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基于运动/力传递指标的冗余串联机器人笛卡尔刚度优化控制
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作者 李秦川 朱立文 +1 位作者 史东豪 杨辰光 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期723-734,共12页
冗余串联机器人具有工作空间大、动态特性好等优点,广泛用于人机协作。由于人机协作具有场景非结构化、工作任务多样化等特点,为保障交互安全性,需要对机器人末端刚度进行控制。针对常用的刚度规划算法存在功率传递效率低且计算效率低... 冗余串联机器人具有工作空间大、动态特性好等优点,广泛用于人机协作。由于人机协作具有场景非结构化、工作任务多样化等特点,为保障交互安全性,需要对机器人末端刚度进行控制。针对常用的刚度规划算法存在功率传递效率低且计算效率低等问题,本文提出一种基于运动/力传递性能笛卡尔刚度规划器。其采用顺序最小二乘优化算法计算机器人工作轨迹,引入局部传递指标以提升轨迹中的功率传递效率,同时通过基于刚度椭球的几何成型法降低优化目标复杂度,通过拓展臂角描述法降低优化空间维度,提升优化算法计算效率,减少计算资源占用。基于Matlab的Simulink平台进行仿真验证,结果证明基于几何成型法的高效轨迹规划器对于机器人笛卡尔轨迹的不变性,并基于Franka Panda冗余串联机器人平台进行实验验证,结果证明该规划器实现机器人末端期望刚度方向的可行性。 展开更多
关键词 冗余串联机器人 笛卡尔刚度优化 运动/力传递指标 几何成型方法
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基于运动/力传递性能的索并联机器人尺度综合研究 被引量:3
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作者 王耀军 金翔 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2029-2040,2118,共13页
索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定... 索并联机器人使用柔性绳替代传统并联机器人的刚性连杆,以控制末端动平台,在搬运、医疗康复等领域得到了广泛应用。为了解决索并联机器人设计过程中存在的尺度综合问题,对索并联机器人的性能评估指标进行了研究。首先,根据螺旋理论确定了索并联机器人驱动输入与运动输出的运动/力传递关系,并提出了局部运动/力传递性能指标,评估了其在指定工作空间下的全局运动/力传递性能;然后,借助空间模型法,得到了索并联机器人在参数设计空间的性能图谱,并基于参数设计空间的性能图谱,对索并联机器人进行了尺度综合,以得到优化后的尺寸参数;最后,采用了平面3自由度索并联机构的试验样机,对运动学可达工作空间进行了试验验证,试验了得到了优化尺寸参数下的运动可达工作空间。研究结果表明:利用尺度综合方法优化后的机构允许姿态角达到|θ|≤60°的工作空间,占总工作空间的95.1%,可达工作空间提高了29.4%;优化后机构姿态角达到|θ|≤80°的工作空间,占总工作空间的67.3%,可达工作空间提高了81.3%;优化后允许机构姿态角达到|θ|=80°的工作空间,占总工作空间的14.5%,可达工作空间提高了172%。因此,对运动/力传递性能尺寸参数进行优化,可避免索并联机器人工作空间内的奇异位形,满足绳索单向力传递的特性要求,可在索并联机器人设计中作为尺度综合的依据。 展开更多
关键词 并联机构 索并联机器人 性能评估指标 尺度综合问题 运动/力传递性能指标 运动学可达工作空间 允许机构姿态角
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新型双足移动机器人运动学及其性能分析
3
作者 石兆峰 宋胜涛 +3 位作者 宁峰平 张磊 邓连政 郭文孝 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期77-90,共14页
面向危险、复杂环境,基于4-UPU+2-P串并混联机构提出一种新型双足移动机器人。针对传统双足移动机器人的连续步态,该机器人通过动/静平台切换,按照“上平台+下足”式的连续步态,仅需6个驱动即实现双足机器人的交替移动和转弯。基于旋量... 面向危险、复杂环境,基于4-UPU+2-P串并混联机构提出一种新型双足移动机器人。针对传统双足移动机器人的连续步态,该机器人通过动/静平台切换,按照“上平台+下足”式的连续步态,仅需6个驱动即实现双足机器人的交替移动和转弯。基于旋量理论分析机器人的自由度,运用闭环矢量法建立运动学逆解,并分析其奇异性与工作空间。采用运动/力传递指标对机器人进行性能分析,并绘制其在工作空间内的性能分布图。利用粒子群优化算法,以全域传递指标为优化目标,完成关键结构参数的优化设计,提高机构的运动/力传递性能。针对该机器人在运动过程中的稳定性问题,基于零力矩法开展其在阶梯攀爬环境下的仿真分析。研究结果表明,所设计的双平台双足移动机器人结构合理,在阶梯地形中展现出一定的稳定性,在战场侦察与灾后救援等复杂、危险环境下具有一定的应用潜力。 展开更多
关键词 双平台双足移动机器人 速度雅可比矩阵 工作空间 运动/力传递 稳定性
