基于加权矩阵的过驱动并联机构驱动力矩调节法

建立了一种平面三自由度过驱动并联机构的运动学方程,并基于虚功原理和等效力方法得出了其动力学模型。分析了过驱动机构动力学方程逆解问题的特点,提出用一种新的优化目标(即加权范数最小方法)来协调分配驱动力矩。将驱动器的额定输出力矩与实际工作力矩之间的差值定义为该驱动器的继容力矩,在此基础上给出了加权系数的选择准则。根据所提出的局部调节或全局调节准则来选择加权系数可以调节相应驱动器输出力矩,在一定程度上可以均衡各驱动器的继容力矩。数值计算结果表明,该方法对于防止部分驱动器输出力矩过大和保证系统稳定有一定的作用。     

3-RPS并联机器人动力学分析及模糊控制仿真

为研究并联机器人驱动位移轨迹跟踪控制精度,更好地对机构进行有效的实时控制,以3-RPS并联机器人的动平台以及各支链为研究对象进行了动力学分析.应用牛顿-欧拉方法,分析了该并联机器人三支链对动平台的驱动力、约束力矩以及动平台对三支链的作用力,构建了动力学方程.基于Matlab仿真软件,采用液压伺服驱动方式及模糊控制算法,构建模糊控制仿真模型进行了仿真分析.仿真结果证明了牛顿-欧拉方法对3-RPS并联机器人动力学分析的正确性及模糊控制方法的有效性,为进一步利用Matlab对3-RPS并联机器人轨迹跟踪控制研究提供了一定的理论基础.     

Tricept并联机构的奇异性分析

奇异性是并联机构的固有属性,对机构的工作性能会产生不良影响,针对确定的并联机构应找出它的奇异位形.本文对驱动器分别布位于主动支链移动副和胡克铰2个转动副的3种驱动形式的Tricept并联机构的奇异性进行了分析.首先基于螺旋理论推导了机构各支链的运动螺旋系,利用互易积获得约束子矩阵和运动子矩阵,以此为基础建立了机构的完整雅克比矩阵.根据完整雅克比矩阵及线几何理论分析了Tricept并联机构的位形奇异条件,给出了3种驱动形式下Tricept并联机构的奇异位形,并分析了机构在奇异位形处的运动特征.     

基于FPA的新型气动柔性球关节的研究

驱动关节是机器人研究的重要基础部件,提出了一种基于气动柔性驱动器(FPA)的新型气动柔性球关节,本球关节采用三个FPA作为驱动器,通过向三个FPA输入不同的气压实现其旋转运动.由球关节力矩平衡的条件,建立了新型气动柔性球关节的数学模型,根据并联机构位置逆解易求的特点和BP神经网络的特性,建立了合适的BP神经网络模型,求解了新型气动柔性球关节的位置正解,最后通过MATLAB仿真验证了新型气动柔性球关节模型的准确性.     

一种新型具有三维移动自由度并联机器人运动学分析

基于以单开链为单元的并联机器人机构组成原理 ,设计构造了一种动平台能实现空间三维纯移动的并联机器人机构 ,进行了机构运动输出特性分析及运动确定性分析 ;给出了其位置分析的正、逆解析解 ,并分析了该机构的输入—输出运动解耦性     

一种5轴混联铣床运动学的矢量法分析

介绍一种由3自由度并联机构和2自由度串联机构组成的5轴混联铣床.采用矢量分析的方法,引入单位矩阵和四元素向量对运动学分析中的高阶转换矩阵进行降阶处理,实现机构输入参数与机构独立运动参数之间的矩阵转化,解决了机构运动参数耦合的问题;详细推导出铣床的并联部分驱动输入速度、加速度与机构动平台输出速度、加速度之间的数学关系,借助于运动学仿真分析软件验证了算法的正确性.该算法对于具有运动参数耦合的并联机构或混联机构的运动学分析、动力学分析以及机构的运动控制具有一定的参考价值.     

基于单开链单元的三平移并联机器人机构型综合及分类

以单开链支路为单元,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律.提出了三平移输出并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法.型综合共得到31个机构,并进行了分类.其中27个机构为本文首次给出.提出的三平移并联机器人机构型综合方法具有普遍性意义,并已用于其它运动输出类型的欠秩并联机器人机构的型综合.     

