空间七自由度冗余机械臂不平衡振动自动化控制技术

1

作者 叶罡宏 孙鹏涛 于福利 《中国高新科技》 2024年第4期138-142,共5页

与其他机械臂不同,空间七自由度冗余机械臂在工作时容易出现不平衡振动,为了提升机械臂工作的稳定性,提出一种空间七自由度冗余机械臂不平衡振动自动化控制技术。通过关联机械臂关节之间的柔性振动和刚性振动,得到机械臂的振动频率,根... 与其他机械臂不同,空间七自由度冗余机械臂在工作时容易出现不平衡振动,为了提升机械臂工作的稳定性,提出一种空间七自由度冗余机械臂不平衡振动自动化控制技术。通过关联机械臂关节之间的柔性振动和刚性振动,得到机械臂的振动频率,根据空间冗余机械臂的臂杆弹性变形激发,计算出机械臂的加速度,利用机械臂在旋转时的边界条件,提取出空间冗余机械臂弹性变形模量。根据机械臂关节伺服系统的组成,构建空间冗余机械平衡方程。通过提取机械臂的振动信号特征,得到机械臂振动信号的核心振频和随机频率,在振动信号的约束条件下,计算空间冗余机械臂不平衡振动的控制量,通过决策指令,设计了滑模控制器,实现机械臂不平衡振动的自动化控制。实验结果表明,文中技术可以缩小机械臂的振动幅度,并将振动位移控制在1mm以内。 展开更多

关键词 七自由度 自动化控制 不平衡振动 弹性变形模量 冗余机械臂 滑模控制器

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七自由度四丝束纤维铺放机及数控系统的开发 被引量：7

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作者 韩振宇 邵忠喜 +1 位作者 路华 富宏亚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期211-215,共5页

为了实现纤维丝束的自动铺放,研制了七自由度四丝束铺放样机。该设备采用卧式总体布局,铺放头包括丝束夹紧、重送、切断、施压、加热、导向等模块。铺放设备的结构形式为七自由度冗余机构,采用位姿分离法,将机构的七个自由度化简为6+1... 为了实现纤维丝束的自动铺放,研制了七自由度四丝束铺放样机。该设备采用卧式总体布局,铺放头包括丝束夹紧、重送、切断、施压、加热、导向等模块。铺放设备的结构形式为七自由度冗余机构,采用位姿分离法,将机构的七个自由度化简为6+1的非冗余机构的形式,利用简化的运动学逆解方法解决了其运动学逆解问题。数控系统采用当前主流的IPC+运动控制卡的开放式结构形式,运动代码采用标准的G代码形式,并利用运动控制卡的PLC功能,以M代码的形式实现了铺放头的丝束控制动作,实现了铺放机控制代码的标准化。最后通过机床的铺放运动试验,证明了文中阐述方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 纤维铺放 七自由度冗余机构 数控系统 丝束控制

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七自由度空间机械臂避障路径规划方法 被引量：15

3

作者 杨明远 孙汉旭 +1 位作者 贾庆轩 陈钢 《航天器工程》 2011年第4期65-71,共7页

针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求,提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化;通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物... 针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求,提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化;通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求出空间机械臂的无碰撞自由工作空间;利用优化的A*算法,在七自由度空间机械臂的自由工作空间内进行了无碰撞最优路径的搜索,从而实现了七自由度空间机械臂的避障路径规划。仿真结果表明了该算法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 空间机械臂 工作空间 七自由度 避障路径规划 A＊算法 仿真

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七自由度仿人手臂双臂一体机器人协调运动学研究 被引量：4

4

作者 吴伟国 邓喜君 蔡鹤皋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第6期45-47,共3页

双臂避碰、单臂内回避奇异及关节极限是仿人手臂双臂协调主作业实现的首要条件． 由于双臂协调和单臂运动是相关且并行的，所以，提出用对单臂运动学逆解进行修正的方法来得到双臂协调运动学逆解． 通过对双臂上任意臂杆避碰的分析，提... 双臂避碰、单臂内回避奇异及关节极限是仿人手臂双臂协调主作业实现的首要条件． 由于双臂协调和单臂运动是相关且并行的，所以，提出用对单臂运动学逆解进行修正的方法来得到双臂协调运动学逆解． 通过对双臂上任意臂杆避碰的分析，提出了相碰检验条件及避碰附加作业模型，并利用冗余自由度和Ｊａｃｏｂｉａｎ 矩阵的零空间分解得到了双臂避碰附加作业逆解，最后用此逆解修正单臂运动． 本方法对空间机器人双臂手、ｎＤ．Ｏ．Ｆ臂双臂协调运动学研究具有普遍的理论意义和实用价值． 展开更多