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6-SPS球平台并联机器人及其局部力和运动传递性能分析 被引量:6
4
作者 金振林 高峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第1期63-66,共4页
提出一种 6-SPS球平台 6自由度正交并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,对其局部力与运动传递性能及它们与机构几何参数关系进行分析 ,为其设计和实用化提供理论依据。分析结果表明 ,该球平台机构在正交位姿力和运动传递性能各向同... 提出一种 6-SPS球平台 6自由度正交并联机器人新机型 ,介绍其结构布局特点 ,对其局部力与运动传递性能及它们与机构几何参数关系进行分析 ,为其设计和实用化提供理论依据。分析结果表明 ,该球平台机构在正交位姿力和运动传递性能各向同性 ,特别适合于作为 6自由度微动操作机器人和 6维力传感器结构。 展开更多
关键词 6自由度并联机器人机构 球平台机构 正交位姿 各向同性 运动传递性质
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3-P-2SS球平台机器人的运动传递性分析 被引量:5
5
作者 金振林 李研彪 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期658-661,共4页
研究了一种新型的3自由度3-P-2SS球平台机器人的运动传递性及其在工作空间的分布规律。该机器人在坐标原点具有最佳的运动传递性能,介绍其正交的结构布局特点,基于其位置反解推导运动学传递方程,定义其沿x、y和z方向的运动传递能力评价... 研究了一种新型的3自由度3-P-2SS球平台机器人的运动传递性及其在工作空间的分布规律。该机器人在坐标原点具有最佳的运动传递性能,介绍其正交的结构布局特点,基于其位置反解推导运动学传递方程,定义其沿x、y和z方向的运动传递能力评价指标,给出这些评价指标在工作空间内的分布情况,这对该种球平台机器人的合理任务规划很有帮助。 展开更多
关键词 三自由度球平台机器人 运动传递 工作空间
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新型并联机床的力/运动传递各向同性性能及其分布 被引量:3
6
作者 金振林 高峰 《机床与液压》 北大核心 2001年第4期47-49,共3页
以并联机器人机构为原型的并联机床 ,其力 /运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论 ,提出基于 6 -SPS并联三维平台机构的新型 6自由度并联机床的力 /运动传递各向同性性能评价指标 ,并... 以并联机器人机构为原型的并联机床 ,其力 /运动传递各向同性性能是随其运动平台的位姿变化而变化的。本文应用并联机器人机构学理论 ,提出基于 6 -SPS并联三维平台机构的新型 6自由度并联机床的力 /运动传递各向同性性能评价指标 ,并给出这些指标在定位姿工作空间内的分布情况 ,这对该结构形式的并联机床的设计及其任务规划和控制有重要意义。 展开更多
关键词 并联机床 并联三维平台机构 力/运动传递各向同性 数控机床
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一种并/混联汽车电泳涂装输送机构运动/力传递效率性能分析 被引量:2
7
作者 朱明星 高国琴 +1 位作者 吴军 陈太平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第18期2152-2160,共9页
针对一种新型汽车电泳涂装输送机构,提出一种表征并/混联式输送机构输入输出端之间的运动/力传递效率的分析评价方法。首先采用旋量形式导出输送机构的运动学和动力学,再根据旋量的Klein型即李代数e(3)的双线性形式,建立了以输送机构末... 针对一种新型汽车电泳涂装输送机构,提出一种表征并/混联式输送机构输入输出端之间的运动/力传递效率的分析评价方法。首先采用旋量形式导出输送机构的运动学和动力学,再根据旋量的Klein型即李代数e(3)的双线性形式,建立了以输送机构末端执行器的瞬时运动功率与输入端瞬时运动功率的比值作为表征机构输入输出的运动/力瞬时传递效率的瞬态分析评价指标。基于所提出的分析评价方法,得出机构在三种典型期望运动轨迹下从输入端到输出端的运动/力瞬时传递效率随时间变化的曲线,并求得其运动/力平均传递效率。最后利用MATLAB软件对机构进行实例仿真,仿真结果表明了评价指标的合理性和有效性。 展开更多
关键词 性能指标 旋量理论 输送机构 运动/力传递效率
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波浪动力滑翔机母船与牵引机运动传递关系 被引量:1
8
作者 张成翊 徐雪松 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期127-132,共6页
为研究波浪动力滑翔机上端母船与水下牵引机的运动关系,将连接母船与牵引机的缆绳离散成多个微段进行分析,根据每个微段动力学分析结果列出动力平衡方程,得到母船与牵引机运动传递关系的方程组,然后用MATLAB编程求解.根据数值计算结果,... 为研究波浪动力滑翔机上端母船与水下牵引机的运动关系,将连接母船与牵引机的缆绳离散成多个微段进行分析,根据每个微段动力学分析结果列出动力平衡方程,得到母船与牵引机运动传递关系的方程组,然后用MATLAB编程求解.根据数值计算结果,发现波浪动力滑翔机在海面上自主航行时速度时刻在变化,但变化相对平稳,母船水平速度变化幅度相较牵引机要大,由于柔性缆绳的作用,波浪动力滑翔机的速度会随着海面波浪的变化而迅速改变;此外,较短的缆绳有利于波浪动力滑翔机的运动传递. 展开更多