两栖仿生机器蟹动力学建模及能量最优分配

为了获得两栖仿生机器蟹动力学模型和能量最优分配模型,针对机器蟹的结构特点,利用并联理论对机器蟹进行了陆地和水下两种环境的动力学建模,并在动力学求解基础上通过对目标函数的优化解决了机器蟹在超确定输入情况下能量和力矩的最优分配问题.得到了仿生机器蟹动力学模型、驱动力矩最小分配模型、驱动能量最小分配模型3个结果.最后,通过仿真实验验证了结论的正确性.     

四轮轮毂电动车多驱动模式下稳定性研究

以四轮轮毂驱动电动汽车为研究对象,提出了一种可同时适用于对两轮独立驱动模式和四轮独立驱动模式的车身稳定控制算法。该算法采用双层控制结构,包括直接横摆力矩控制层和力矩分配层。在直接横摆力矩控制层,设计了一种基于模糊控制的直接横摆力矩控制器以计算车身稳定控制所需的附加力矩;在力矩分配层,设计了针对两轮独立驱动和四轮独立驱动两种不同驱动模式的力矩分配算法。最后,通过Matlab/Simulink和CarSim的联合仿真验证了该算法的有效性。     

上翘控制的ISOP变换器

针对输入串联输出并联(ISOP)变换器各模块功率分配不均衡问题,设计了基于输入与输出电压以及输出电压与输出电流的上翘控制ISOP变换器。进行了小信号建模及稳定性分析,并在Matlab仿真软件下进行了仿真验证。     

Master-slave robot force telepresence technology

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｏｂｏｔｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｗｏｍａｊｏｒｐａｒｔｓ :ｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄａｎｄｔｈｅｓｌａｖｅ .Ｔｈｅｍａｓｔｅｒ,ｗｈｉｃｈｉｓｓｏｍｅｔｉｍｅｓｃａｌｌｅｄｈａｎｄｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ,ｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｃｏｍｍａｎｄｓｔｏｔｈｅｓｌａｖｅｒｏｂｏｔ.Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｆｅｄｆｏｒｗａｒｄｆｒｏｍｔｈｅｈａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｔｈｅｓｌａｖｅａ…     

空间机器人终端滑模路径跟踪控制

对存在摩擦干扰力矩的自由漂浮空间机械臂任务空间路径跟踪控制问题采用终端滑模,实现了跟踪误差的有限时间镇定．同时考虑执行机构存在的死区特性,设计了自适应补偿机构,通过自适应控制来学习死区特性的上界,以确保跟踪控制的有效执行．最后基于Lyapunov方法,从理论上证明了闭环系统的全局稳定性,并通过数值仿真证明此控制器能够有效实现任务空间路径跟踪控制,且对干扰具有一定的鲁棒性．     

基于终点时刻末端误差的柔性臂迭代学习控制

针对柔性臂重复运行的情况,在仅能测量运行终点时刻末端位置的条件下,提出一种新的结合计算力矩法的迭代学习控制（ILC）方法.该方法利用柔性臂的简化动力学模型,给出各关节控制力矩的参数化表示;并依据终点时刻柔性臂末端位置的误差,通过迭代学习算法调整控制力矩的参数,实现精确到达预期末端位置的目标.算法利用ILC不依赖模型的特点,弥补计算力矩法需要精确模型的缺陷;参数的迭代学习主要起到消除模型误差和各种干扰的作用,增强算法的鲁棒性.通过理论分析给出所提算法的收敛条件.最后在柔性臂系统上进行仿真及实际试验.结果表明,所提出的ILC算法能够克服连杆柔性对柔性臂末端误差的影响,显示良好的控制效果.     

锻造操作机夹钳平行升降机构运动学特性分析

对锻造操作机机械系统进行运动学特性分析,研究执行机构的运动规律,是实现操作机夹钳末端位置精确控制的前提。本文分析了某典型锻造操作机夹钳平行升降机构的机构特征及运动学特性,得到了夹钳末端随升降缸运动的变化规律以及夹钳平行升降动作的运动学逆解方程。结合锻造操作机具体结构参数对夹钳平行升降逆解近似公式的精度进行了分析,提出了采用高次方程近似公式的方法,并给出了二次方程近似公式,研究结果对于提高操作机夹钳末端的位置控制精度具有一定的理论价值。     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.     

