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。     

柔性机械臂基于观测的逆动力学轨迹跟踪控制

本文探讨了稳定逆动力学与基于观测的状态误差反馈镇定器集成实现柔性机械臂 末端轨迹跟踪的控制策略．基于观测器可以充分利用由稳定逆动力学生成的理想状态轨迹信 息,实现全状态误差的反馈镇定以消除末端轨迹跟踪的扰动误差．     

重载下的柔性机械臂的动力学耦合特性

首先叙述基于有限元的具有柔性关节与柔性杆的机械壁动力学模型的建立与求解，然后对于机械臂柔性关节与柔性杆的耦合特性进行研究，结果表明，在重载的情况下，柔性关节与柔性杆的耦合效应不容忽视。     

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.     

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.     

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．     

柔性机械臂速度控制研究

结合机械臂的结构特点,将神经网络与预测控制、滚动优化理论相结合,设计出用于柔性机械臂轨迹跟踪的神经网络动态优化调整的智能控制系统。从而能够以良好的控制柔性机械臂跟踪各状态量的期望值,并同时达到末时刻速度调节的目的。     

空间机器人柔性臂的动力学轨迹跟踪控制

机器人柔性擘控制问题是目前机器人研究中的一个重点和难点，本文动用基于关节的求逆技术，得到了有关大质量负载的空间机器人柔性臂动力学轨迹跟踪非线性控制问题的有效方法，并以一平面二杆空间机器人柔性臂为例进行了控制的仿真研究，仿真研究的结果表明，该方法具有较高的可靠性和良好的控制效果。     

柔性机械臂动力学方程的精细时程积分法

本文给出了精细时程积分法求解柔性机械臂动力学方程的方法．通过计算实例，并与Ｇｉｌ法比较，说明了该方法的有效性．     

机器人操作器的奇异性鲁棒逆

奇异性问题在用关节联接的机器人操作器的控制中是一个固有的问题.本文中.我们从考虑关节运动的精确性和可行性出发来确定操作器末端器所需运动时的关节运动.这种确定关节运动的方法称为具有奇异鲁棒逆的逆运动学解.之所以说它具有鲁棒性,是因为它在奇异点也能提供连续解.即使雅可比矩阵的逆或广义逆表示的道运动学解在奇异点或其周围不可行时,雅可比矩阵的奇异鲁棒逆也能为操作器末端器提供一个期望坐标轨迹的近似运动.对奇异鲁棒逆的特性与广义逆的特性进行了比较.并考虑了可行性的标量加权值.     

具有柔性关节和柔性杆的空间机器人频率特性

借助于柔性转子梁单元的动力学模型，通过一个空间４杆机器人的数值模拟，研究了综合考虑杆和关节柔性的空间机器人的固有频率与其结构参量之间的内在关系，并从理论上进行了分析．同时，讨论了柔性机器人的频率特性及动态响应的一些规律．     

工业机器人在特殊位形下的瞬时运动

本文具体分析了工业机器人在特殊位形下的瞬时运动，以ＳＴＡＮＦＯＲＤ机器人为例，分析其在特殊位形下约束运动的性质及允许移动的方向和转动时轴线存在的子空间，得出反螺旋的螺距为零时，处地特殊位形的６种组合形成，并给出了每种特殊位形在参考价值 标的反螺旋及存在的运动螺旋的一般表达式和相应的运动图谱。     

一个高精度单臂柔性机械手的动力学模型

在柔性机械手有限元/拉格朗日动力学模型基础上,本文给出了一个高精度单臂柔性机械手动力学模型.提高建模精度的研究从两方面着手.首先在数值方法上,运用延拓有限元的思想导出了优化的有限元形状函数,从而在不大量增加计算量的前提下提高了模型精度.进而从物理机理出发,运用结构动力学中的一些结论,引入结构粘性阻尼的影响到模型中.最后将该模型应用于考察结构柔性对单臂机械手力反馈控利系统性能的影响.     

两柔性机器人协调操作的动力学模型及其逆动力学分析

柔性机器人动力学是当前机器人研究的热点,而其协调操作问题目前仍为空白．本 文首次建立了柔性机器人协调操作刚性负载的动力学模型,利用有限元法和Lagrange方程, 在柔性机器人协调操作的运动学和动力学协调约束条件基础上,推导出系统的动力学方程, 提出了其逆动力学问题的解决方案,并成功给出了平面两3R柔性臂协调操作的数值算例．     

一种柔性机器人的子杆法建模方法

本文实现了一种用虚拟刚性子杆及被动关节模型模拟柔性杆,进而对空间多杆柔性 机器人建模的方法;采用遗传算法解决了子杆参数的优化辨识问题;讨论了这一建模方法的 适用范围;并通过Raleigh阻尼的引入完善了这一方法;最后通过仿真初步验证了这一方法 的有效性和正确性．     

柔性冗余度机器人力矩优化的研究

本文首先应用模态理论，对柔性冗余度机器人振动的控制问题的原理与策略进行了研究．在此基础上通过对满足抑振要求的自运动的选取进行分析，指出柔性冗余度机器人在通过优化其自运动实现振动抑制的同时还具有二次优化的能力，并给出了在满足抑振的前提下实现关节力矩优化的方法．最后对一个末杆为柔杆的平面三杆机械手的振动控制与力矩优化进行了仿真，结果验证了该方法的可行性．