柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模

柔性关节柔性连杆机械臂是典型的非线性、强耦合、欠驱动系统,其控制难度高.对于这类系统,选择合适的动力学模型进行控制器设计对于提高控制性能是非常有帮助的.为此,研究了具有柔性关节柔性连杆机械臂的动力学建模问题,并提出了一种改进的建模方法.在该方法中,连接柔性连杆的柔性关节首先被简化为刚性关节和柔性连杆的弹性约束边界.然后,根据结构动力学理论、哈密顿原理和假设模态法建立系统的刚柔耦合动力学方程.相较于将柔性关节简化为刚性关节和扭簧的传统处理方式,所采用的简化方式一方面可以降低系统的自由度,另一方面可以得到更适合控制器设计的动力学模型.最后,通过数值仿真验证了本文方法的有效性和优势.     

柔性机械臂建模理论与控制方法研究综述

针对柔性机械臂进行有效和精确的建模以及对其进行有效的控制一直是国内外学者研 究的重要课题．由于柔性机械臂本身所具有的高度非线性、强耦合和时变的特点，建立精确 的动力学模型成为柔性臂研究的一个重点．而随着系统和控制领域理论和技术的不断发展， 针对柔性机械臂的控制，也形成了许多不同的控制策略．本文从柔性机械臂建模理论和控制 方法两方面，对国内外学者的研究工作分别加以介绍，并对各种方法的优缺点进行分析和比 较，并对今后的研究方向进行了展望．     

平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模*

对一类平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模问题进行研究，利用Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理得到了一组描述该机器人系统运动性态的动力学方程。与已有的动力学模型相比，本文所建立的运动方程和振动方程具有模型准确、结构简单等特点，且具有与传统无约束刚性机器人类似的模型形式，因而有可能直接或间接利用现有的关于刚性机器人运动控制等方面的成果来研究复杂的受限柔性机器人的控制问题。     

柔性机械臂动力学与控制建模的若干基本问题

本文论述了柔性机械臂系统动力学与控制建模中的几个基本问题:描述方法、浮动框架与基函数选取、模态分析、近似分析、逆运动学与逆动力学、数值计算上的困难、固有频率问题、实时性、控制和实验.以期引起深层次研究者们的关注.     

柔性机械臂动力学建模研究进展

刚性机械臂由于其较高的工作精度和重复性、较强的承载能力,已广泛应用于危险或相对单一、重复性高工作场景.但刚性机械臂的结构及运作方式不够灵活,无法适用于不定型、非标准、狭窄空间等生产场景.最近几年,柔性机械臂因其结构柔性、作业空间大、人机交互安全等优点而受到广泛关注,有希望应用于医疗、服务和智能制造等领域.但柔性机械臂结构柔软,运动比较自由,在作业过程中柔性效应不可忽略,这对其高精度控制提出了重大挑战.柔性机械臂控制的核心科学问题之一是建立包含结构柔性特征和动态特性的高精度动力学模型.为此,本文对柔性机械臂运动学建模和动力学建模研究进行了综述.作为动力学建模的基础,本文首先综述了柔性机械臂的运动学建模方法,主要介绍了曲率法、伪刚体运动学(PRB)方法、基于Cosserat杆的运动学建模方法、结构几何分析方法、Denavit Hartenberg(D H)法及坐标法、数据驱动和机器学习方法等.随后,本文详细综述了柔性机械臂的动力学建模方法,主要包括集中参数系统法、假设模态法、有限元法.最后,本文简述了目前柔性机械臂动力学研究的主要内容,并对未来研究做出展望.     

柔性臂建模与控制方法研究

综述柔性臂建模与控制的主要理论与方法。其中,控制问题包括:位置控制、力控制和柔性振动控制。在考虑参数不确定性和外部扰动的情况下,给出了一种自适应控制方法。最后,指出了今后值得进一步研究的方向。     

柔性臂建模与控制方法研究

综述柔性臂建模与控制的主要理论与方法.其中,控制问题包括位置控制、力控制和柔性振动控制.在考虑参数不确定性和外部扰动的情况下,给出了一种自适应控制方法.最后,指出了今后值得进一步研究的方向.     

柔性机械臂动力学奇异性渐近行为的比较研究

通过对柔性机械臂动力学系统的零极点及其模态参量渐近行为的解析分析,讨论了模态截取和零点截取有限维近似模型动力学奇异性关于阶次的渐近行为,并进行了比较研究.此外,还就截取模型的高阶项对逆动力学计算力矩病态行为的影响进行了数值比较分析.     

