4自由度轮式悬架移动机械手动力学

结合轮式悬架移动机械手的约束方程,提取了系统独立坐标变量和关联坐标变量,建立了系统运动学模型;综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,计算出包含构件坐标变量的轮式悬架移动载体的驱动力模型,建立轮式悬架移动机械手的动力学模型.该动力学模型综合考虑移动载体的线弹性-阻尼悬架、路面扰动和电机的集中质量对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值方法给出4自由度轮式悬架移动机械手动力学模型的仿真结果.通过对比牛顿-欧拉方程得到的计算转矩与作为数值仿真输入条件的驱动转矩,两者完全吻合,进一步验证了轮式移动载体驱动力模型和轮式悬架移动机械手动力学模型建立的正确性.     

移动机械手的整体运动学建模与控制

移动机械手由一个机械手固定安装在一个移动平台上构成。移动平台和机械手的不同物理特性使移动机械手的建模和协调控制成为机器人领域的难点之一。本文对移动机械手进行了运动学分析,给出了其整体运动学建模方法;针对移动机械手的非线性和强耦合特点,设计了PD反馈控制器;仿真实验证明该控制器具有良好的控制效果。     

平面五杆机构运动学和动力学特性分析

对平面五杆机构的运动学特性和动力学特性进行分析.推导了五杆机构的运动学正解和运动学逆解方程.借助Kane动力学分析方程,对五杆机构进行了动力学分析,分析结果表明惯性力对机构的影响很大.     

轮式移动操作机器人的动力学模型

为了揭示移动平台与机械手间的相互耦合作用力,运用牛顿-欧拉方法推导了轮式移动操作机器人的动力学模型,该动力模型具有以下特点:(1)非完整约束被溶入动力学方程中;(2)移动平台和机械手间的耦合作用力在动力学方程中被完全地表达出来.     

计及柔性的移动机械手动力学建模现状与展望

针对柔性移动机械手动力学建模的问题,介绍了常见的基于Lagrange方程的方法、Kane方法、旋转代数法和Newton-Euler方法等,对于各种动力学建模的方法进行了分析对比,指出了各种方法的优缺点,揭示了不同建模方法存在的问题.根据不同的应用背景,进一步明确了在考虑系统柔性的前提下,移动机械手动力学建模的关键技术和发展趋势,这对包含柔性体在内的多体系统,尤其是空间多体系统和复杂机构的分析控制有一定的参考价值.     

摄像机械手结构设计及运动学方程求解

针对传统拍照方式和大型摄像吊臂存在的问题和弊端,设计一种可以实现摄像吊臂功能的机械手。对摄像机械手的关节个数及运动副进行设计,使其完成摄像吊臂的基本功能。并通过Denavi-Hartenberg（D-H）方法,建立机械手的运动学数学模型,且进行了正、逆运动学分析,实现了摄像机械手的运动学方程的求解。     

一种六轴焊接机械手运动学分析

针对焊接现场的实际环境不尽相同,传统焊接机械手与各种不同的焊接环境无法完全适应的问题,设计了一种六轴焊接机械手。在该六轴机械手中,首先将各个刚体上的角速度进行处理和坐标变换,获得各个刚体的线速度和角速度。然后通过机械手上力传感器信号的采集及分析,得到机械手末端的力信息,并设计了一种用以预测机械手末端六个力信息的方法。最后采用D-H法对该六轴机械手进行分析,得到其正逆运动学方程,以进行相应位姿的调整。仿真结果表明,该六轴机械手各运动轴能够实现独立及协同运动,能够适用于各种不同焊接环境的应用需要。     

基于唯一特征的BP神经网络求解平面2R机械手逆运动学

针对神经网络求解机器人逆运动学时输入与输出间需要建立正确的映射关系,提出一种基于唯一特征的BP神经网络求解平面2R机械手逆运动学的方法。该方法通过在机械手的工作空间中进行几何分析,确定了逆运动学多解的规律,同时在BP神经网络的输入中增加方位角作为特征参数。仿真结果表明:所提方法只需要一个BP神经网络,就可以求得平面2R机械手的逆运动学完整解;预测误差较小在-0.002～0.002 rad之间。     