关键词 七自由度 双臂协调 仿人手臂 机器人 协调运动学

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基于七自由度车辆模型的稳定性仿真研究 被引量：8

5

作者 姚时音 孙仁云 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第2期58-60,共3页

利用Matlab软件,建立了七自由度车辆动力学仿真模型,并对其在驱动工况下前轮转角阶跃输入和前轮转角正弦输入的操纵稳定性进行了分析。仿真结果在验证了模型的有效性的同时,还证明了汽车在驱动工况下转弯能够明显增大其自身的不足转向... 利用Matlab软件,建立了七自由度车辆动力学仿真模型,并对其在驱动工况下前轮转角阶跃输入和前轮转角正弦输入的操纵稳定性进行了分析。仿真结果在验证了模型的有效性的同时,还证明了汽车在驱动工况下转弯能够明显增大其自身的不足转向趋势。 展开更多

关键词 操纵稳定性 七自由度整车模型 MATLAB仿真

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七自由度球头开孔机器人结构优化研究 被引量：4

6

作者 徐鹏 富威 +2 位作者 陈艳龙 肖凯元 薛睿 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期63-70,共8页

为解决某装备球头开孔作业存在的问题,提出了一套七自由度串联开孔机器人设备方案,根据其D-H运动学模型进行运动学分析并检验了机器人的工作空间.根据机器人的静刚度、速度以及最大工作空间距离指标,构建了机器人的多目标尺寸优化模型;... 为解决某装备球头开孔作业存在的问题,提出了一套七自由度串联开孔机器人设备方案,根据其D-H运动学模型进行运动学分析并检验了机器人的工作空间.根据机器人的静刚度、速度以及最大工作空间距离指标,构建了机器人的多目标尺寸优化模型;利用少控制参数的多目标粒子群优化算法对模型进行求解.最终结果表明,在取前臂尺寸为0.958m,后臂尺寸为0.965m时,相较于尺寸优化前,机器人的静刚度全域指标提升了60.05%,速度综合全域指标提高了3.1%,最大工作空间距离指标增加了6.4%. 展开更多

关键词 七自由度 开孔机器人 工作空间 尺寸优化 性能指标分析

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七自由度纤维铺丝样机研制 被引量：13

7

作者 富宏亚 邵忠喜 《航空制造技术》 2010年第17期46-48,共3页

自动纤维铺放技术是解决高强度、轻质复合材料机身和进气道等构件制造的关键技术,该项技术综合了纤维缠绕和自动铺带技术的优点,在航空、航天等高科技领域得到了广泛应用。本文设计了七自由度四丝束纤维铺丝机及其控制系统,同时对丝束... 自动纤维铺放技术是解决高强度、轻质复合材料机身和进气道等构件制造的关键技术,该项技术综合了纤维缠绕和自动铺带技术的优点,在航空、航天等高科技领域得到了广泛应用。本文设计了七自由度四丝束纤维铺丝机及其控制系统,同时对丝束控制、铺丝轨迹规划和优化方法、设备的后置处理等关键技术进行了研究。 展开更多

关键词 纤维铺放技术 七自由度 样机研制 轻质复合材料 控制系统 高科技领域 纤维缠绕 技术综合

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用七自由度单元对钢·混凝土组合梁考虑滑移及温度的应力分析 被引量：3

8

作者 杨虹 李丽芬 罗旗帜 《水利与建筑工程学报》 2004年第3期11-15,共5页

利用钢与混凝土的材料特性而形成的组合梁,按弹性理论计算的基本假定,均匀连接的组合梁,在端部无特殊约束的情况下,因钢与混凝土的相对温度引起的伸缩,会产生结合面间的相对滑移和连接件的温度应力,本文构造了钢·混凝土结合梁考虑... 利用钢与混凝土的材料特性而形成的组合梁,按弹性理论计算的基本假定,均匀连接的组合梁,在端部无特殊约束的情况下,因钢与混凝土的相对温度引起的伸缩,会产生结合面间的相对滑移和连接件的温度应力,本文构造了钢·混凝土结合梁考虑滑移的七自由度单元,利用有限元法和解析法对外荷载和温差作用进行了计算,并将计算结果加以对比。 展开更多