关键词 波浪动力滑翔机 动力学分析 运动传递 柔性缆绳
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3-PRC并联机器人机构运动和力传递性能分析 被引量:3
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作者 周斌兴 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第12期29-31,共3页
以3平移自由度3-PRC并联机器人机构为研究对象,建立了机构的运动方程;基于速度与力可操作椭球,建立运动与力各向同性评价指标,度量机构在操作空间给定位置处运动与力的传递性能;以速度和力方向可操作度为评价指标,度量机构在操作空间沿... 以3平移自由度3-PRC并联机器人机构为研究对象,建立了机构的运动方程;基于速度与力可操作椭球,建立运动与力各向同性评价指标,度量机构在操作空间给定位置处运动与力的传递性能;以速度和力方向可操作度为评价指标,度量机构在操作空间沿指定方向运动与力的传递能力。结果表明,3-PRC并联机器人机构在操作空间具有良好的运动与力的传递性能。 展开更多
关键词 并联机构 运动传递性能 传递性能
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运动效应和背景杂波对红外成像系统性能评估的修正 被引量:4
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作者 胡方明 王晓蕊 +1 位作者 张建奇 林虹 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期59-63,共5页
在红外成像系统静态性能模型的基础上 ,利用运动传递函数分析了线性、正弦、随机 3种运动形式对成像系统性能的影响 ,建立了动态性能理论模型 .结合背景杂波对约翰逊准则的修正 ,利用计算机对动态性能模型仿真 。
关键词 运动效应 背景杂波 红外成像系统 性能评估 最小可分辨温差 运动传递函数
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主回凸轮机构中回凸轮运动规律的确定 被引量:1
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作者 阮晓光 蔡安江 林红 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第8期55-57,共3页
主回凸轮机构在泵送机构中应用广泛。利用运动传递的连续性,分析了主回凸轮机构中回凸轮与主凸轮之间的运动关系,循序渐进地找到了回凸轮的运动规律,为下一步回凸轮轮廓曲线的确定奠定了基础。
关键词 主回凸轮机构 运动传递 连续性 运动关系 运动规律
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基于几何代数的平面3-RRR并联机构性能评估与优化设计
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作者 柴馨雪 郑孙鸟 +2 位作者 栗园园 徐灵敏 李秦川 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期704-715,共12页
为使平面3-RRR并联机构满足多样的工作环境,本文基于几何代数对该机构进行性能评估和优化设计。基于闭环矢量法建立平面3-RRR并联机构运动学模型。以几何代数为数学工具,分析平面3-RRR并联机构局部和全局运动/力传递性能;考虑分支杆件柔... 为使平面3-RRR并联机构满足多样的工作环境,本文基于几何代数对该机构进行性能评估和优化设计。基于闭环矢量法建立平面3-RRR并联机构运动学模型。以几何代数为数学工具,分析平面3-RRR并联机构局部和全局运动/力传递性能;考虑分支杆件柔性,结合应变能方法对平面3-RRR并联机构进行弹性静刚度建模,通过ANSYS软件进行验证,并基于刚度矩阵确定局部和全局虚功刚度指标。基于参数无量纲优化方法,以全局运动/力传递性能指标、刚度指标和可达工作空间为目标,对机构进行尺度优化设计,并分析关键尺度参数对机构性能的影响,从而获得平面3-RRR并联机构在不同工作环境下的最优结构尺度与性能图谱。研究结果可为并联机构样机设计提供参考。 展开更多
关键词 并联机构 几何代数 运动/力传递指标 虚功刚度指标 优化设计
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一种含子闭环并联机构的四自由度并联机构及尺度优化 被引量:1
13
作者 唐博文 邵华 冯洋洋 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期9-16,共8页
