末端质量和关节惯量对柔性臂运动稳定性的影响分析

采用控制系统稳定性分析方法研究了柔性机械臂的末端质量和驱动关节转动惯量对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响。首先推导了末端有集中质量的柔性机械臂的动力学模型,建立了以驱动力矩为输入、以末端位置弹性振动为输出的柔性机械臂系统的传递函数。然后,用劳斯判据建立了末端位置弹性运动稳定性判据。用建立的稳定性判别式计算并对比了不同末端质量和关节转动惯量下柔性机械臂弹性运动的稳定性,定量验证了这两个参数对柔性机械臂弹性运动稳定性的影响程度。       

机械臂柔性关节SEA设计与仿真分析

串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)可以有效提高关节的柔顺特性,但是也存在受力与形变强非线性的不足。为了提高SEA的线性特性,建立了双圆环间衔接曲梁模型,利用轴截面原点正应力公式求取梁模型不同点的应力公式,设计并验证了符合柔性关节的SEA;其次,对SEA的模型进行仿真分析,取7个点对其进行模型和实际的应力比较;最后,利用ANSYS对其进行强度仿真分析,分析各关节受力和变形,有效保证了SEA的线性特性,从而有效提高了柔性关节的力学特性。     

基于变柔性关节的机械臂运动误差研究

根据多关节柔性机械臂XN-600-1的结构特点,以刚性机械臂运动学模型为基础,建立了变柔性关节机械臂的运动误差模型,研究了其对整个操作空间的误差分布,对于设计过程中确定柔性机械臂的末端定位精度具有一定的指导意义.     

柔性欠驱动机械臂动力学耦合分析

为建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学方程,采用Euler-Bernoulli梁模型并添加经迭代计算的边界条件,对柔性机械臂进行了动力学耦合与仿真分析。在对柔性机械臂进行模态分析的基础上,将柔性机械臂视为包含边界条件的悬臂梁和简支-自由梁模型,采用假设模态法建立柔性3R欠驱动机械臂的动力学模型。仿真结果证明：添加经迭代计算的边界条件的柔性梁模型能更好地反映自由关节的加速度耦合情况。最后对柔性欠驱动机械臂与刚性欠驱动机械臂进行关节耦合指标分析,结果表明柔性欠驱动机械臂的自由关节包含更复杂的耦合情况,对柔性机械臂弹性振动的控制是对柔性欠驱动机械臂控制的关键。     

重载高速进料机械臂的有限元运动弹性静力分析

高速运动的进料机械臂由直流电机、齿轮减速器、支臂、平衡缓冲装置及物料组成。在同时考虑构件的大位移运动、小弹性变形及运动副中存在的摩擦的情况下 ,建立了机械臂的有限元模型和非线性动力学方程。有限元模型包括 5个节点和 5个单元 ,这些单元分别是直流电机单元、齿轮减速器单元、梁单元、曲柄单元和缓冲器单元。用 Houboult法对运动方程进行了求解 ,获得了机械臂的运动规律。理论与实验结果的对比指出 ,所采用的理论方法不但对于研究该机械臂的动力学特性是有效的 ,同时也具有一定的普遍意义     

考虑柔性关节的机械转动臂优化设计

本文以柔性机械转动臂为研究对象,在优化总体目标下建立了机械转动臂结构的数学模型,考虑了柔性机械转动臂动态特性和控制策略的函数。建立了以臂厚为变量,以臂结构尺寸为约束的臂弯曲模型和末端垂直静弯曲模型。通过对高速、低速工况下机械转臂的结果进行对比分析,优化后的机械转臂的重量比增大,刚度和强度提高,整体动力性能明显改善。     

危险品处理机械臂液压关节运动分析

以危险品处理机械臂液压驱动关节为研究对象,基于电液比例技术对液压驱动关节控制系统作理论分析与建模,以小臂关节为例研究了液压缸活塞杆与关节运动传递关系.从液压驱动关节比例控制原理出发,依据阀控液压缸工作动态方程,得到活塞杆速度与阀芯位移以及机构位置的确定关系.仿真结果证明了液压缸活塞直线运动与关节旋转运动之间的非线性传递关系,并指出了它们位移、速度之间特定的约束关系,为机械臂的运动轨迹规划与控制奠定了基础.     

机械臂气动关节柔性抓取操控

针对机械臂不便于从物件上方直接进行抓取的情况,提出一种机械臂气动关节柔性抓取操控技术。分析机械臂常规抓取方式,剖析机械臂与物件接触间的几何约束关系,开展物件一边被抬起的受力情况。在此基础上,分析气动关节曲率和内压之间的线性关系,构建控制关节内压的机械臂柔性抓取操控技术。通过实物测试验证,采集物件曲率变化所对应手指内压变化情况,获取不同曲率下抓握平衡所需摩擦系数变化情况,通过手指和地面“相互对抗”,使纸条曲率变大且重心右移,从而成功实现了机械臂柔性抓取柔软物件,达到设计目标要求。     

基于加速度反馈的柔性关节机械臂接触力控制

针对柔性关节机械臂从自由空间运动控制过渡到约束空间力控制的过程中,存在冲击、震荡甚至不稳定等问题,利用加速度传感器反馈控制,为柔性关节机械臂的接触力控制在较宽的带宽内提供阻尼,克服了利用单纯速度反馈控制带宽窄的局限。对柔性关节机械臂的接触力控制进行建模和基于加速度反馈的控制策略分析,并在柔性关节机械臂上进行了接触力控制的试验研究。结果表明,这种方法有效。     