关键词 钢·混凝土组合梁 七自由度单元 滑移 温度应力

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双七自由度臂防碰撞协同控制算法研究 被引量：4

9

作者 江亦涵 王挺 +4 位作者 李亚伟 邵士亮 王宁 毕健康 姚辰 《高技术通讯》 CAS 2023年第7期750-761,共12页

针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可... 针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可能性。基于牛顿-辛普森迭代法计算出机械臂满足指定末端位置要求的逆解,然后进行基于包围盒欧氏距离的改良五次多项式插补以生成末端运动轨迹。实验结果表明,该套控制系统可以灵活地进行协同工作,完成包含插拔火炬钥匙、火炬传递相关动作在内的各项任务,且在协同工作过程中可以有效避免发生碰撞。 展开更多

关键词 双臂协同 七自由度机械臂 有向包围盒 吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法 碰撞检测

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振动筛七自由度动力学仿真 被引量：2

10

作者 刘澜 张功学 李菁 《煤矿机械》 2016年第2期80-82,共3页

以单层香蕉筛为研究对象,根据实际情况建立起七自由度动力学模型,包括筛身的垂直、俯仰和侧倾,以及4个底座的垂直运动。接着,将建立起的2阶微分方程转化为由状态方程和输出方程组成的状态空间表达式,并在Matlab/Simulink模块中搭建其系... 以单层香蕉筛为研究对象,根据实际情况建立起七自由度动力学模型,包括筛身的垂直、俯仰和侧倾,以及4个底座的垂直运动。接着,将建立起的2阶微分方程转化为由状态方程和输出方程组成的状态空间表达式,并在Matlab/Simulink模块中搭建其系统模型,得出位移、速度和加速度曲线,从仿真结果得出位移最大值与设计振幅8 mm接近,从而证明动力学模型的正确性,对其振动特性的研究具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 振动筛 七自由度 动力学模型 仿真

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七自由度悬架模糊控制与仿真

11

作者 杨威勇 张军委 《汽车实用技术》 2015年第1期104-106,共3页

为提高车辆悬架减振性能,兼顾车辆行驶平顺性和操稳性,以某微型轿车为基础建立了简化的七自由度悬架模型,并提出了模糊控制方法。以车身质心加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动变形、轮胎动载荷作为评价指标,在Matlab/Simulin... 为提高车辆悬架减振性能,兼顾车辆行驶平顺性和操稳性,以某微型轿车为基础建立了简化的七自由度悬架模型,并提出了模糊控制方法。以车身质心加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度、悬架动变形、轮胎动载荷作为评价指标,在Matlab/Simulink环境中以C级白噪声路面作为激励,对模糊控制主动悬架进行仿真。结果表明,模糊控制下的主动悬架各项评价指标均得到明显改善,为主动悬架在车辆上实际应用提供了参考。 展开更多

关键词 七自由度 主动悬架 模糊控制 仿真

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一种多电机共轴驱动七自由度机械臂研究 被引量：2

12

作者 房立金 许继谦 +3 位作者 高跃 赵乾坤 郭铖 钱奕安 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第13期48-55,共8页

针对机器人在加工和装配等领域应用时存在精度等方面的不足,提出了一种多电机共轴驱动的七自由度机械臂设计方案,在机械臂的腰、肩、肘关节处布置了双电机共轴驱动的关节结构。提出了双电机共轴驱动的消隙控制方法和同步控制方法,并给... 针对机器人在加工和装配等领域应用时存在精度等方面的不足,提出了一种多电机共轴驱动的七自由度机械臂设计方案,在机械臂的腰、肩、肘关节处布置了双电机共轴驱动的关节结构。提出了双电机共轴驱动的消隙控制方法和同步控制方法,并给出了上述两种控制算法之间平滑切换的转换条件。在底层控制基础上,应用ROS和EtherCAT总线技术搭建了机械臂的上层控制系统。结果表明,本文设计的七自由度机械臂系统在精度、负载能力上均具有一定的优势。 展开更多

