考虑输出约束的冗余驱动绳索并联机器人预设性能控制 被引量：8

1

作者 陈正升 程玉虎 王雪松 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1704-1717,共14页

提出一种考虑输出约束的冗余驱动绳索并联机器人(Redundantly-actuated cable driving parallel robots,RCDPRs)预设性能有限时间控制算法.首先,采用Newton-Euler方程推导系统动力学模型,并建立绳索拉力优化模型保证系统正常工作;其次,... 提出一种考虑输出约束的冗余驱动绳索并联机器人(Redundantly-actuated cable driving parallel robots,RCDPRs)预设性能有限时间控制算法.首先,采用Newton-Euler方程推导系统动力学模型,并建立绳索拉力优化模型保证系统正常工作;其次,将输出约束问题转化为位置跟踪误差的坐标变换问题,设计给定时间衰减函数与非对称变换函数,将约束形式的跟踪误差转化为无约束变量,实现给定时间的输出约束;然后,针对滑模控制的抖振问题,在预设性能控制中采用模型不确定与扰动估计器进行扰动估计,并通过自适应方法对扰动估计误差进行补偿;以此为基础,提出一种基于精度驱动且在分段点处三阶连续的终端滑模面进行控制算法设计;最后,采用Lyapunov函数证明算法的有限时间收敛特性,并以7自由度冗余驱动绳索并联机器人为控制对象进行仿真研究,对算法进行验证. 展开更多

关键词 滑模控制 有限时间收敛 输出约束 给定时间预设性能控制 冗余驱动绳索并联机器人

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冗余驱动并联机器人的力位混合控制对比研究

2

作者 郝亮亮 刘小娟 +1 位作者 简阔 李彦龙 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第5期106-109,共4页

为了改善应用于高精度磨床的冗余并联机器人的运动控制精度,对2-UPR/2-RPU冗余驱动并联机器人展开其冗余驱动力位混合控制策略的对比研究。首先,基于虚功原理并根据几何特性构建并联机器人的动力学模型,在此基础上利用MATLAB软件建立仿... 为了改善应用于高精度磨床的冗余并联机器人的运动控制精度,对2-UPR/2-RPU冗余驱动并联机器人展开其冗余驱动力位混合控制策略的对比研究。首先,基于虚功原理并根据几何特性构建并联机器人的动力学模型,在此基础上利用MATLAB软件建立仿真模型;其次,在分析传统力位混合控制的基础上提出一种基于驱动力协调方法控制下的力位混合控制策略;最后,基于Simulink在并联机器人的两种力位混合控制策略下进行跟踪曲线误差和驱动力偏差实例仿真对比分析研究。仿真结果表明,两种控制策略的跟踪误差相同,基于驱动力协调方法的力位混合控制策略对并联机器人具有协调位控关节驱动力的作用,其驱动力分配更均衡,可实现2-UPR/2-RPU并联机器人的快速响应和高精度控制,有效降低了曲面打磨的跟踪曲线误差,为并联机器人的应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 动力学 力位混合控制策略 协调控制

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自适应绳索驱动并联机器人构型优化设计研究

3

作者 尹田 刘芳华 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期62-68,共7页

不同绳索驱动并联机器人的构型设计将产生不同的工作空间和灵活特性。提出一种自适应绳索驱动并联机器人结构模型,该结构模型可以在不增加运动冗余的情况下,通过绳索缠绕修改末端执行器的粘接点,提出的机器人可以被动重构为多种构型。... 不同绳索驱动并联机器人的构型设计将产生不同的工作空间和灵活特性。提出一种自适应绳索驱动并联机器人结构模型,该结构模型可以在不增加运动冗余的情况下,通过绳索缠绕修改末端执行器的粘接点,提出的机器人可以被动重构为多种构型。基于重构条件,提出自适应原理,建立自适应绳索驱动并联机器人的运动学模型和静力平衡模型。通过定义工作空间和灵活性指标,对自适应粘接点进行比例优化。结果表明这种设计具有更大的工作空间和更好的灵活性。 展开更多

