基于传感器的直接驱动机器人动力学建模及控制

在关节上引入力矩传感器进行力矩反馈后,推导出了直接驱动机器人的简单的、线性化的、非时变的动力学模型。在此基础上,利用解耦控制法实现了直接驱动机器人的控制。考虑到力矩传感器的引入,可能会导致驱动系统的刚度下降,文中还对力矩传感器的频率特性及关节结构的设计进行了较深入地研究,研究结果表明,只要适当配置转子、关节轴、连杆的转动惯量,就能保证在安装传感器后,驱动系统的刚度基本不下降。     

机器人直接驱动技术研究现状及发展

综述了自８０年代中期以来国内外机器人直接驱动技术的发展及存在问题,对现有的各种直接驱动机器人作了分类和性能分析,指出了目前为了进一步提高直接驱动机器人性能,在此械,电气和控制系统方面值得研究的方向。     

六自由度并行机器人动力学模型及仿真

采用一种广泛应用于串行机器人动力学建模的方法──自然正交补（ＮＯＣ）法, 结合ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ虚功原理,推导出了不含约束力的六自由度并行机器人动力学模 型,并将它写成机器人动力学模型的一般形式,从而证明了在广义力对应的广义坐 标下,其惯性阵是对称、正定的。以此模型为基础,对一个典型运动进行了动力学仿 真,仿真结果验证了此模型的有效性。     

柔索驱动并联机器人动力学建模与数值仿真

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为驱动元件,并结合了并联机构和柔索驱动的优点。500 m口径大射电望远镜(Five-hundred meter aperture spherical radio telescope, FAST)粗调系统通过6根索长的协调变化使馈源舱作跟踪射电源的6自由度运动,其工作特点与并联机器人类似,因此可被看作柔索驱动并联机器人。基于此,根据FAST 5 m缩比试验模型,首先应用悬链线解析表达式推导出柔索两端固定时索端拉力与索长之间的关系,用于求解特定长度的驱动柔索对处于某一位姿的馈源舱的作用力。其次,对该舱索系统进行逆运动学分析,采用拉格朗日方程建立柔索驱动并联机器人的逆动力学模型。最后,针对FAST 5 m缩比模型的设计方案进行动力学仿真,数值结果表明该动力学建模是合理的。     

单足跳跃机器人动力学建模与仿真

针对跳跃机器人在整个运动过程中,系统所受约束不断发生变化,导致了系统动力学模型的复杂化问题,对单足跳跃机器人进行运动学分析,建立了机器人在着地阶段和腾空阶段的动力学模型,对动力学模型进行了数值仿真,验证了动力学方程的正确性,为机器人结构优化设计和运动控制提供了理论依据。     

树型机器人动力学解析模型

提出了一种建立树型机器人动力学解析模型的方法。首先将树型机器人拆解为数个开链机器人 ,在建立起各开链机器人动力学解析模型的基础上 ,通过引入“等效”机器人的概念 ,并采用逐级装配的方法 ,获得了树型机器人动力学模型矩阵元素的数字 -符号表达式 ,并给出一实例进行说明。     

点焊机器人模型的动力学仿真分析

利用多刚体动力学分析软件ADAMS,对120点焊机器人进行建模,并提出有路径的动力学仿真分析方法.即在机器人工组空间内选取特定路径,分别进行机器人运动学和逆动力学仿真,最终得到机器人各关节的动力学参数.     

欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。     

欠驱动仿袋鼠跳跃机器人动力学耦合研究

根据袋鼠的生物结构及运动特点,建立了具有欠驱动关节的仿袋鼠跳跃机器人模型。以此模型为基础,分析系统的主动关节与被动关节之间的加速度耦合效应。采用拉格朗日方方法建立了机构的动力学方程。结合实例,运用Matlab软件对机器人进行仿真分析,给出了机器人全局单关节耦合变化规律。结果表明:仿袋鼠跳跃机器人的踝关节与欠驱动关节间存在足够大的耦合并且通过动力学耦合来控制欠驱动关节的位置是可能的。动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计和驱动装置位置有重要作用。     

DIRECT DIGITAL DESIGN AND SIMULATION OF MESHING IN WORM-GEAR DRIVE

A direct digital design method (DDDM) of worm-gear drive is proposed. It is directly based on the simulation of manufacturing process and completely different from the conventional modeling method. The loaded tooth contact analysis (LTCA) method is analyzed, in which the advanced surface to surface searching technique is included. The influence of misalignment errors and contact deformations on contact zone and transmission error (TE) is discussed. Combined modification approach on worm tooth surface is presented. By means of DDDM and LTCA, it is very convenient to verify the effect of worm-gear drive's modification approach. The analysis results show that, the modification in profile direction reduces the sensitivity of worm-gear drive to misalignment errors and the modification in longitudinal direction decreases the TE. Thus the optimization design of worm-gear drive can be achieved prior to the actual manufacturing process.     

