独轮车机器人原地定位的平衡控制分析

针对1种垂直摆轮式独轮车机器人原地站立的实现问题,给出系统在水平地面上运动的力学模型,从中探索系统全方位平衡运动控制的方法。采用Chaplygin方程对系统的动态进行分析,依照正向分析逆向输出的思路得到1种递推形式的系统2阶响应力学模型。结果表明,该模型仅占22 K字节的存储空间,且在1.8 G双核CPU、2 G内存、WIN7操作系统以及VC++环境下的工控机平台上运行,所耗费的时间不超过25.2μs,较好地避免传统建模方法的力学模型膨胀问题。根据力学模型的欠驱动特性,采用部分反馈线性化设计系统原地站立的侧向和俯仰平衡运动控制器。数值仿真和物理样机实验结果表明,两者选取的控制器参数基本一致,且均能在初始倾角2°下迅速调整车体原地定位平衡,但行走独轮比摆盘需更大扭矩。     

独轮车机器人的欠驱动力学特性与平衡控制策略

提出一种具有3个驱动自由度的全方位行走独轮车机构,并对其动态行为及平衡控制策略进行了初步研究.考虑车轮的纯滚动和非完整约束条件,采用Kane方法建立了系统的力学模型;以此为基础,通过反馈线性化车架的3个欠驱动欧拉角,并选择全部6个自由度为输出,设计平衡运动控制器;借助MATLAB/Simulink模块,对系统平衡运动进行仿真控制,所得结果表明,通过合理选择控制参数,系统可以在短时间内实现车体平衡和航向稳定.     

独轮车机器人的发展和技术研究

独轮车机器人是一多变量、强耦合、非线性的复杂动力学系统,它作为一种全新概念的移动机器人,是控制理论和动力学研究的新平台。对国内外独轮车机器人研究现状进行了广泛调研,其中日本的骑独轮车机器人是这一领域的代表,美国也做了大量的工作,而中国科研单位在此方面的研究刚刚起步。文中概括并分析了独轮车机器人建模和平衡设计、传感器系统和机器人控制算法等关键技术。     

轮式移动焊接机器人输出反馈线性化控制

针对目前基于运动学模型的焊缝跟踪控制已经不能满足焊缝跟踪的高精度要求的问题,以一种后两轮差速驱动的5自由度轮式移动焊接机器人为对象,给出其动力学模型及其输出反馈线性化的过程,并提出一种基于此动力学的轮式移动焊接机器人路径跟踪控制方法。建立轮式移动机器人具有非完整力学系统形式的动力学模型,并推导出对应的状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,考虑机器人动力学模型参数的不确定性,利用滑模变结构控制方法来设计动力学控制规律,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。并利用Lyapunov稳定性理论证明系统的稳定性且跟踪误差收敛,满足了移动机器人的轨迹跟踪要求,且具有设计方法简单、鲁棒性强的特点。通过仿真验证所提控制律的有效性和正确性。     

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。     

多运动模式机器人动力学建模及仿真

针对多运动模式机器人单个可变形腿动力学问题进行系统研究,利用Kane动力学分析方法,建立了机器人单个可变形腿的逆动力学模型;借助Maple软件进行仿真,结果表明所建模型的正确性和有效性,可用于单个可变形腿运动控制器的设计;分析了关节转动速度和转动加速度对驱动力矩产生的影响,并分析了各关节驱动力矩中惯性力矩、向心力矩、哥氏力矩及重力矩所占的比例,分析结果有助于进一步规划机构的运动,优化机构设计和选择适当功率的电机。     

基于传感器的直接驱动机器人动力学建模及控制

在关节上引入力矩传感器进行力矩反馈后,推导出了直接驱动机器人的简单的、线性化的、非时变的动力学模型。在此基础上,利用解耦控制法实现了直接驱动机器人的控制。考虑到力矩传感器的引入,可能会导致驱动系统的刚度下降,文中还对力矩传感器的频率特性及关节结构的设计进行了较深入地研究,研究结果表明,只要适当配置转子、关节轴、连杆的转动惯量,就能保证在安装传感器后,驱动系统的刚度基本不下降。     

一种新型机器人支撑相动力学建模及可控性分析

从生物研究中受到启发,兼顾机器人的运动能耗问题,设计了一种新型机器人机构——仿袋鼠单腿跳跃机器人。机构设计是在模仿自然界袋鼠骨骼结构的基础上,充分利用产生被动动力学的机械结构来减少机器人的运动能耗,将膝关节设计为弹性被动关节来减少腿的质量和转动惯量,以达到减小驱动力矩的目的。采用拉格朗日方法建立了机器人支撑相的动力学模型。以动力学模型为基础,推导出了机器人在支撑相平衡点的线性化系统,证明了机器人在支撑相是线性地可控的,为机器人的稳定控制提供了理论依据。     

