三自由度并联机械手动力学分析与控制

以三自由度Delta并联机械手作为研究对象,在Simulink环境下建立基于虚功原理法得到的并联机构系统动力学求解模型,并在Simmechanics中建立系统物理模型。在系统动力学方程的基础上设计了基于动力学的模糊解耦控制器,综合考虑了机构的运动学和动力学特性。给出平台运动的期望轨迹,分别在Simulink和Simmechanics中进行逆动力学仿真分析,验证逆动力学方程的准确性,之后进行模糊解耦控制Simulink/Simmechanics联合仿真分析。运行结果表明,Delta机械手的响应符合预期期望,精度高于计算力矩控制,跟踪效果较好。     

二自由度并联机械手动力学控制方法

本文针对一种二自由度并联机械手高速运动状态下的动力学控制方法展开研究。通过对并联机械手简化刚体动力学模型的建模误差进行溯源分析,提出了一种基于双系数补偿分配策略的建模方法,对机械手的简化刚体动力学模型进行了优化,并基于该简化模型建立了机械手的动力学前馈控制方法。为进一步提高控制过程的鲁棒性,结合H_∞控制方法提出了一种H_∞+动力学前馈的控制方法。在建立机械手整机机电联合仿真系统的基础上,对所提出的两种控制方法进行了详细的仿真和对比。仿真结果表明,本文提出的控制方法可以减少力矩扰动对伺服电机输出带来的影响,大大减小了机械手末端的定位误差,提高了机械手的控制精度。     

并联机构动力学建模及控制研究

为了系统地研究并联机构动力学特性,分析了4种基本建模方法（牛顿-欧拉方法、直接拉格朗日方法、拉格朗日-达朗贝尔方法和虚功原理方法）,总结了各种方法的优缺点。在此基础上,对动力学的3种控制算法（经典PD控制、机器人控制中常用的计算力矩控制以及数控加工中的先进轮廓控制）在并联机构上的应用进行了分析研究。针对开发的三自由度（3-DoF）纯平动并联机构Orthopod,采用拉格朗日-达朗贝尔方法进行了动力学建模,并对其进行了控制仿真。研究结果显示,轮廓控制在轮廓误差控制方面具有更好的性能,适合于雕刻机的控制应用。     

基于计算力矩法的3-RRRT并联机器人控制研究

为了实现3-RRRT并联机器人的轨迹跟踪控制,在运动学分析的基础上,应用拉格朗日方程建立了3-RRRT并联机器人的动力学模型.设计了基于计算力矩算法的控制律,并利用Matlab软件进行了控制器仿真.仿真表明计算力矩控制可以使3-RRRT并联机器人实现全局稳定的动态轨迹控制.     

3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制

研究一种3-HSS并联机床动力学建模及鲁棒轨迹跟踪控制方法。首先导出了外移动副驱动,含平行四边形支链结构的并联机构位置、速度及加速度逆解模型,并利用虚功原理建立其刚体动力学逆解模型。在此基础上,考虑其运动部件重力及模型误差,为保证其跟踪精度,设计了一种鲁棒轨迹跟踪控制器,确保了跟踪误差的一致终值有界性。最后通过对全工作空间内圆形轨迹的仿真可知该控制方法具有很好的稳定性和有效性。     

基于PLC的高速并联机械手控制技术

以西门子SIMATIC315-2CPU及FM357-2运动控制单元为核心搭建机械手控制系统,研究了并联机械手轨迹规划、控制数据通讯等保证机械手性能的关键技术,实现了Diamond高速并联机械手的运动控制。     

基于PLC的高速并联机械手控制技术

以西门子SIMATIC 315—2CPU及FM357—2运动控制单元为核心搭建机械手控制系统，研究了并联机械手轨迹规划、控制数据通讯等保证机械手性能的关键技术，实现了Diamond高速并联机械手的运动控制。     

Delta并联机械手刚体动力学模型简化方法

基于虚功原理建立了机械手的完备刚体动力学模型,并对机械手动力学模型的各组成部分(惯性力矩项、惯性力项和重力项)进行了分类;在分析从动臂的运动对机械手力矩各组成部分贡献的基础上,提出了一种基于组合分配系数的刚体动力学模型简化策略;以简化刚体动力学模型与完备刚体动力学模型逼近度为优化目标,提出一种基于运动过程力矩偏差最小的优化指标,从而确定组合分配系数;基于以上刚体动力学简化方法,从机械手尺度参数与运动轨迹参数两方面因素出发,结合机械手典型运动轨迹,采用多因素分析方法,通过仿真分析了各因素对简化刚体动力学模型准确性的影响,结果表明该刚体动力学模型简化方法针对不同机械手尺度参数与运动轨迹参数均具有较高的计算速度和精度。     

并联机构动力学建模及控制策略的研究

在总结并联机构动力学分析目标的基础上,对并联机构的动力学建模方法,包括拉格朗日方法、牛顿-欧拉法、虚功原理、凯恩方程法等进行了比较研究,并对控制策略的研究现状进行了综述。     