关键词 绳索驱动并联机器人 工作空间 末端执行器 优化设计

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4-RRR冗余驱动并联机器人的驱动力协调分配对比研究

4

作者 刘浩 徐江涛 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第5期582-587,共6页

应用于3D打印的冗余驱动可以有效降低并联机器人的瞬时最大驱动功率,提高机构的承载能力。但影响其实现的关键因素是驱动力的协调性及其控制方法,因此本文以4-RRR冗余驱动并联机器人为对象展开研究。首先,求解机构的位置逆解以及机构末... 应用于3D打印的冗余驱动可以有效降低并联机器人的瞬时最大驱动功率,提高机构的承载能力。但影响其实现的关键因素是驱动力的协调性及其控制方法,因此本文以4-RRR冗余驱动并联机器人为对象展开研究。首先,求解机构的位置逆解以及机构末端与关节速度、加速度之间的映射关系。其次,采用虚功原理构建动力学模型,分别采用4种方法优化以最大瞬时驱动力矩为优化目标对并联机器人动力学逆解进行对比研究。最后,通过仿真对最优驱动力矩优化方法的峰值力矩降低效果进行验证对比。仿真结果表明:加权最小二范数法在降低机构最大瞬时驱动力矩方面具有优越性,呈明显降低趋势且驱动力分配均衡,为提高并联机器人面向3D打印功能的运动精度及后续的应用奠定了理论基础。 展开更多

关键词 4-RRR并联机器人 冗余驱动 驱动力 协调分配

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4-RPR平面并联机器人的正运动学及奇异性能

5

作者 李新宇 尤晶晶 +2 位作者 华洁 张毅 叶鹏达 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期459-466,共8页

冗余驱动能够帮助机器人越过奇异位形,但它能否提高机构的运动/力传递性能,尚无定论。鉴于此,首先,设计了一种冗余驱动4-转动副移动副转动副(Revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,PRR)平面并联机器人,建立并解析求解了其正... 冗余驱动能够帮助机器人越过奇异位形,但它能否提高机构的运动/力传递性能,尚无定论。鉴于此,首先,设计了一种冗余驱动4-转动副移动副转动副(Revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,PRR)平面并联机器人,建立并解析求解了其正运动学方程。其次,根据尺度约束关系,推导并解析求解了杆长协调方程。根据位移求导法,推导了雅可比矩阵并分析了奇异位形。接着,借助于广义逆、分块矩阵等数学工具,求解了机器人的局部条件数指标(Local conditioning index,LCI)。最后,对比分析了4-RPR并联机器人与4种3-RPR并联机器人的正解特性、奇异位形和运动/力传递性能。结果显示,所设计的新型机器人的正运动学方程解的个数减少了一半,奇异位形更少,优质工作空间占比提升了1.15%~16.67%。这表明,4-RPR平面并联机器人更易于运动控制,且具有更优越的奇异性能,适合应用于3D打印、码垛等对灵活性要求较高的场景。 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 正运动学 奇异性 局部条件数

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基于ADAMS的冗余驱动并联机器人动力学仿真研究 被引量：13

6

作者 惠记庄 魏芳胜 +1 位作者 高凯 丁香 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期362-365,共4页

为使机器人具有良好的结构性能和工作性能,其结构系统必须具有良好的动力学特性.针对动力学特性问题,以ADAMS仿真软件为平台建立了简化的二自由度冗余驱动并联机器人模型,求出了运动学逆解,采用冗余驱动力控制电机的方法,完成了动力学仿... 为使机器人具有良好的结构性能和工作性能,其结构系统必须具有良好的动力学特性.针对动力学特性问题,以ADAMS仿真软件为平台建立了简化的二自由度冗余驱动并联机器人模型,求出了运动学逆解,采用冗余驱动力控制电机的方法,完成了动力学仿真.结果表明该方法能减小驱动力变化范围和降低驱动力峰值,优化电机驱动力,提高并联机器人的驱动性能.研究所得的方法和结论具有较强的通用性,对相关冗余驱动并联机器人的动力学研究具有普遍的应用意义,同时为并联机器人的调试与控制提供了理论依据. 展开更多

关键词 冗余驱动并联机器人 ADAMS 驱动力优化 动力学仿真

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冗余驱动并联机器人动力学建模与驱动力协调分配 被引量：25

