预压叠层柔性机械臂振动抑制试验研究

为抑制柔性机械臂的低频振动，研究预压叠层柔性机械臂的抑振效果和动态特性，文章介绍了预压叠层组合机械臂不同的叠层夹紧力和叠层厚度的抑振对比试验，对振动的响应采用了动力学数值仿真并用实验对仿真结果进行了验证。试验及分析结果表明：有限元分析方法能比较、准确地反映组合柔性臂的动力学性质；叠层机械臂的层间滞迟阻尼能有效的抑制机械臂的低频振动；增大层间夹紧力可提高柔性机械臂对振动能量的耗散，但过大的夹紧力对小振幅振动的抑制作用减弱；减少组合层之间的刚度差可以提高柔性臂的抑振能力。     

基于输入整形技术抑制直线摆点到点运动的残留振动

基于输入整形技术，研究小摩擦系统作点到点运动到达指定位置时残留振动的抑制。以直线摆为实验对象，设计零振动（ZV）、零振动和微分（ZVD）及极不灵敏（EI）整形器，并将它们分别应用到直线摆的点到点运动，抑制到达指定点时的残留振动。通过整形前后运动终点的摆角摆动时间的对比，ZV、ZVD及EI比整形前分别减少摆杆残留摆动时间为50％、85％和79％。实验证明，采用输入整形技术抑制了直线摆点到点运动停止时的摆杆残留摆动。     

3种材料在柔性机械臂振动抑制中的特性对比

在所设计的柔性机械臂的基础上,利用SolidWorks Simulation对合金钢、铝合金、碳纤维增强环氧树脂基复合材料3种结构材料的机械臂进行线性动态分析,分别从谐波分析和瞬态振动分析两个方面对机械臂进行仿真。结果表明,碳纤维增强环氧树脂基复合材料对机械臂具有明显的减振作用,其振动衰减速度及振动衰减效果要优于传统合金材料,为机械臂的设计及振动抑制提供了参考。     

基于PPF-DVFB算法的压电柔性机械臂振动主动控制研究

柔性机械臂的振动已经严重影响其定位精度和工作效率,为此,以单关节柔性机械臂为研究对象,基于LabVIEW平台和压电技术运用PPF-DVFB的算法来进行柔性机械臂的振动控制。首先介绍了PPF-DVFB算法原理,然后详细地论述了实验过程。实验结果表明,PPF-DVFB算法能有效的控制柔性机械臂的前两阶模态振动,控制效果接近14dB,相对于PPF方法,改善近4.5dB。     

一种机器人柔性臂的振动控制新方法

针对机器人柔性臂的振动控制问题,本文提出了一种基于模糊控制理论的抑振新方法。仿真结果表明,所提出的方法能有效的抑制柔性臂的振动并且实现简单。     

柔性臂工业机器人振动控制的研究

建立了柔性臂工业机器人动力学模型,基于可控规范形及LQR最优调节器求解了反馈增益矩阵,给出了计算伺服输入方法,比较了基于可控规范形所设计的控制器与基于LQR最优调节器所设计的控制器的性能.通过期望极点配置和参数计算,所设计的控制器能适应控制系统要求,仿真结果表明该方法有效.     

组合柔性机械臂抑振性能研究

将柔性机械臂做成组合结构,利用接触面间的摩擦效应消耗能量以达到抑制柔性机械臂振动的目的。以直波纹板作为组合柔性机械臂的叠层,采用有限元软件ANSYS对组合柔性机械臂进行静态和动态仿真。用能量耗散率作为组合柔性机械臂迟滞性能评定指标。研究结果表明:与直板作为叠层的组合柔性机械臂相比,用波纹板作为叠层的组合机械臂可以用较少的材料获得较好的抑振性能;选择合适的预紧力和结构尺寸参数可得到最佳的抑振性能。     

柔性机械臂关节刚度的一种间接测量方法

给出一种分析柔性机械臂关节刚度的间接测量方法。该方法在机械臂末端执行件上的不同位置加载,测量载荷与载荷方向上的位移数据,然后使用有限元方法计算不含关节时结构对应点的载荷、位移关系,从测量结果中排除不含关节时的位移。利用这些仅包含关节信息的载荷和位移数据通过求解一个线性方程组,可以得到各个关节的刚度数据。最后通过一个实际的例子,说明了该方法的有效性。     

基于改进粒子群算法的机械臂振动抑制研究

SCARA机械臂在工作过程中和工作终止后都会出现振动问题,为了降低机械臂的残余振动,选取粒子群作为寻最优抑振轨迹的优化算法,针对粒子群算法在轨迹寻优时收敛性差以及出现停滞现象问题,提出采用非线性递减惯性权重和粒子种群跳跃的方法对粒子群算法进行改进。利用机械臂振动抑制实验平台,使用改进的粒子群算法进行抑振轨迹优化并进行实验研究,验证结果可行且有效,得到抑振指标最小的最优抑振轨迹。     