前轮驱动自行车机器人定车运动的建模与实现

针对前轮驱动自行车机器人原地难以实现定车问题,提出一种简化的力学模型,并研究其部分反馈线性化控制策略.首先,考虑车轮纯滚动条件及定车时车把和车架垂直的特点,推导出前轮驱动角速度和车架航向角速率间的约束关系,并利用拉格朗日方程建立系统的动力学模型.然后,将系统欠驱动的车架横滚角线性化,并选择全部自由度为输出,根据部分反馈线性化原理设计定车运动控制器.仿真控制结果表明,适当地选取控制参数,系统可以在输入驱动力矩不大的情况下快速实现±10°范围内定车.物理样机实验进一步证明,利用所设计的控制器,前轮驱动自行车机器人可仅依靠前轮驱动实现小角度范围的原地定车运动.     

非线性较强安全余量方程可靠性指标精确计算方法研究

为了得到非线性较强安全余量方程的可靠性指标的较为精确解,在验算点法和中心点法的基础上,提出了一种类似于并联结构联合失效概率的方法--联合法,进行可靠性分析.将安全余量在计算所得到的2点进行Taylor展开,使展开后所得到的失效区与实际失效区尽可能的吻合,减小误差,提高了对于安全余量方程在设计验算点处非线性较强的结构可靠性指标的计算精度.通过算例表明,该分析方法较精确地得到了可靠性指标,且计算过程简单易懂.     

三自由度球面并联机构的型综合

并联机器人的构型设计即型综合是并联机器人设计的首要环节,是机构创新设计的基础。以单开链支路为单元,提出了三自由度球面并联机构型综合的一种系统、有效的方法。按支路运动输出特征矩阵将三自由度球面并联机构分成四种情况分别进行构型综合,对每种情况给出了一个具体机构实     

Synchronous tracking control of 6-DOF hydraulic parallel manipulator using cascade control method

The synchronous tracking control problem of a hydraulic parallel manipulator with six degrees of freedom (DOF) is complicated since the inclusion of hydraulic elements increases the order of the system. To solve this problem, cascade control method with an inner/outer-loop control structure is used, which masks the hydraulic dynamics with the inner-loop so that the designed controller takes into account of both the mechanical dynamics and the hydraulic dynamics of the manipulator. Furthermore, a cross-coupling control approach is introduced to the synchronous tracking control of the manipulator. The position synchronization error is developed by considering motion synchronization between each actuator joint and its adjacent ones based on the synchronous goal. Then, with the feedback of both position error and synchronization error, the tracking is proven to guarantee that both the position errors and synchronization errors asymptotically converge to zero. Moreover, the effectiveness of the proposed approach is verified by the experimental results performed with a 6-DOF hydraulic parallel manipulator.     

驱动器故障影响下柔性机械臂运动控制的进展与展望

随着机械臂技术的不断发展,传统刚性机械臂逐渐难以满足一些新式机械臂系统在轻质化、运动灵活性、大空间范围等方面的需求,如空间机械臂、手术机械臂、人机交互式机械臂等。越来越多的研究人员将目光投向柔性机械臂及其高精度运动控制方法的研究中。针对此类系统,目前已经有一些有效的运动控制方法被提出。然而,当机械臂的某一驱动器发生故障后,常规的控制方法难以保证原有的控制性能,甚至可能导致系统不稳定。研究驱动器故障影响下的柔性机械臂运动控制方法具有重要的理论意义和应用前景。本文首先概述柔性机械臂已有的运动控制方法。然后,从驱动器故障的类型出发,分析并综述驱动器性能故障、驱动器完全损坏故障以及驱动器突发故障对系统的影响及其克服方法的研究现状。最后,本文讨论了当前驱动器故障影响下柔性机械臂运动控制还需进一步解决的关键问题,总结了三点前景方向,对柔性机械臂运动控制的进一步研究具有一定的参考价值。