关键词 七自由度机械臂 双电机驱动 消隙 同步控制 EtherCAT总线

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基于七自由度的大跨预应力曲线刚构桥分析 被引量：2

13

作者 冷文华 《中外公路》 北大核心 2020年第2期107-110,共4页

在进行曲线桥梁设计时,一般将活载放大1.05-1.15倍(偏载系数)来考虑偏心影响。为探讨这种做法的合理性,该文结合一大跨预应力混凝土曲线刚构桥,采用空间有限元软件Midas/Civil进行七自由度受力分析,并与六自由度的计算结果进行对比验证... 在进行曲线桥梁设计时,一般将活载放大1.05-1.15倍(偏载系数)来考虑偏心影响。为探讨这种做法的合理性,该文结合一大跨预应力混凝土曲线刚构桥,采用空间有限元软件Midas/Civil进行七自由度受力分析,并与六自由度的计算结果进行对比验证。结果表明:传统经验系数法在跨中梁段较为合理,但对于支点附近梁段则偏于不安全。因此,对于大跨预应力曲线刚构桥有必要进行七自由度分析,以便更为准确地考虑其弯扭耦合效应。 展开更多

关键词 七自由度 大跨预应力曲线刚构桥 弯扭耦合 翘曲 约束扭转

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城市客车七自由度平顺性模型仿真研究 被引量：2

14

作者 蔡鸿毅 黄娟 《客车技术与研究》 2021年第2期1-4,共4页

建立某城市客车的七自由度平顺性模型,基于MATLAB/Simulink软件编写仿真程序和图形化界面,并进行仿真分析,将仿真结果与试验结果对比。

关键词 城市客车 平顺性 七自由度模型 SIMULINK仿真

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变截面连续梁桥七自由度分析

15

作者 潘怡宏 熊诚 李云虎 《城市道桥与防洪》 2014年第4期80-82,86,共4页

城市桥梁中广泛使用的箱梁结构大多可以看作是薄壁杆件,其受力薄壁效应明显。对于箱梁结构,设计上常采用六自由度单梁分析方法,试图通过偏载放大系数来考虑结构的空间扭转效应。通过对一座五跨变截面连续梁进行七自由度分析,得出传统的... 城市桥梁中广泛使用的箱梁结构大多可以看作是薄壁杆件,其受力薄壁效应明显。对于箱梁结构,设计上常采用六自由度单梁分析方法,试图通过偏载放大系数来考虑结构的空间扭转效应。通过对一座五跨变截面连续梁进行七自由度分析,得出传统的偏载经验放大系数对于"宽桥"而言,其值偏小。对箱梁结构的薄壁效应的考虑不足,会使设计上对结构正应力和主拉应力的计算取值偏小,从而导致设计失误,给结构留下安全隐患。 展开更多

关键词 变截面 薄壁箱梁 七自由度 偏载系数

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混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性分析 被引量：2

16

作者 方新国 邹慧君 +1 位作者 梁庆华 郭为忠 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期10-16,共7页

提出了单环运动链的可动性条件与其工作空间相结合,分析、求解平面多环、多自由度机构可动性的方法.该方法既适用于手工分析,也适用于计算机编程.利用这种方法详细地分析了混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性问题.首先分析了七杆机构... 提出了单环运动链的可动性条件与其工作空间相结合,分析、求解平面多环、多自由度机构可动性的方法.该方法既适用于手工分析,也适用于计算机编程.利用这种方法详细地分析了混合驱动平面2自由度七杆机构的可动性问题.首先分析了七杆机构中2个五杆闭环运动链对应的2种五杆机构的可动性,得出了每一种五杆机构的2个连架杆成为曲柄的最小尺寸条件;然后分析了2种五杆机构的工作空间,得出了因环路之间的耦合而对于其可动性的进一步限制条件,从而最终得出了混合驱动平面2自由度七杆机构的3个连架杆成为无条件曲柄的可动性充分必要条件.最后给出了实例,并进行了仿真,验证了该方法的正确性. 展开更多

关键词 混合驱动平面 可动性 2自由度七杆机构 工作空间 曲柄

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基于Groebner基的平面两自由度七杆滑块机构位置分析符号解