空间柔性机械臂的逆动力学仿真

本文针对空间柔性机械臂的非线性动力学模型，在最优控制理论的基础上，运用Ｇｉｌｌ法和打靶法相结合，得到大质量负载情况下柔性机构臂的最优驱动矩。以单性机械臂为例进行了动力学仿真，仿真效果好，结果证明方法正确可靠。     

柔性机器人的动力学建模及其控制*

本文首先综述了近年来在柔性机器人动力学建模方面所取得的进展，着重介绍了目前较常见的几种建模方法和模型，同时对柔性机器人的控制问题进行了评述，指出了今后研究的方向。     

关节臂式坐标测量机标定系统的设计

关节臂式坐标测量机是一种新型的多自由度非笛卡尔式坐标测量系统,提出了一种基于反转法的标定方法,该方法避免了其他参数误差对于标定结果的影响。研制了相应的标定装置,装置的控制系统采用上位机加下位机结构,由单片机完成标定装置的控制并将测量数据通过串口通讯上传到PC机;PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成,实现与单片机间的通信和指令处理。实验表明,该系统能够很好地完成关节臂式测量机的标定任务,运动精度高,测量结构具有较好的重复性。     

便携式自主水下机器人动力学建模方法研究

针对50公斤级便携式自主水下机器人（AUV）的精确控制和研究,本文介绍了一种基于计算流体力学（CFD）和非线性最优化辨识的动力学建模方法．着重推导了便携式AUV动力学模型,并使用计算流体力学方法代替水池实验获取辨识所需数据和通过非线性最优化方法获得合适的模型结构和模型参数．最终建立了便携式AUV数学模型,并通过对仿真数据与试验数据的对比,证明了该模型及方法的有效性．     

一种双连杆柔性臂动力学模型的研究

针对末端位置受约束的双连杆柔性机械臂,通过哈密顿原理得到系统的分布参数模型,推导了描述关节角,柔性杆振动和接触力之间关系的动力学模型.根据3个假设条件推导柔性臂简化的集中参数动力学模型及准静态方程,利用了计算力矩法设计的控制器对模型进行控制,通过Matlab进行仿真,利用Matlab的符号运算功能,编制M文件实现数学模型自动推导,整个建模和运算过程简单、直观和高效,并绘制了参数轨迹图像,验证了模型的有效性,已应用到小波神经网络控制算法研究中.     

基于动态结构的柔性工作流建模方法研究

柔性工作流能够快速灵活地适应企业业务流程的动态变化。在分析柔性工作流产生的原因和柔性工作流特性的基础上,详细描述了基于动态结构的柔性工作流的组成及其表示方法,提出了一种柔性工作流建模方法,结合基于Web的客户服务系统,给出了该柔性工作流建模方法的实例。     

Dynamic Modeling of the Human Arm with Video-Based Experimental Analysis

The quantitative assessment of human joint torque capability has manyimportant applications. By means of a multibody approach, the authorsdescribed a formulation for 3D inverse dynamic analysis of a human armduring voluntary free movement. In particular, it is presented as a testcase where the kinematics of the arm is obtained by means of a video-based human motion analysis system.     

柔性工作流动态建模机制的研究与设计

传统的工作流系统灵活性不强,缺乏对动态性和自适应性需求的支持,不足以应付复杂多变的业务流程.为了使工作流系统能够较好地适应变化,对基于规则的柔性工作流的动态建模机制进行了深入的研究,分析了现有的基于规则的工作流动态建模机制的不足,提出了能够动态构建出包含循环逻辑的工作流模型的方法.这一方法能够高效地动态构建较为复杂的工作流模型.文中较详细地阐述了这一方法的具体步骤,并结合实例展示了该方法的具体执行过程.     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学建模方法与理论研究

基于Kane方程推导建立了在惯性参考坐标系中的刚—柔机械臂的非线性动力学模型 ,并利用假设模态的方法对方程进行离散 .在对刚—柔机械臂进行主动柔顺控制时 ,柔性机械臂要受到未确知外部环境的约束 .本文建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚—柔机械臂动力学模型 .     

Dynamic Modeling and Hydrodynamic Performance of Biomimetic Underwater Robot Locomotion

We developed a dynamic model of a Nitinol artificial muscle activated biomimetic robot. The robot was reverse engineered from the American lobster and built in the Biomimetic Underwater Robot Program at Northeastern University. It is intended for autonomous remote-sensing operations in shallow waters. An experimentally based Nitinol artificial muscle model was integrated into the robot dynamic model. The hydrodynamic characteristics of the robot were determined experimentally. The muscle control signals were generated by utilizing a readily available biomimetic control architecture. The effects of the timing parameters were investigated. Simulations indicate that the developed robot is able to locomote with high stability. It can walk against constant currents and surge.     

柔性双轮平衡机器人的动力学建模与分析

提出了一种柔性双轮平衡机器人,其机身具有以一段弹簧作为弹性阻尼的被动俯仰旋转关节．运用拉 格朗日方法建立了此机器人在平面运动的动力学模型．基于此模型,首先证明了柔性双轮平衡机器人在直立平衡点 不稳定和局部可控．其次,分析了关节刚度对线性二次型最优姿态平衡控制系统的影响．结果显示,关节刚度减小 在理论上能够加强系统的鲁棒性,却使得控制系统动态性能下降．本文提出的模型及相关分析为柔性双轮平衡机器 人的设计和控制提供了一定理论依据．