机器人柔性关节准椭球面齿轮传动齿形分析与设计

本文就机器人柔性关节准椭球面齿轮传动的齿形问题作了分析研究,其凸齿齿形是以圆锥面代替了以往采用的渐开线回转面,使加工制造大为简化,文中又依据空间双自由度啮合理论,推导出啮合方程组及凹齿齿面方程,对四齿齿廓的几何特征作了分析并给出了齿廓坐标的计算方法.最后还对重合度进行了研究和计算.其结果证明该种准椭球面齿轮副传动可实现连续传动,     

一个考虑关节角极限的柔性冗余度机器人动力学算法

给了了一种考虑关节速度极限的柔性冗余度机器人动力学算法,不仅可以使机器人臂的振动得到良好的抑制,同时改善关节力矩的分配,而且能保证关节角不超过极限值,实现了运动学和动力学优化的同时进行。仿真结果证明了算法的合理性及有效性。     

一种机器人新型足—掌机构研究和设计

本研究提出了一种适合作为多足爬壁机器人腿的足－掌机构。采用这种足－掌机构的抓壁机器人不仅能够顺利实现地－壁过 渡行走，而且有可能适应其他形状的非平壁面。     

机器人柔性关节准椭球面齿轮传动—节曲面的优化设计

本文针对“东方”喷漆机器人柔性关节上装用的球面齿轮传动装置存在的问题,研制出了一种新型的可实现精密全方位变传动比的准椭球面齿轮传动.本篇依据空间双自由度啮合条件,对准椭球面齿轮的传动比函数及节曲面有关参数进行了优化设计.     

足式水上行走机器人智能控制方法设计

以蛇怪蜥蜴为仿生对象,设计了一种足式水上行走机器人.鉴于水面环境的复杂性,提出利用计算机仿真的方法构建足式水上行走机器人及其外界环境整个系统的数学模型.分析了现有的ZMP(zero moment point)算法难以适用足式水上行走机器人控制的原因,提出机器人的CPG(central pattern generator)模糊控制方法.设计了足式水上行走机器人的CPG控制器和模糊控制器,进行参数分析,完成了机器人整个控制系统的搭建,并进行了仿真验证.最后进行了机器人户外水上行走实验,测定了水上行走过程中的实时偏角.实验结果表明该控制方法有效.     

关节式带电清扫机器人的绝缘性及安全性设计

关节式带电清扫机器人（简称“HVCR II”）是一种遥操作机器人,用于330kV变电所高压设备外绝缘瓷瓶的带电清扫．本文介绍了其在绝缘性和安全性设计上的一些研究工作,包括绝缘结构设计、绝缘操作方式、控制系统以及泄漏电流实时监测及报警系统的设计．工频耐压试验和模拟带电清扫试验表明,关节式带电清扫机器人有良好的绝缘性能,并具备了明朗的应用前景．     

基于关节力矩的柔性关节机器人的控制策略

由于关节柔性降低了系统的带宽并影响系统的鲁棒稳定性,因此,采用基于关节力矩负反馈的控制策略。通过减小电机端有效惯量的方法可以大大提高系统带宽并增强鲁棒稳定性;在机器人的控制上,采用一种基于全状态反馈的复合控制结构,证明了系统的稳定性,并在现有的机械臂上实现了位置和阻抗控制实验,验证了该控制策略的有效性和可行性。     

六足步行机器人的多关节协调控制

根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求，确定了混合闭环的伺服结构控制方案。针对机器人步态控制算法给出的数据特点，采用了先对脉冲总数最大的那个关节进行插补，然后按照关节间脉冲总数的比例关系再对其它关节插补的插补算法，实现了机器人各个关节的指令在每一个位控周期内的协调。最后介绍了伺服参数的调整，使各个关节的位置增益一致，保证了各个关节响应时的协调。试验表明，采用该控制方案，通过该插补算法，对伺服系统的参数调整以后的控制系统能够满足机器人关节运动的协调性和准确性的控制要求。     

带主动腰关节的四足机器人平稳运动控制

针对四足机器人在对角小跑运动时出现的后腿“拖地”、机体振荡的现象,提出了一种基于偏航方向上主动腰关节摆动的解决方法。通过D-H法对机器人各关节进行运动学建模,获得其运动学方程,并采用Kuramoto振荡器模型作为扩展的CPG耦合网络振子,实现对腰、腿关节的统一控制。仿真实验表明,经过腰关节控制优化后的机器人在对角小跑时,相对于刚体躯干的机器人,姿态角变化幅度显著减小,抬腿高度明显增加,有效地提高了机器人的运动稳定性,证明了方法的可行性。     

考虑关节柔性的模块机器人动力学参数辨识

提出了一种基于3维运动测量系统Optotrak3020的柔性关节模块机器人动力学模型参数辨识方法.首先将机器人的动力学模型参数化为不包括刚度力矩的线性形式,避免了参数矩阵的标定问题.激励轨迹基于有限的傅里叶级数函数,采用自适应遗传算法得出了优化的傅里叶级数系数.机器人每一关节单独跟随优化激励轨迹进行运动,同时电机位置、...     

