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。     

力觉临场感遥操作机器人系统的预测无源控制

针对力觉临场感遥操作机器人系统传输通道中存在大的通信时延，造成系统不稳定和操作性能降低，利用前向神经网络建立从机械手和环境的模型。通过神经网络模型预测从机械手受力，并结合无源控制算法进行控制切换，消除或减少通信时延对系统的影响。文中的实验结果表明了该方法的有效性。     

气动人工肌肉驱动球面并联机器人关节的力控制研究

分析了具有柔索冗余驱动特点的静力关系，研究了力控制的智能控制算法及策略，在建立的实验样机上达到了良好的力伺服性能．将气动人工肌肉的被动柔顺性与位置控制到力控制过渡的主动柔顺控制策略结合，有效避免了机器人在与环境接触时的碰撞与冲击．     

挠性机器人逆动力学建模

本文首次提出了挠性机器人逆动力学问题的精确数学模型,并通过对其线性化,形成线性解耦的由运动约束方程和动力约束方程联立的数学模型,并就平面n连杆手臂建立了逆动力学基本方程式.最后.就3连杆手臂进行了仿真,验证了本方法.     

一类广义非线性系统的无源控制

考虑一类广义非线性系统的无源控制问题，利用广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式，给出广义非线性系统无源且零解渐近稳定的充分条件。并在一定条件下得到存在状态反馈无源控制器，使得闭环系统无源且零解渐近稳定的充分条件，同时给出相应的控制器构造方法。     

空间机器人的建模及仿真

空间机器人在未来的太空探索中将代替宇航员从事空间作业，而空间机器人在计算机上的寞及仿真是设计及研制中的重要组成部分，此文详细讨论了空间机器人的建模方法，包括建立几何模型和运动学模型，文中第３节介绍了哈尔滨工业大学研制的空间机器人仿真系统的各组成部分及所完成的功能，并在第４节中给出了实验仿真结果，仿真结果表明该仿真系统具有可靠性，实时性。     

一类未知参数非线性系统的自适应无源控制

对一类含有未知参数的本质非线性系统,通常的Backstepping方法无法应用.为此,提出一种基于状态反馈的自适应无源控制对策,通过对非线性系统进行反馈无源化控制,设计自适应无源镇定控制器和自适应无源输出跟踪控制器.设计中适当调节自适应无源控制器参数,能够保证闭环系统稳定且所有信号全局一致有界,从而解决了此类含有未知参数非线性系统的稳定性和输出跟踪问题.仿真算例验证了提出控制方案的有效性,表明系统具有较强的稳定性和跟踪特性.     

机器人仿真中的图形交互建模

通用机器人图形仿真系统中,建立既能真实地描述机器人世界又能有效地表示机器人运动特性的模型是一个重要的工作。本文结合我们实现的一个面向运动的机器人图形仿真系统,介绍了实现建模功能时需考虑的一些问题及具体的解决办法。文中对利用图形工作站的支持设计良好的人—机交互界面也作了介绍。     

一个机器人动力学高效建模软件

本文介绍了一个机器人动力学高效建模软件的设计方法，理论基础及其软件性能。使用这种软件技术能迅速地建立机器人动力学方程，并且所得方程已经得到充分化简，方程的计算性能达到实时控制之水平。     

RoboCup小型足球机器人建模及仿真平台研究

在机器人运动规划和运动控制的研究中,直接以实物机器人做实验不仅代价昂贵,而且所需时间长,风险大.在考虑了驱动电机动态特性的基础上,以机器人的朝向为坐标轴正方向建立坐标系,分析三轮全向移动机器人运动学模型和动力学模型;然后对比赛过程中的碰撞模型进行研究,推导出发生碰撞后机器人的速度公式;最后以Robocup小型足球机器人比赛系统为背景,采用VisualC 多线程技术构建小型组足球机器人仿真平台,并给出了系统结构框图.在小型组足球机器人的运动规划,运动控制等方面具有直接的现实意义.     

被动声纳组网系统模型的构建及可视化仿真

为解决在海洋中大范围侦察和监视目标的问题,对声纳组网进行建模和仿真:给出了被动声纳基阵布阵的两种方法;应用单个被动声纳测向,两个或两个以上的被动声纳阵求解目标运动参数;考虑到声传播损失受海况的影响,对传播损失采用通用计算公式;对被动声纳接收到的信号进行谱分析,利用数据库对目标进行识别,达到实时大范围侦察和监视的目的.依次进行建模,利用Visual C 编制仿真程序,使仿真数据可视化.结果表明上述方法在被动声纳组网仿真中是可行的和有效的.     

一类互联机器人系统鲁棒分散自适应控制

研究一类存在模型不确定性和外部扰动的互联机器人系统的控制问题.控制器由一般线性控制器,线性自适应控制器和非线性自适应控制器综合构成.通过Lyapunov理论证明设计的鲁棒分散自适应控制器能够有效地克服不确定性对系统的影响,实现闭环系统的渐近轨迹跟踪控制.最后给出一个仿真例子进一步验证控制器的有效性.     

深海采矿被动升沉补偿系统建模及仿真研究

针对6000m中国大洋多金属结核采矿系统,提出了一种带蓄能器的被动升沉补偿系统。为补偿系统的交变应力和载荷,在被动系统的工作原理基础上,设计了系统的主要参数,建立了系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB仿真分析了系统主要影响因素,进行参数选取,并研究了系统的控制性能。结果表明,所设计的被动系统对矿区四级海况下,海浪能量集中频段中,有较好的补偿效果;随机波作用下,系统补偿率大于80%。结果为实际被动升沉补偿系统的研制提供了理论依据和技术参考。     

被动声纳目标/背景建模与仿真

该文通过对舰船辐射噪声水声特性的分析，建立了舰船低频辐射噪声连续谱和线谱的数学模型，让迭加有线谱信号的白噪声通过一个有限冲激响应（FIR）数字滤波器，即可得到期望的目标舰船辐射噪声信号。该模型和海洋传播损失模型以及海洋环境噪声模型一起用于仿真被动声纳系统的接收信号。通过对仿真输出信号的处理和分析，给出了声场谱图，结果表明该方法能很好地再现被动声纳目标舰船辐射噪声的典型声学特征。该方法也可用于半实物仿真、系统测试以及水中兵器仿真等。     

一种球形机器人的非线性滑模运动控制

基于非线性滑模控制方法,对一种欠驱动的球形机器人的运动控制问题进行了研究．球形机器人的输入由两个相互正交的力矩组成．在非完整约束的条件下,分别建立球形机器人的运动学和动力学模型,并通过输入变换将动力学模型变换为一个两输入的二阶系统．基于非线性滑模控制方法分别设计了横向姿态控制器和纵向速度控制器,可以保证被控的运动状态收敛到期望的邻域内．仿真和实验结果验证了所建立的动力学模型和控制方法的有效性．     

一种球形机器人运动轨迹规划与控制

阐述一种非完整欠驱动系统的控制设计和运动规划策略 ,研制出一种全新的全方位行走机器人 ,由于其具有特殊的灵活性 ,可应用于各种不同的场合 .     

多机械手刚性协调动力学建模与混合控制

从力负载分析开始,阐述多手直辖市中对象的外/内力和外/内运动定义;考虑对象运动受限情况,提出一组描述协调任务的广义运动和力向量;以各机械手及对象的运动方程为基础,建立面向对象的运动学、静力学和动力学模型,该模型与单机械手操作空间的运动方程具有一致的表达形式,据此,该文探讨了多手协调情况下运动、内力和接触力的混合控制问题。