四自由度并联机构作为一类典型并联机构,其构型设计创新及运动学性能提升是值得探讨的问题。针对这两点,提出一种由两级组成的3T1R四自由度并联机构,其中第一级为两个对称竖直放置的P-Pa-RRR两自由度平面并联机构;第二级中每个第一级机... 四自由度并联机构作为一类典型并联机构,其构型设计创新及运动学性能提升是值得探讨的问题。针对这两点,提出一种由两级组成的3T1R四自由度并联机构,其中第一级为两个对称竖直放置的P-Pa-RRR两自由度平面并联机构;第二级中每个第一级机构的末端通过一个(SR)2支链与动平台两端相连,从而实现X、Y、Z三维平动以及绕Y轴旋转。利用机构在Y、Z方向解耦的特点,通过几何分析和闭环矢量法对机构进行运动学分析,得到机构的位置解析解。采用力/运动传递指标对机构进行尺度参数优化,针对机构参数较多的问题,提出分级优化的方法,将第一级P-Pa-RRR并联机构作为第一级优化目标,第二级2-(SR)2机构作为第二级优化目标。该方法有效提高了优化过程中的计算效率。最后,对优化结果进行展示与分析。通过与预设的一组机构杆长参数的运动学性能进行对比发现,优化后机构末端的运动性能传递得到较大提高。 展开更多
关键词 并联机构 子闭环 运动/力传递性能 尺度优化 四自由度
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4-SPRR-SPR并联机构运动性能评价与尺寸优化 被引量:2
14
作者 郭强 崔国华 +1 位作者 鱼海东 程禛溢 《农业装备与车辆工程》 2021年第3期1-5,共5页
以一种空间五自由度4-SPRR-SPR并联机构为研究对象,结合实际应用工况对其进行运动性能评价与尺寸优化。建立并联机构的运动性能评价指标——运动/力传递性能,基于螺旋理论求解机构的输入螺旋、输出螺旋和传递力螺旋,并将其从局部坐标系... 以一种空间五自由度4-SPRR-SPR并联机构为研究对象,结合实际应用工况对其进行运动性能评价与尺寸优化。建立并联机构的运动性能评价指标——运动/力传递性能,基于螺旋理论求解机构的输入螺旋、输出螺旋和传递力螺旋,并将其从局部坐标系进行坐标统一,通过增广矩阵法,得到机构的单位输出运动螺旋。将该并联机构作为搅拌摩擦焊机器人的主进给机构,并以焊接汽车铝合金轮毂为例,以优质工作空间(GTW)、全域传递指标(GTI)作为优化目标,基于遗传算法求解并联机构的尺寸最优值,绘制LTI性能图谱。研究结果表明,优化后的机构不仅其优质工作空间GTW明显增大,出现0.9的区域,而且全域传递指标GTI也得到相应的提高。 展开更多
关键词 并联机构 运动/力传递性能 性能评价 尺寸优化
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线阵TDI探测器成像中扫描速度偏差影响 被引量:3
15
作者 李军 修吉宏 +1 位作者 黄浦 李友一 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期903-907,共5页
线阵TDI探测器同步脉冲周期与扫描速度不匹配,会降低航空相机总体光学传递函数水平。分析扫描速度偏差与系统调制传递函数间关系,可为扫描系统设计与调试提供有效的评价准则。以某航空相机为例,介绍了线阵TDI探测器扫描成像原理,给出由... 线阵TDI探测器同步脉冲周期与扫描速度不匹配,会降低航空相机总体光学传递函数水平。分析扫描速度偏差与系统调制传递函数间关系,可为扫描系统设计与调试提供有效的评价准则。以某航空相机为例,介绍了线阵TDI探测器扫描成像原理,给出由扫描速度偏差计算系统运动光学传递函数的算法,并通过数值计算方法分析了扫描速度偏差对系统调制传递函数影响。实验结果表明,使用统计方法得到的系统运动调制传递函数计算结果与实际测量结果的误差在5%以内,可有效用于评价扫描速度偏差对运动调制传递函数影响。 展开更多
关键词 线阵TDI 运动调制传递函数 图像位置偏差 统计距 同步脉冲周期
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试论商品信息流特征
16
作者 李毕万 《北京工商大学学报(社会科学版)》 1988年第2期45-48,共4页
商品流通是商品物流(实物流)、商流(价值流)和信息流的统一。本文试对我国社会主义初级阶段商品信息流的特征作一粗浅探讨。 (一) 信息具有传递运动的特征。任何社会信息总是要从一定的信息源发出,借助于一定的信息媒介,经过适当的通道... 商品流通是商品物流(实物流)、商流(价值流)和信息流的统一。本文试对我国社会主义初级阶段商品信息流的特征作一粗浅探讨。 (一) 信息具有传递运动的特征。任何社会信息总是要从一定的信息源发出,借助于一定的信息媒介,经过适当的通道,传送给一定的接收者。按照“信息论”原理。 展开更多
关键词 信息流 商品信息 实物流 商品流通 反馈信息 商流 特征 企业 传递运动 社会主义初级阶段
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基于UPS-RPU-PU并联机构的液压支架试验台多目标优化 被引量:6
17
作者 彭斯洋 程志红 +2 位作者 车林仙 黄鑫 崔松 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2683-2694,共12页