平面串联型冗余度机器人的混沌运动研究

基于反馈线性化控制理论推导出对应于冗余度机器人零空间中的杆件自运动的零动态方程；以平面3R、4R刚性冗余度机器人为研究对象，通过几种分析混沌的数值方法，找到了该类平面串联型运动冗余机器人的自运动状态与其零空间中的矢量的关系的统计规律。该规律的发现为冗余度机器人的控制设计、避障规划等提供了重要依据。     

多关节机器人反馈线性化双模糊滑模控制

为了提高多关节机器人轨迹跟踪控制性能,提出了一种反馈线性化双模糊滑模控制方法。该方法在对机器人非线性动力学模型反馈线性化的基础上,设计了一种双模糊滑模控制器。通过设计一个模糊控制器,根据跟踪误差和误差变化率自适应地调整滑模面的斜率,从而加快响应速度。通过设计另一个模糊控制器,根据滑模面自适应地调整滑模控制的切换控制部分,从而减弱抖振。利用李亚普诺夫定理证明了控制系统的稳定性。针对空间三关节机器人进行了仿真实验,结果表明了所提方法的有效性。     

某型火控雷达俯仰壳体动力学仿真

文中旨在通过对某型火控雷达俯仰壳体的力学仿真分析,获得该类型雷达在风载荷作用下的仿真方法.文中对该雷达的技术指标及雷达俯仰机构的基本结构组成进行了简单介绍,针对雷达的几种工作状态,对俯仰壳体的受力情况进行了理论分析计算,基于Simcenter 3D&AMESim(1D)多学科联合仿真平台,结合ANSYS Workben...     

6-PPPS型并联机器人的动力学建模

采用拉格朗日法,以驱动量为广义坐标建立了6-PPPS并联机器人动力学模型,基于运动学正解推导了完整形式的动力学模型,并对机器人平动时动力学模型进行了分析,给出了实例仿真.该机器人平动时,动力学模型简洁,适合实时控制,为机器人动力学轨迹规划提供了参考.     

一种仿蛙单足弹跳机器人弹跳设计与动力学分析

当前，弹跳机器人有着广泛的应用前景，提高其弹跳性能是一个值得探讨的课题。设计并分析了一种仿青蛙跳跃的弹跳腿。将其简化为双质量弹簧模型，得出了其跳起的必要条件及在空中运动状态的动力学方程。仿真结果表明，该弹跳腿的设计是可行的。     

喷涂机器人控制系统设计

设计了一种空间五自由度喷涂机器人的控制系统,包括控制系统的硬件与软件结构。该控制系统采用PC104主板,配以ADT836运动控制卡,实现了机器人空间5个关节的协调控制,可进行喷涂轨迹示教、轨迹文件编辑及自动喷涂等作业任务。该控制系统具有结构简单、便于维护、开发周期短、可靠性高等特点。     

模块化多足步行机器人的运动控制系统研究

为解决机器人对复杂多变的环境适应性不强的问题，研制了模块化的多足步行机器人系统。针对模块化多足步行机器人的机构特点，设计并实现了一种位于机器人模块化控制体系底层的基于CAN总线的运动控制系统。采用微处理器、专用的运动控制和驱动芯片以及光电编码器实现了机器人关节的伺服闹环运动控制；采用CAN总线作为模块问的通信接口，有效地支持了多关节实时控制。提出了一种具有3层抽象结构特点的可扩展的软件体系结构，为运动控制系统提供模块化支持。实验验证了运动控制系统软硬件的可靠性和有效性。     

基于ROS的机器人宇航员模型构建与仿真验证

随着我国空间站项目的稳步推进和机器人技术的发展,研发可以协助甚至代替宇航员进行危险舱外操作的机器人宇航员成为亟待研究的课题。首先建立了双臂仿人机器人宇航员的URDF模型,而后基于机器人操作系统提供的三维仿真工具Rviz,构建机器人宇航员的三维虚拟运动仿真环境,并进行了仿真实验。实验表明,机器人宇航员可以完成物体抓取、搬运等任务,证实了机器人宇航员模型结构的合理性。     

基于PMAC的SCARA机器人及其控制系统

文章介绍了一种基于PMAC运动控制器的机器人及其关节控制系统,并对SCARA机器人进行逆运动学的分析,最后介绍了该机器人控制平台软件的结构和开发过程.