基于新型趋近律的柔性机械臂滑模-最优组合控制

为提高柔性机械臂的控制精度,提出一种基于滑模控制与最优控制相结合的组合控制方式。通过Lagrange法和假设模态法构建其动力学模型,进而运用奇异摄动理论对柔性臂进行解耦,获得慢变和快变子系统。对于慢变子系统,采用滑模控制实现轨迹跟踪,提出一种新型趋近律,该趋近律在幂次趋近律基础上加入变速趋近项,引入系统状态变量,动态调整趋近速率,同时增加指数项提高趋近速度,使用双曲正切函数替代符号函数以抑制抖振;对于快变子系统,采用最优控制进行振动抑制。MATLAB仿真结果表明,该组合控制方法相比于纯滑模控制,具有更好的动态性能和鲁棒性能。     

气动柔性关节的抓取机械手的受力分析

文章提出一种基于弹性波壳伸缩的柔性手指关节，介绍了关节的工作原理，设计了关节的结构、及其抓取机械手。结合受力分析，建立了关节弯曲的角度与弹性波壳内腔的气体压力之间关系的数学表达式与静力分析算法，讨论了关节结构尺寸与临界角度的关系，得出了抓取机械手的抓取力和弹性波壳内腔的气体压力之间数学公式，并进一步根据该模型给出了计算分析示例。柔性关节在结构较为新颖，具有缓冲性好、动作灵敏等特点，适宜用作机器人的末端抓持机构。     

柔性机械手臂运动优化分析

通过分析柔性机械手运动参数对其性能的影响,得出采用合理的运动轨迹可以获得良好的动力性能的结论。从全局优化角度出发,通过引入惩罚项来实现柔性机械手的多目标全局优化,并采用基于Pontryagin最大值原理的间接算法实现优化求解。通过虚拟样机验证优化结果的有效性和正确性。     

柔性机械臂非线性干扰观测器的高阶滑模控制

针对具有外界干扰及模型系统自身参数不确定性、不完全性的机械臂控制问题,挑选拉格朗日法营造柔性机械臂动力学仿真结构后,采用欧拉-伯努利梁理论,结合假设模态法进行机械臂运动描述。在非线性干扰观测器下,选取适当非线性增益函数对未知干扰进行准确估计,实现对高阶滑模控制器的有效补偿,以此降低外部干扰及系统的建模误差提高控制驱动的准确性。通过Lyapunov方法验证闭环系统稳定性、数值仿真验证设计方法有效性,结果表明,采用非线性干扰观测器同时运用高阶滑膜控制,有效削弱系统抖振。     

基于时间优化的输入整形法抑制一种3-DOF并联机器人的残余振动

输入整形法是一种前反馈方法,能有效地抑制柔性机器人的残余振动。正脉冲输入整形器在抑制残余振动的同时造成了系统响应的时间延迟,这就需要对其采取时间优化处理。负脉冲输入整形器能够减少系统响应的时间延迟,但脉冲的幅度影响系统的减振效果。单位幅度负脉冲输入整形器能改善这种状况。一种3-DOF并联机器人系统被介绍,给出了系统模型和动态方程。表达了含有单位幅度负脉冲的ZV、ZVD、EI输入整形器的构造方法,并应用到这种3-DOF平面并联机器人系统。研究了单位幅度负脉冲输入整形器的鲁棒性和系统响应时间延迟的减少,并与其它输入整形器进行了对比。数字仿真结果表明单位幅度负脉冲输入整形器能够在减少系统响应时间延迟的同时改善残余振动抑制的效果。     

一种基于四构件变胞机构的气动柔性拿捏机械手的设计及其运动学分析

变胞机构与常见的定自由度机构相比,具有特殊的性能。设计了一种以气体为驱动力的自适应四构件变胞拿捏机械手,该机械手简化为3个手指,以一个气缸驱动,每个手指有两个转动关节,在每个手指拿捏物体部位衬以硅胶并贴以力传感器,控制气缸压力,致使拿捏力可在设定范围内进行调整,是一种具有一定柔性的执行器。该执行器将变胞机构的工作原理和气体柔性驱动技术相结合,是一种基于四构件变胞机构的气动自适应柔性拿捏机械手。阐述了该拿捏机械手的机构结构原理,并对该机械手进行了运动学分析。分析表明该机械手具有自适应性,适合用于在易碎的玻璃瓶抓取、人体推拿执行器中等场合。     

基于输入整形法的一个3自由度机器人抑制残余振动的灵敏度分析

输入整形法是一种抑制机器人残余振动的简单有效的控制策略。输入整形器的鲁棒性是评价整形器性能的重要参数,它表达了整形器能抑制系统残余振动的频率范围。通过分析输入整形器的灵敏度曲线可以获得整形器的鲁棒性。首先,介绍了多种输入整形法的原理;其次,表达了各种输入整形器灵敏度的计算方法;最后,通过数值模拟分析了一个3自由度平面并联机器人的多种输入整形器的不灵敏度。数值仿真结果表明极不灵敏类输入整形器拥有最好的鲁棒性,而零振动类输入整形器的鲁棒性最差。     

基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究

为了提高冗余自由度机械臂的运动准确性,进行基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究.分析冗余自由度机械臂的机械结构,明确其结构组成及运动原理.通过各关节节点的旋转角度及连接臂长度,分别求取了相邻关节节点间的旋转关系式及关节结点相对基础坐标的移动矢量,并通过该移动矢量得出机械臂的动力学方程.通过机械臂的动力...     

单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题,提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振,快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明:该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪,而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且,采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制,能减少普通滑模控制中的输入抖振,具有更好的控制效果。