一种有效的工业机器人仿真方法

本文提出了一种高效、高精度的工业机器人仿真方法——影响系数法。该方法实现了在微型计算机上对工业机器人进行全面仿真。用FORTRAN语言在IBM-PC/XT微机上编制了工业机器人适用仿真软件RGSP,并用此软件在微型机上对日产PT-600弧焊机器人进行了全面仿真,为该机器人的改进提供了理论依据。     

并联腿六足农业机器人运动学与仿真分析

针对行走腿为串联结构及平面多连杆结构的六足机器人承载能力差、运动误差大等问题,提出了一种一平移两转动(1T2R)并联腿六足农业机器人机构.首先,对并联腿机构的运动学位置、速度、加速度进行了分析.其次,基于结构约束条件,对其工作空间进行了分析.最后,对六足农业机器人机构进行了三维建模及仿真分析.理论分析及仿真结果表明:该...     

机器人动力学模拟

本文主要讨论了具有球腕式结构的机器人动力学模拟。文中结合六自由度仿人操作手,提出了用系统分解法进行运动反解。以凯恩方程为基础建立机器人动力学模型。     

输电线巡检机器人行走动力特性与位姿分析

根据跨越超高压输电线路障碍物的类型,提出一种新的双臂自主越障巡检机器人机构。该机器人采用复合轮爪机构在架空地线上连续行走并跨越障碍。由于架空地线呈悬链线状,机器人在连续行走过程中会出现上坡和下坡,对行走动力特性的影响非常明显。在上坡时行走电动机提供驱动力矩,在下坡时行走电动机提供制动力矩,以保持匀速巡线。详细分析了机器人在架空地线上行走时所处的加速、匀速、减速和停止的各个状态,驱动机器人所需的驱动力矩以及它们与机构参数之间的关系,并应用优化方法给出各个状态电动机驱动力矩最小时,机器人机构参数对应的最优解,为巡检机器人的设计和控制系统方案的确定提供了理论依据。     

轮式足球机器人动态性能研究

轮式足球机器人在比赛过程中要频繁启、停和加、减速,经常以较高速度完成直行或曲线运动,每秒钟至少要调整30次位姿,因此应该具有良好的动态性能。从分析足球机器人受力出发,建立了足球机器人动态性能分析模型,分析了影响足球机器人动态特性的各种因素,得出了一系列有价值的结论,为设计高性能足球机器人提供了理论依据,对足球机器人的合理使用也具有指导价值。     

四足机器人爬行步态的正运动学分析

讨论了四足机器人TITAN—Ⅷ爬行步态的自然约束条件,推导了机器人冗余驱动变量和独立驱动变量之间的位置和速度关系,求解了机器人机体位置和速度的运动学正解。分析表明,只要机器人机体面保持与脚底接触面平行,机器人就能够实现在不平地面上的全方位爬行,而且该正运动学的求解需要解一个一元十六次高阶代数方程。逆运动学分析以及试验都验证了正运动学的求解结果。     

机器人动力学分析的等效有限元建模方法

介绍了一种机器人动力学建模的等效有限元法。引入等效单元的概念,通过广义惯量矩阵相等的等效单元准则提出了单元伪质量阵的概念,基于有限元思想规则组装得到等效系统的伪质量阵。基于动力学普遍方程和等效力系的概念推导出了系统的动力学微分方程,该方程表述简单、规范,适于计算机编程,使人工分析量大大减少,提高了建模效率。利用该方法推导了2-DOF平面并联机器人的动力学方程,验证了方法的正确性和有效性,为其他复杂机器人机构的动力学分析提供了一种新的可供利用的手段。     

双渐开线齿轮传动稳态温度场模拟分析

双渐开线齿轮传动是一种新型齿轮传动。融合摩擦学、传热学和齿轮啮合原理,将轮齿之间摩擦接触所释放的热能视为热源,计算出稳态条件下双渐开线齿轮的摩擦热通量和对流系数;利用Ansys有限元软件,对双渐开线齿轮传动进行稳态温度场有限元分析;通过对不同阶梯参数下双渐开线齿轮的温度场仿真计算,得到轮齿最大温度值变化规律。