基于杆组分析法的平面型串联机械手运动学逆解分析

利用PowerCube可重构机器人模块组装了一个可变异的平面型串联机械手.基于杆组分析法对该机器人进行逆运动学分析,并采用轨迹规划方法对机器人的步态进行了规划.MATLAB软件的仿真结果证明了运动学逆解的合理性,为机器人的步态轨迹控制提供了依据和算法支持.     

具有弹性关节的柔性杆机械手动力学方程及其数值模拟

以单杆柔性机械手为例，提出建立具有弹性关节的柔性机械手动力学方程的新方法，并将这种方法与刚度矩阵法对指端误差的影响进行比较。此法可推广到具有弹性关节的柔性多杆机械手中。     

基于旋量理论的移动机械手建模及轨迹跟踪

研究了非完整移动机械手系统的建模及轨迹跟踪控制方法.首先应用旋量理论建立了非完整移动机械手系统动力学模型,然后综合考虑移动平台和机械手子系统的动态,通过对控制系统的动态补偿和积分反步技术,设计了非完整移动机械手渐近稳定的轨迹跟踪控制器.系统分析和仿真表明所设计的控制器是有效的.     

基于虚拟现实的移动械臂控制系统分析

“景深”是提高控制系统精度有效手段,虚拟现实技术是解决“景深”的重要途径.文章基于虚拟现实技术,围绕机械臂控制系统的组成,针对系统的硬件部分和软件部分进行了设计,提出了一种移动机械臂控制策略;建立了机械臂运动学模型,进行了机械臂运动学分析、轨迹插补算法.通过MATLAB实验仿真分析,结果表明:该虚拟现实控制系统可有效控制机械臂运行,控制轨迹吻合.     

Longitudinal and lateral slip control of autonomous wheeled mobile robot for trajectory tracking

This research formulates a path-following control problem subjected to wheel slippage and skid and solves it using a logic-based control scheme for a wheeled mobile robot (WMR). The novelty of the prop...     

Robust simultaneous tracking and stabilization of wheeled mobile robots not satisfying nonholonomic constraint

A robust unified controller was proposed for wheeled mobile robots that do not satisfy the ideal rolling without slipping constraint.Practical trajectory tracking and posture stabilization were achieved in a unified framework.The design procedure was based on the transverse function method and Lyapunov redesign technique.The Lie group was also introduced in the design.The left-invariance property of the nominal model was firstly explored with respect to the standard group operation of the Lie group SE(2).Then,a bounded transverse function was constructed,by which a corresponding smooth embedded submanifold was defined.With the aid of the group operation,a smooth control law was designed,which fulfills practical tracking/stabilization of the nominal system.An additional component was finally constructed to robustify the nominal control law with respect to the slipping disturbance by using the Lyapunov redesign technique.The design procedure can be easily extended to the robot system suffered from general unknown but bounded disturbances.Simulations were provided to demonstrate the effectiveness of the robust unified controller.     

Kinematics and dynamics analysis of a three-degree-of-freedom parallel manipulator

Kinematics and dynamics analyses were performed for a spatial 3-revolute joint-revolute joint-clylindric pair（3-RRC） parallel manipulator.This 3-RRC parallel manipulator is composed of a moving platform,a base platform,and three revolute joint-revolute joint-column pair chains which connect the moving platform and the base platform.Firstly,kinematics analysis for 3-RRC parallel manipulator was conducted.Next,on the basis of Lagrange formula,a simply-structured dynamic model of 3-RRC parallel manipulator was derived.Finally,through a calculation example,the variation of motorial parameters of this 3-RRC parallel manipulator,equivalent moment of inertia,driving force/torque and energy consumption was discussed.The research findings have important significance for research and engineering projects such as analyzing dynamic features,mechanism optimization design and control of 3-RRC parallel manipulator.     