提出一种非对称1T2R型UPS-RPU-PU并联机构,并基于该机构设计一种新型液压支架试验台,以期为解决现有试验台面临的技术难题提供新思路。应用矢量方程法推导出并联机构位置逆解方程;采用方位角和倾摆角描述机构偏置式动平台输出轴的姿态... 提出一种非对称1T2R型UPS-RPU-PU并联机构,并基于该机构设计一种新型液压支架试验台,以期为解决现有试验台面临的技术难题提供新思路。应用矢量方程法推导出并联机构位置逆解方程;采用方位角和倾摆角描述机构偏置式动平台输出轴的姿态。以螺旋理论为数学工具,建立机构运动/力传递性能指标的解析数学模型。在此基础上,给出优质传递姿态工作空间(GTOW)、全域传递性能指标(GTI)及其波动性能指标的定义和计算方法。依据液压支架加载试验实际需求,建立并联加载装置尺度参数昂贵约束多目标优化模型。采用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)求得多组Pareto最优解,以供工程设计备选。选择综合性能较优的一组折中解,设计新型液压支架试验台虚拟样机,并利用ANSYS进行3种典型工况下的仿真试验。研究结果表明:基于并联机构的新型试验台具有良好的运动性能和静态特性,可为进一步开展模型样机研制和试验提供理论指导。 展开更多
关键词 液压支架试验台 并联机构 运动/力传递性能 优质传递姿态工作空间 多目标优化
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含恰约束支链的冗余驱动并联机构性能分析 被引量:6
18
作者 张海强 房海蓉 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期133-138,共6页
针对航空航天领域大型异构件复杂曲面的高速铣削加工的任务要求,提出了一种新型1T2R的三自由度含恰约束支链的冗余驱动4-PUS-UP并联机构.对并联机构进行运动学位置逆解,求该机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵,进而构建量纲一致的雅... 针对航空航天领域大型异构件复杂曲面的高速铣削加工的任务要求,提出了一种新型1T2R的三自由度含恰约束支链的冗余驱动4-PUS-UP并联机构.对并联机构进行运动学位置逆解,求该机构的驱动雅可比矩阵和约束雅可比矩阵,进而构建量纲一致的雅可比矩阵.引入条件数、运动/力传递性能和刚度性能评价指标.通过算例绘制3-PUS-UP并联机构和该冗余驱动并联机构的性能分布图,并计算全域性能指标.结果表明:该冗余驱动并联机构的运动学性能优于3-PUSUP并联机构,具有更好的工程应用前景. 展开更多
关键词 并联机构 雅可比矩阵 条件数 运动/力传递性能 刚度
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Mixed convective heat and mass transfer analysis for peristaltic transport in an asymmetric channel with Soret and Dufour effects 被引量:5
19
作者 F.M.Abbasi A.Alsaedi T.Hayat 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第12期4585-4591,共7页
The present investigation addresses the simultaneous effects of heat and mass transfer in the mixed convection peristaltic flow of viscous fluid in an asymmetric channel. The channel walls exhibit the convective bound... The present investigation addresses the simultaneous effects of heat and mass transfer in the mixed convection peristaltic flow of viscous fluid in an asymmetric channel. The channel walls exhibit the convective boundary conditions. In addition, the effects due to Soret and Dufour are taken into consideration. Resulting problems are solved for the series solutions. Numerical values of heat and mass transfer rates are displayed and studied. Results indicate that the concentration and temperature of the fluid increase whereas the mass transfer rate at the wall decreases with increase of the mass transfer Biot number. Furthermore, it is observed that the temperature decreases with the increase of the heat transfer Biot number. 展开更多
关键词 peristaltic transport heat and mass transfer Soret and Dufour effects convective boundary conditions
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