柔性关节机器人高精度自适应反步法控制

为实现多连杆柔性关节机器人的高精度运动控制,首先对其建立完整的动力学模型,包含了连杆和关节动力学的耦合项、LuGre动态摩擦模型和关节回差等因素．然后针对该模型设计带观测器的自适应反步法控制器,对不可测项进行在线估计和补偿．理论分析证明了观测器的收敛性和闭环系统的稳定性．该方法在一个3DOF（degree of freedom）柔性关节机器人上进行仿真,仿真结果验证了观测器的有效性,并表明该控制器能够降低连杆跟踪误差,实现良好的轨迹跟踪效果．     

力矩输入有界的柔性关节机器人轨迹跟踪控制

为解决柔性关节机器人在关节驱动力矩输出受限情况下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于奇异摄动理论的有界控制器.首先,利用奇异摄动理论将柔性关节机器人动力学模型解耦成快、慢两个子系统.然后,引入一类平滑饱和函数和径向基函数神经网络非线性逼近手段,依据反步策略设计了针对慢子系统的有界控制器.在快子系统的有界控制器设计中,通过关节弹性力矩跟踪误差的滤波处理加速系统的收敛.同时,在快、慢子系统控制器中均采用模糊逻辑实现控制参数的在线动态自调整.此外,结合李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,通过仿真对比实验验证了所提出控制方法的有效性和优越性.     

机械式仿骨骼肌变刚度机构原理及设计

随着物理性人机交互的增加,人机安全性等问题引起关注.应用于机器人关节中的机械式仿骨骼肌变刚度机构因其能够模仿骨骼肌的变刚度特性,故可以解决人机安全性和未知环境适应性等问题.通过对国外机器人变刚度关节结构设计的研究,总结了机械式仿骨骼肌变刚度机构的非线性变刚度原理,将其结构设计实现方法分为5类,并分析了这5类结构设计实现的优缺点,为设计安全性高、适应性强的机器人提供参考和依据.     

带扩展卡尔曼滤波的柔性关节机器人虚拟分解控制

针对柔性关节机器人在非完全状态反馈条件下的轨迹跟踪控制问题,本文提出一种基于虚拟分解控制(virtual decomposition control,VDC)理论和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filtering,EKF)观测的控制方法.首先,考虑模型参数的不确定性和外界扰动因素,分别设计刚性连杆子系统和柔性关节子系统的虚拟分解控制律.然后,为突破现有VDC方法依赖于全状态反馈测量的局限,设计一种基于EKF的间接状态观测器,实现了仅需电机侧位置和速度测量而不需连杆侧任何状态信息测量的闭环控制.此外,结合虚拟稳定和李雅普诺夫稳定理论给出了严格的系统稳定性证明.最后,实例对比仿真验证了所提出控制算法的有效性,且相比于基于传统拉格朗日整体动力学的典型算法,具有更优的轨迹跟踪性能.     

基于有限元方法的3-PPSR大长径比柔性并联机器人刚度模型分析

为实现较大工作空间的运动,设计了一种大长径比的3-PPSR结构的微操作柔性并联机器人.该机器人由压电马达驱动,采用大长径比柔性铰链连接,柔性铰链的变形范围在毫米级,适用于要求大变形的场合,同时具有结构简单、无奇异、无间隙、运动精度高等特点.由于系统的刚度直接影响系统的运动精度、承载负荷等性能,针对大长径比柔性铰链特点,运用有限元方法,建立了柔性铰链的数学模型,并采用整体刚度的方法,结合机构协调方程和力平衡方程,得到系统的柔性刚度模型.最后,采用ANSYS比较了所建理论刚度模型结果与有限元模型分析的结果.分析结果表明,理论刚度模型合理,符合机构的运动特征.     

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．     

柔性关节机器人基于柔性补偿的奇异摄动控制

传统的奇异摄动方法仅适用于关节具有弱柔性的机器人的控制．为了解决这一问题,设计了关节柔 性补偿器,大大提高了关节的等效刚度,从而消除了关节柔性对该方法的限制,使得奇异摄动方法能够应用于关 节具有一般柔性的机器人系统中．此外,对于慢子系统的控制,选择以投影算法作为参数估计规律的自适应控制 器,并证明了它的渐近稳定性．该控制策略没有关节柔性限制,不需要连杆加速度及其微分信号,便于工程应用． 最后以本实验室的柔性关节机器人为研究对象进行了实验研究,验证了所提控制策略的有效性和可行性．     

新型微型六足机器人的运动原理及控制程序

介绍了一种微型六足机器人的新结构，该结构将直线行进运动与转向运动合理地结合了起来，论述了这种新型结构的运动结合原理以及基于IO板的机器人控制系统VB软件编程，分析了机器人的运动稳定性和灵活性，给出了实验结果和分析。成功制作了机器人样机——“银甲虫1号”，其大小为：半径3cm，高4.2cm，重49g。实验证明“银甲虫1号”运动灵活可靠，有很好的机动性。     

基于新型补偿控制策略的柔性关节控制器设计

柔性关节机器人控制系统中存在不确定性扰动、摩擦力、参数变化以及建模误差等问题,而常规PID控制无法兼顾稳定性和控制精度的要求,为此设计了一种基于新型补偿控制策略的柔性关节鲁棒控制器.控制器设计中,将摩擦力分为线性和非线性两部分,扰动分为确定性和不确定性两部分:机器人自身结构相关量、确定性扰动以及摩擦力的线性部分可以通过...