基于模型不确定补偿的轮式移动机器人反演复合控制

针对轮式移动机器人存在模型不确定性、非线性以及未建模的动态特性等因素,严重影响系统轨迹跟踪的稳定性和精确性,提出一种基于系统模型不确定性补偿的反演复合控制策略。基于非完整轮式移动机器人的运动学模型,采用反演控制思想以及李雅普诺夫稳定性判据设计轨迹跟踪的虚拟速度控制量,作为系统的持续激励输入。考虑轮式移动机器人具有模型不确定性和外部有界力矩干扰,根据轮式移动机器人的动力学模型推导得到系统不确定项,并采用具有高度非线性拟合特性的神经网络对其估计,得到模型的力矩控制量,且由李雅普诺夫稳定性分析得到不确定项的自适应律,实现自调整和实时轨迹跟踪。对比仿真表明,该复合控制策略能自适应的跟踪期望轨迹,与单一的反演控制、模型不确定性补偿控制策略、传统PID控制相比,均具有更好的鲁棒性和高的跟踪精度。     

1-苯基偶氮-2-萘酚和1-(2-硝基苯基偶氮)-2-萘酚的合成及光谱研究

以苯胺和邻硝基苯胺为原料,分别与2-萘酚发生重氮偶氮反应制得两个偶氮化合物(1：1-苯基偶氮-2-萘酚和2：1-(2-硝基苯基偶氮)-2-萘酚),用红外光谱表征其结构,并通过紫外光谱对化合物的光谱性质进行了研究。实验结果表明两个化合物均具有较大的摩尔吸光系数(1：ε_478nm = 1.49 × 10⁴ L/mol·cm;2：ε_329nm = 1.32 × 10⁴ L/mol·cm),在溶液pH小于10时紫外光谱基本不变,在强碱性范围内紫外谱图有变化,表现出一定的酸碱变色性。     

1-氨基-2-羟基-6-硝基-茚的合成研究

1-氨基-2-羟基-6-硝基-茚可作药物和农药的中间体．以1-茚酮为原料,经过硝化反应、还原反应、脱水反应、环氧化反应、氨解反应得到1-氨基-2-羟基-6-硝基-茚,反应总收率为20．4％．通过偶极计算,我们确定了硝化产物主产物6-硝基-1-茚酮和副产物-4-硝基-1-茚酮,并通过柱层析对其分离;在环氧化反应中,使用m—CPBA作为环氧化试剂收率远高于其他过氧酸;目标产物后处理方法为,用重结晶代替柱层析．各中间体和目标化合物结构通过核磁共振、红外光谱以确定．     

Optimal design of dynamic and control performance for planar manipulator

k]A design and optimization approach of dynamic and control performance for a two-DOF planar manipulator was proposed. After the kinematic and dynamic analysis, several advantages of the mechanism were illustrated, which made it possible to obtain good dynamic and control performances just through mechanism optimization. Based on the idea of design for control (DFC), a novel kind of multi-objective optimization model was proposed. There were three optimization objectives: the index of inertia, the index describing the dynamic coupling effects and the global condition number. Other indexes to characterize the designing requirements such as the velocity of end-effector, the workspace size, and the first mode natural frequency were regarded as the constraints. The cross-section area and length of the linkages were chosen as the design variables. NSGA-II algorithm was introduced to solve this complex multi-objective optimization problem. Additional criteria from engineering experience were incorporated into the selecting of final parameters among the obtained Pareto solution sets. Finally, experiments were performed to validate the linear dynamic structure and control performances of the optimized mechanisms. A new expression for measuring the dynamic coupling degree with clear physical meaning was proposed. The results show that the optimized mechanism has an approximate decoupled dynamics structure, and each active joint can be regarded as a linear SISO system. The control performances of the linear and nonlinear controllers were also compared. It can be concluded that the optimized mechanism can achieve good control performance only using a linear controller.