17

作者 雷经发 扈静 杨仲义 《安徽建筑工业学院学报（自然科学版）》 2006年第1期36-38,共3页

基于Groebner基法和计算机符号处理技术,对平面两自由度七杆滑块机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量的排序,建立多项式对的集合,求S—多项式,约简等运算,将一组多项式方程化简为一个同价的三角化方程组,得到了封闭形式的... 基于Groebner基法和计算机符号处理技术,对平面两自由度七杆滑块机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量的排序,建立多项式对的集合,求S—多项式,约简等运算,将一组多项式方程化简为一个同价的三角化方程组,得到了封闭形式的解析解,并给出了具体数值实例。 展开更多

关键词 平面两自由度七杆滑块机构 Groebner基法 位置分析

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基于Groebner平面两自由度七杆机构位置分析的符号解

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作者 管家春 雷经发 +2 位作者 扈静 范丽华 王进戈 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2005年第4期64-66,共3页

借助Groebner基法和计算机符号处理技术,对平面两自由度七杆机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量排序,建立多项式对的集合,求SP多项式,约简等运算,将一组非线性方程组化简为等价的三角化方程组,导出了单变量的8次代数方程,... 借助Groebner基法和计算机符号处理技术,对平面两自由度七杆机构位置分析问题进行了符号求解。该法通过对变量排序,建立多项式对的集合,求SP多项式,约简等运算,将一组非线性方程组化简为等价的三角化方程组,导出了单变量的8次代数方程,得到了封闭形式的解析解,并给出了具体数值实例。 展开更多

关键词 平面两自由度七杆机构 位置分析 GROEBNER基 计算机符号处理技术

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7自由度半主动悬架整车模型PID-LQR控制研究 被引量：1

19

作者 高晋 李晖 杨秀建 《车辆与动力技术》 2023年第3期1-6,23,共7页

建立七自由度模型,PID控制理论和LQR控制理论相互结合,设计了PID-LQR控制器,对车身垂直加速度、悬架动行程、轮胎动位移、俯仰角加速度和侧倾角加速度进行优化控制.利用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,利用遗传算法优化各项性能指标权重... 建立七自由度模型,PID控制理论和LQR控制理论相互结合,设计了PID-LQR控制器,对车身垂直加速度、悬架动行程、轮胎动位移、俯仰角加速度和侧倾角加速度进行优化控制.利用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,利用遗传算法优化各项性能指标权重,使用PID参数整定工具箱PID Tuner整定PID参数.为了突出PID-LQR控制的效果,加入被动悬架和采用LQR控制的半主动悬架进行对比,仿真结果表明,采用PID-LQR控制后,相比于被动悬架和采用LQR控制后的半主动悬架,PID-LQR控制方法控制效果显著,各项性能指标有不同程度优化. 展开更多

关键词 七自由度模型 随机路面输入模型 PID-LQR控制 PID Tuner 遗传算法

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移动质心再入飞行器姿态的无源性控制 被引量：9

20

作者 孙卫华 李高风 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1314-1319,共6页

从能量的观点研究了再入飞行器的移动质心控制方案。由于受移动质量块大小和位移的限制,移动质心控制方式不能像空气舵一样产生很大的控制力矩。采用基于能量的欧拉-拉格朗日法,在飞行器坐标系内推导了单质量块移动的七自由度动力学方... 从能量的观点研究了再入飞行器的移动质心控制方案。由于受移动质量块大小和位移的限制,移动质心控制方式不能像空气舵一样产生很大的控制力矩。采用基于能量的欧拉-拉格朗日法,在飞行器坐标系内推导了单质量块移动的七自由度动力学方程。在对动力学方程进行合理简化的基础上,采用无源性控制设计了俯仰平面的姿态控制器。状态反馈跟踪控制采用了能量形成加上阻尼注入的PD+(PD Plus)控制思想。在控制律推导过程中,直接考虑了动力学系统的非线性。通过Lyapunov函数证明了控制器能使系统全局渐近稳定。对非线性系统再入飞行控制仿真结果表明,即使存在风干扰和参数时变情况下所设计控制器也有满意的性能。 展开更多

关键词 移动质心再入飞行器 七自由度动力学方程 欧拉-拉格朗日法 无源性控制 状态反馈

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