柔性关节机械臂不确定性及灵敏度分析

为了得到整个时间域内参数的不确定性对系统响应的影响,以双连杆柔性关节机械臂为研究对象,通过比较响应的95%置信区域上下边界之间以及每组置信区域之间的距离分析了具有随机不确定性、认知不确定性以及混合不确定性的参数对系统响应的影响。其中,概率论方法和区间方法分别用来处理参数的随机和认知不确定性,而参数的混合不确定性采用改进的双层循环蒙特卡罗方法处理。仿真结果表明参数的随机不确定性包含于混合不确定性分析中,因此考虑参数的混合不确定性能更具体地分析参数的不确定性对系统响应的影响,从而提高系统的可靠性设计。另外,该不确定性分析方法为分析参数在整个时域内对系统响应的灵敏度提供了理论依据。     

柔性机械臂弹性振动的主动变参数控制研究

提出了柔性机械臂的主动变参数控制方法,包括主动变刚度控制和主动变阻尼控制。研究了基于增加轴向拉力的主动变刚度控制和旨在增加弹性模态结构阻尼的主动变阻尼控制这两种主动变参数控制方法,设计了相应的机械结构和驱动控制方法。仿真计算结果表明了该控制方法的有效性。     

柔性机械臂非并置式模型参考自适应控制

推导了单连杆柔性机械臂的动力学模型,研究其末端位置的模型,参考自适应控制。在推导动力学模型时,使用刚性模态和多个弹性模态使单连杆柔性机械臂等效为一个多自由度的机械多体动力系统。在研究末端位置的弹性振动抑制方法时,使用了振动主动控制方法,用线性化模型的最优状态反馈方法构造模型、Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论推导了模型状态跟踪的自适应控制率,用ＬＱＲ方法推导末位置调节控制主。用模型状态跟踪和末端位置跟踪两     

达点臂姿预测指标与机械臂仿人运动

从弹性系数的影响因素出发,完善最小势能指标。基于大量试验,得到影响扭簧系数的因素为主观因素和客观因素。标准化客观因素,用聚类分析方法对主观因素分类,利用多元线性回归方法得到弹性系数与目标点之间的具体数学表达通式。用最小势能指标预测人臂达点臂姿,验证弹性系数,并与其他指标的预测结果对比。结果显示基于提出的弹性系数的最小势能指标能够准确预测更多人的臂姿。对机械臂进行仿人运动规划试验,证明最小势能指标的实用性。     

机器人柔性臂动态运动误差的实时测量

介绍机器人柔性臂动态运动误差的集成激光测量系统的工作原理和具体实现方法,并给出基于测量的柔性机器人误差的算法.     

柔性宏-微机器人可补偿性分析

基于宏-微系统的工作原理，提出了实现宏-微机器人补偿的几何奈件，并对增大微机器人的补偿能力提出了可补偿性指标，数值仿真验证了理论分析。     

弹性关节柔性操作臂的频率及振型特性分析

为了研究柔性操作臂关节弹性对频率及振型的作用机理,建立了柔性操作臂的弹性约束模型。根据弹性约束模型,得到了弹性关节柔性操作臂的频率方程及振型函数。采用数值方法,对弹性关节柔性操作臂的前三阶频率及振型特性进行了分析。结果表明：关节的弹性对柔性操作臂的频率及振型具有明显的影响,将关节视为理想刚性约束会产生明显的误差;由灵敏度分析可知,线性约束对频率的影响大于扭转约束,且高阶频率段表现较为明显;扭转约束对振型的影响比线性约束更为显著,随着扭转约束的增大,振型发生改变,且高阶振型表现较为明显。通过实验对建立的弹性约束模型进行验证,实验结果表明,所建立的弹性约束模型能够合理地表征关节的弹性约束作用,分析结果更接近实际情况,误差较小。     

弹性平面并联机器人的KED分析

首次用ＫＥＤ方法建立了平面并联机器人的弹性动力学方程，由此方程可以求解腿部各节点的弹性运动和平台的输出运动误差     

柔性机械臂的动力学分析与实验研究

采用有限段方法建立柔性机械臂的离散模型，以基于Ｋａｎｅ方程的Ｈｕｓｔｏｎ方法建立柔性机械臂的动力学方程。在方程中，计入几何非线性变形的惯性影响，包括非对称花面当量弹性力对于广义主动力的贡献。求解过程引入相对位移的模态变换以提高计算效率。以单柔性机械臂为例，进行动力学仿真与实气研究。结果表明数值计算结果与实验结果吻合良好。     

基于变胞变换的柔性恒力机械手设计

柔性机构发生弹性变形会储存和释放能量,当储存的能量和释放的能量近似相等时,可以实现恒力。结合柔性变胞原理与恒力机构的共同优点,设计了一种柔性变胞恒力机械手。首先,介绍装置结构设计,根据尺寸关系进行建模;其次,根据几何关系对装置进行运动分析;最后,根据虚功原理,计算出理论输出力,通过粒子群算法找出恒力范围。该装置无需安装力传感器,无需控制系统即可实现机械手的恒力夹持且具有自适性,适用于细胞、芯片、玻璃等薄壁、易破碎物品的夹持。在生物医学、生产生活、科学应用领域中有着较好的应用前景。