7

作者 窦玉超 姚建涛 +3 位作者 高思慧 韩兴 刘晓飞 赵永生 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期293-300,300,共8页

冗余驱动可有效降低并联机构的最大瞬时驱动力,提高其承载能力,然而驱动力协调分配不当或冗余驱动力控制误差过大不仅使上述功能无法实现,甚至产生过大内力而对机构造成破坏。为此,以冗余驱动6PUS-UPU并联机器人为例,对驱动分支、约束... 冗余驱动可有效降低并联机构的最大瞬时驱动力,提高其承载能力,然而驱动力协调分配不当或冗余驱动力控制误差过大不仅使上述功能无法实现,甚至产生过大内力而对机构造成破坏。为此,以冗余驱动6PUS-UPU并联机器人为例,对驱动分支、约束分支和动平台的速度、加速度进行分析,引入偏速度和偏角速度,使用Kane方法建立系统的动力学方程。提出以最小化最大瞬时驱动力为目标,使用加权最小二乘法对驱动力进行协调分配,通过数值算例获得给定运动轨迹情况下各分支驱动力。采用DSP控制器和运动控制器相结合的方式提高驱动力协调分配的实时性,实现对冗余驱动力的控制。实验结果表明:在冗余驱动力作用下,瞬时最大驱动力明显降低,且驱动力分配更加均衡,证明了所提出的驱动力协调分配方法和冗余驱动力控制策略的有效性。 展开更多

关键词 冗余驱动 并联机器人动力学建模驱动力协调分配

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高速绳牵引并联摄像机器人冗余驱动力优化求解 被引量：9

8

作者 苏宇 仇原鹰 +1 位作者 王龙 杜敬利 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期90-96,共7页

将完全约束绳牵引并联机构的冗余驱动求解问题转化为凸可行域上的多项式极值问题,提出了衡量驱动优化求解连续性和实时性的指标.通过对一个典型的摄像机器人驱动力分布优化问题的求解,对比分析了几种驱动力优化指标的实时性与连续性,并... 将完全约束绳牵引并联机构的冗余驱动求解问题转化为凸可行域上的多项式极值问题,提出了衡量驱动优化求解连续性和实时性的指标.通过对一个典型的摄像机器人驱动力分布优化问题的求解,对比分析了几种驱动力优化指标的实时性与连续性,并给出了指标选取的具体建议. 展开更多

关键词 绳牵引并联机构 摄像机器人 冗余驱动 驱动力优化 实时性 连续性

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两自由度冗余驱动并联机器人的研究 被引量：8

9

作者 杨钢 傅晓云 李宝仁 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期416-419,423,共5页

提出了一种冗余驱动的具有两个转动自由度的新型空间并联机器人,以提高系统的稳定性,满足某水下运动模拟装置的要求。在对系统进行动力学分析并考虑消除内力的基础上,针对液压驱动并联机器人平台参数不确定及外界干扰的特点,设计了两层... 提出了一种冗余驱动的具有两个转动自由度的新型空间并联机器人,以提高系统的稳定性,满足某水下运动模拟装置的要求。在对系统进行动力学分析并考虑消除内力的基础上,针对液压驱动并联机器人平台参数不确定及外界干扰的特点,设计了两层滑模的变结构控制器,采用Lyapunov方法进行控制律的选取。仿真试验表明了变结构控制算法对于系统控制的有效性和鲁棒性。 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 变结构控制 仿真

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基于驱动或结构冗余的并联机器人容错方法 被引量：5

10

作者 闫彩霞 战强 陆震 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1407-1411,共5页

研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗... 研究了并联机器人利用驱动冗余进行驱动器故障容错及利用结构冗余进行关节故障容错的方法.结合冗余驱动并联机构的力矩分配问题的多解性,分析了部分驱动器故障后在剩余正常工作驱动器之间重新分配驱动力矩以实现容错的方法.结合结构冗余并联机构的特点,分析了放弃部分结构自由度以完成操作任务的方法.从运动学和动力学角度讨论了两类冗余机器人的特点及容错的可能性,以一种平面三自由度并联机构为实例,针对驱动器及关节故障分别分析了故障后机构运动学和动力学性能的变化,验证了采用驱动及结构的冗余进行容错的可行性. 展开更多

