器人系统。腕力传感器的响应特性决定了传感应变片的粘贴和传感器的标定方法，也影响机器人系统的动态特性。针对十字梁六维腕力传感器的结构特点，以Lagrange方程为基础，建立六维腕力传感器的动力学模型，研究腕力传感器在力（力矩）作用下的响应特性以及传感器参数对传感器响应的影响。     

A total torque index for dynamic performance evaluation of a radial symmetric six-legged robot

This article focuses on the dynamic index and performance of a radial symmetric six-legged robot. At first the structure of the robot is described in brief and its inverse kinematics is presented. Then the dynamic model is formulated as based on the Lagrange equations. A novel index of total torque is proposed by considering the posture of the supporting legs. The new index can be used to optimize the leg’s structure and operation for consuming minimum power and avoiding unstable postures of the robot. A characterization of the proposed six-legged robot is obtained by a parametric analysis of robot performance through simulation using the presented dynamic model. Main influences are outlined as well as the usefulness of the proposed performance index.     

HP6机器人运动学动力学分析及运动仿真研究

提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优化设计.     

气压式仿人机器人的腰部设计与运动仿真

提出了一种新型的气压式仿人机器人腰部机构,它具有结构简单和运动稳定的特点。气压式仿人机器人腰部的运动受到手部、头部和腿部等关节力矩的影响。在对机器人进行简化之后,依据高效-欧拉算法,对该仿人机器人进行整体建模,导出腰部俯仰和侧转关节的动力学模型。从动力学上分析,机器人腰部手部和腿部的运动以及外力(矩)等的影响。在Pro/e3.0上建立仿人机器人腰部结构模型,然后导入ADAMS中进行动力学仿真研究,验证了该模型的正确性。