高速并联机械手运动学标定方法

以可实现2平动自由度运动的并联机械手——Diamond机械手为研究对象,提出一种具有分层递阶格式的误差辨识和补偿方法,该方法以动平台参考点初始位置为标定坐标系原点,首先辨识并补偿主动臂回零转角误差．而后再辨识并补偿其它几何参数误差。实验结果验证了该方法的有效性。     

空间刚柔耦合并联机构的逆动力学建模与控制

为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先,利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型,它考虑了各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并能描述柔性梁的大范围非线性弹性变形。然后,通过分析刚柔耦合动力学模型在求解过程中出现的相容性问题,结合自然坐标法与理想运动学模型,提出了瞬态刚体校正法并求出逆动力学模型的稳定数值因果解。最后,基于该数值解构建并联机构的非线性控制策略,通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。仿真与实验结果表明:逆动力学方程组的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8;与刚性并联机构的控制方法相比,该方法在圆形轨迹下的最大跟踪误差降低了0.465mm,圆度误差降低了0.416mm。结果表明:该求解方法解决了闭链机构多体动力学方程的违约问题,有效地改善了系统的综合收敛性能,所构建的控制策略提高了并联机构的轨迹跟踪精度。     

二自由度并联机器人的动力学建模与研究

面向汽车电子行业等对高节拍往复运动的搬运操作需求,提出了一种基于平面双滑块机构的二自由度(2-DOF)并联机器人。基于拉格朗日(Lagrange)方程建立了并联机器人的动力学模型,并给出了机器人驱动力方程。利用Matlab软件对所建动力学模型进行仿真,同时利用ADAMS软件验证了所建模型的准确性。基于所建立的动力学模型,分析了并联机器人结构参数与运动参数对驱动力的影响,为机器人结构设计提供了动力学参考。     

空间弹性并联机器人KED建模

本文首次用有限元方法建立了一种空间６自由度并联机器人的弹性动力学模型,文中根据并联机器人的结构特点,设其平台为刚性体,各条腿为弹性体,再根据平台与腿部的运动协调方程推导出它的ＫＥＤ方程,已知机器人的刚体运动规律,由此方程可以求出其平台以及腿部各关节的弹性运动规律,最后给出了数值例。     

自适应控制策略在并联机构上的应用

利用并联机构的动力学模型，对自适应算法在并联机构上的控制效果进行了理论及其实际实验的研究。分别采用经典PD算法和基于计算力矩的自适应控制算法对实际的并联机构进行轨迹跟踪控制。实验结果表明。无论在低速或高速的情况下。自适应算法都能够获得具有更好的位置跟踪性能的高速高精度运动，并且运动过程更加平稳。     

二平动自由度高速并联机械手轨迹规划与运动控制

研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的运动控制技术。针对快速抓放操作的需要,给出了机械手在操作空间的轨迹规划方式和关节空间的精插补策略,理论上保证了机械手的速度和轨迹精度,并通过实验获得了机械手的位置和速度及其误差跟随曲线,结果证明该方式可靠有效。     

并联机器人的工作空间研究现状

随着并联机器人成为机器人研究的主要研究热点,并联机构学理论的研究正经历着蓬勃发展,并联机器人的运动学、动力学及性能分析等方面的理论不断得到丰富.本文掌握的大量的有关性能分析中的工作空间的文献,对工作空间这一分支的研究现状做了深入分析.     

Error modeling and sensitivity analysis of a hybrid-driven based cable parallel manipulator

This paper deals with the error modeling and sensitivity analysis of a hybrid-driven based cable parallel manipulator (HDCPM). The HDCPM has the advantages of both cable parallel manipulator and hybrid-driven planar five-bar mechanism. Kinematics analysis and error modeling are performed based on closed loop vector conditions and direct differential method. The error model derived for the proposed HDCPM has the ability to account for the original errors from kinematics parameters. In addition, the sensitivity analysis is also carried out to investigate the effects of 36 error sources of kinematics parameters on the end-effector of the HDCPM. A detailed example of the sensitivity of the end-effector's position coordinates for the HDCPM is presented in order to demonstrate the validity of the error modeling and sensitivity analysis developed.     

Robust nonlinear PID-like fuzzy logic control of a planar parallel (2PRP-PPR) manipulator

In this paper, a robust nonlinear proportional–integral–derivative (PID)-like fuzzy control scheme is presented and applied to complex trajectory tracking control of a 2PRP-PPR (P-prismatic, R-revolute) planar parallel manipulator (motion platform) with three degrees-of-freedom (DOF) in the presence of parameter uncertainties and external disturbances. The proposed control law consists of mainly two parts: first part uses a feed forward term to enhance the control activity and estimated perturbed term to compensate for the unknown effects namely external disturbances and unmodeled dynamics, and the second part uses a PID-like fuzzy logic control as a feedback portion to enhance the overall closed-loop stability of the system. Experimental results are presented to show the effectiveness of the proposed control scheme.