关键词 并联机器人 冗余驱动 结构冗余 容错

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4-RRR冗余并联机器人驱动力优化 被引量：16

11

作者 高名旺 张宪民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期301-305,共5页

为了在机构中实施内力控制,提出了一种基于功率优化的驱动力分配策略。首先,提出一种冗余平面并联机器人运动学和动力学分析的方法。用螺旋理论推导了机构雅可比矩阵,基于牛顿-欧拉公式计算主元点的惯性力螺旋,用虚功原理构建动力学公... 为了在机构中实施内力控制,提出了一种基于功率优化的驱动力分配策略。首先,提出一种冗余平面并联机器人运动学和动力学分析的方法。用螺旋理论推导了机构雅可比矩阵,基于牛顿-欧拉公式计算主元点的惯性力螺旋,用虚功原理构建动力学公式。然后,基于力优化,分别分析了4-RRR机构和3-RRR机构的驱动力,比较结果表明4-RRR的驱动力峰值有所下降。最后,基于功率优化,对4-RRR的内力和驱动力进行优化,得到了机构内力和驱动力的变化规律。 展开更多

关键词 冗余驱动 并联机器人螺旋理论逆动力学 驱动力优化

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冗余驱动消减弹性并联机器人振动的研究 被引量：3

12

作者 蔡胜利 余跃庆 白师贤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第6期941-944,共4页

研究了弹性并联机器人运动过程中的振动控制问题。首次提出将冗余驱动用于弹性并联机器人减振，通过规划冗余驱动力达到了抑制机器人平台弹性振动的目的，数值模拟的结果证明了此方法不但效果明显，而且简便易行。

关键词 弹性 并联机器人 振动控制 冗余驱动 机器人

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冗余驱动的并联机器人性能分析 被引量：8

13

作者 蔡胜利 白师贤 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1996年第2期235-238,共4页

提出了带冗余驱动器的三腿并联机器人的两种结构，介绍了它们的性能特点，基于动力学方程分析了它们对于不同的优化目标和不同的约束条件的输入力最优化问题．结果表明，冗余驱动可显著提高机器人的力传递能力。

关键词 冗余驱动 并联机器人 最优化 机器人

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冗余驱动串并联机器人运动学联合仿真 被引量：5

14

作者 罗建国 陆震 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第3期4-6,共3页

为了分析冗余驱动对直角坐标串并联机器人的动力学性能的影响,应用ADAMS和MATLAB对其进行了动态联合仿真,通过对已经建立的实体模型和关节运动控制变量的定义,运动轨迹的选取,以及合理选择运动学求解控制算法,最终可以获取动画、平面图... 为了分析冗余驱动对直角坐标串并联机器人的动力学性能的影响,应用ADAMS和MATLAB对其进行了动态联合仿真,通过对已经建立的实体模型和关节运动控制变量的定义,运动轨迹的选取,以及合理选择运动学求解控制算法,最终可以获取动画、平面图形、具体数据等仿真分析结果,联合仿真的方法为复杂机械系统的改进和完善提供了新思路。 展开更多

关键词 冗余驱动 串并联 机器人 定义 联合仿真

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平面2自由度驱动冗余并联机器人的输出速度分析 被引量：2

15

作者 张立杰 刘颖 黄真 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第2期19-21,共3页

机器人的性能分析是机器人机构设计的前提和基础。以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,根据该并联机器人机构的空间模型和运动学反解,探讨了该并联机器人机构的末端输出速度性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性... 机器人的性能分析是机器人机构设计的前提和基础。以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,根据该并联机器人机构的空间模型和运动学反解,探讨了该并联机器人机构的末端输出速度性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱,这些图谱是该并联机器人机构设计的重要参考依据。 展开更多

关键词 并联机器人 驱动冗余 速度分析 性能图谱

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冗余驱动消除Stewart并联机器人奇异位形 被引量：2

16

作者 李保坤 郭永存 +1 位作者 韩迎鸽 曹毅 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第5期512-517,共6页

阐述利用冗余驱动消除Stewart并联机器人机构奇异位形的原理。通过添加适当的冗余驱动,可将机构的雅可比矩阵保持为满秩状态,雅可比矩阵的奇异值大小也相应地保持为非零值。给出数值实例以验证上述方法的有效性。结果表明,通过添加适当... 阐述利用冗余驱动消除Stewart并联机器人机构奇异位形的原理。通过添加适当的冗余驱动,可将机构的雅可比矩阵保持为满秩状态,雅可比矩阵的奇异值大小也相应地保持为非零值。给出数值实例以验证上述方法的有效性。结果表明,通过添加适当的冗余驱动可有效消除机构的奇异位形,同时机构的运动传递性能得以极大改善。提出的方法对其他类型并联机器人机构奇异位形的消除具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 并联机器人 奇异位形 冗余驱动 奇异消除

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球面两自由度冗余驱动并联机器人弹性动力学分析 被引量：2

17

作者 李永泉 佘亚中 +1 位作者 万一心 张立杰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1179-1185,共7页

建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调... 建立了球面2-DOF冗余驱动并联机器人弹性动力学模型。将机器人系统的6个空间弯杆划分为6个子结构,考虑空间弯杆的弯曲、拉伸和扭转变形,基于有限元法求出了各子结构的弹性动力学模型;根据转动副的约束特点以及各分支与输出轴的变形协调约束关系,将子结构组装成3个分支并进行装配,得到系统的弹性动力学模型;将理论计算与有限元仿真得到的机构在初始位置时的固有频率进行对比,验证了系统弹性动力学模型的正确性。通过对比分析球面2-DOF非冗余与冗余驱动并联机器人输出端的动态响应,验证了冗余驱动的引入可以明显减小机器人输出端的最大弹性位移。研究结果为含有空间弯杆并联机器人的结构优化设计以及振动分析提供了理论依据。 展开更多

关键词 并联机器人 弹性动力学 固有频率 冗余驱动

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基于影响系数法的冗余驱动并联机器人速度分析 被引量：2

18

作者 李艳 王勇 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第8期15-18,共4页

以平面二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,分别进行了逆运动学分析和正运动学分析,得出并联机器人的8种逆运动学解析解。运用影响系数法建立了系统的一阶影响系数矩阵,并设定了速度性能指标。对应8种不同的机构位形,绘制了相应的速... 以平面二自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,分别进行了逆运动学分析和正运动学分析,得出并联机器人的8种逆运动学解析解。运用影响系数法建立了系统的一阶影响系数矩阵,并设定了速度性能指标。对应8种不同的机构位形,绘制了相应的速度性能图谱,探讨了不同的机构安装方式对机构速度性能的影响,指出了较优的机构安装方式,为今后研究、设计和安装该类型并联机器人提供了依据。 展开更多

关键词 影响系数法 冗余驱动 并联机器人 性能指标

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二自由度冗余驱动并联机器人的动力学研究 被引量：2

19

作者 宋婷 宋拓 张小力 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第5期93-98,共6页

针对并联机器人系统动力学分析建模的复杂性,采取拉格朗日—达朗伯法对二自由度冗余驱动机器人进行动力学分析建模,不仅可以直接求得逆动力学方程,而且与单独采用拉格朗日法所建立的动力学模型相比具有一致性,并提出了二自由度冗余驱动... 针对并联机器人系统动力学分析建模的复杂性,采取拉格朗日—达朗伯法对二自由度冗余驱动机器人进行动力学分析建模,不仅可以直接求得逆动力学方程,而且与单独采用拉格朗日法所建立的动力学模型相比具有一致性,并提出了二自由度冗余驱动并联机器人的驱动力优化方法,解决了驱动力分配问题,为改善并联机器人动力学性能提供了理论依据。 展开更多

关键词 冗余驱动 并联机器人 动力学建模 驱动力优化

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平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动及灵巧性分析 被引量：5

20

作者 张立杰 《机械设计》 CSCD 北大核心 2002年第2期26-28,共3页

研究一种平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动学求解 ,同时探讨了该并联机器人机构的工作空间 ,并绘制了工作空间的各种形状 ,在此基础上分析了该并联机器人机构的灵巧性 ,利用特例在其工作空间内绘制了灵巧性性能图谱 。

关键词 平面两自由度驱动冗余并联机器人 工作空间 灵巧性 性能图谱

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