并联柔索驱动操作臂静刚度的理论分析 被引量：6

1

作者 隋春平 赵明扬 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2004年第7期27-30,共4页

文章对并联柔索驱动机器人 (PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析。首先 ,基于微分变换原理 ,提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题 ,在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式 ,它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有... 文章对并联柔索驱动机器人 (PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析。首先 ,基于微分变换原理 ,提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题 ,在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式 ,它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有关的刚度两部分。然后 ,对这一理论结果进行了数值仿真。研究结果表明 :操作臂刚度不仅依赖于机构几何尺寸、柔索与电机刚度及操作臂位置与姿态等结构参数 ,还与柔索的张力有关。因此 ,可以通过改变柔索张力来调节PWDRs操作臂的刚度 ,实现机构变刚度。 展开更多

关键词 并联柔索驱动 矢量闭合 微分变换 静刚度 变刚度

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一种3自由度并联柔索驱动机器人的变刚度特性研究 被引量：1

2

作者 刘含玮 王洪光 +1 位作者 李树军 何立波 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第1期151-153,共3页

以一种3自由度并联驱动机器人为研究对象,研究这种机器人的变刚度特性。从操作臂的静力学出发,对并联柔索驱动机器人的刚度进行了分析得到刚度公式。从得到的公式可以看出,操作臂的刚度不仅与各分支的刚度有关,与操作臂位姿有关,还与张... 以一种3自由度并联驱动机器人为研究对象,研究这种机器人的变刚度特性。从操作臂的静力学出发,对并联柔索驱动机器人的刚度进行了分析得到刚度公式。从得到的公式可以看出,操作臂的刚度不仅与各分支的刚度有关,与操作臂位姿有关,还与张紧柔索的张紧力有关。在机器人各分支上串联刚度较低的弹簧后做刚度实验,试验结果验证了对刚度理论分析所得的结论。 展开更多

关键词 并联柔索驱动 变刚度特性 刚度试验

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三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的轨迹规划

3

作者 赵涛 何燕妮 +2 位作者 高永航 李旺 王欢 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第19期8142-8149,共8页

柔索驱动并联机器人是一种特殊的并联机器人,属于柔性机器人的一类,它的末端执行器是由柔索代替刚性杆驱动实现其位姿的变化。研究了一种三自由度欠约束柔索驱动并联机器人,其索杆可以沿着圆形导轨旋转,即索杆夹角是可变的,实现机器人... 柔索驱动并联机器人是一种特殊的并联机器人,属于柔性机器人的一类,它的末端执行器是由柔索代替刚性杆驱动实现其位姿的变化。研究了一种三自由度欠约束柔索驱动并联机器人,其索杆可以沿着圆形导轨旋转,即索杆夹角是可变的,实现机器人构型的可重构,减少柔索与柔索以及柔索与障碍物发生碰撞的概率。采用矢量闭环原理建立该机器人的逆运动学方程;根据拉格朗日公式建立该机器人的动力学方程;给定机器人末端执行器的运动轨迹,采用五次多项式进行规划,得出规划前后X、Y和Z方向的位移、速度和加速度曲线,在速度突变的点处,规划后的速度和加速度曲线实现光滑过渡,避免机器人在运动过程中发生振动和冲击,使得机器人末端执行器的运动轨迹平滑;三根柔索长度和拉力的实验曲线与规划后的期望曲线基本吻合,相机追踪轨迹与五次多项式规划后的运动轨迹基本一致;数值仿真和实验结果验证了三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的逆运动学和动力学分析的正确性,以及五次多项式规划的有效性。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机器人 逆运动学分析 动力学分析 轨迹规划

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4-1型柔索驱动并联机器人稳定性度量及其灵敏度分析 被引量：3

4

作者 刘鹏 曹现刚 +1 位作者 张旭辉 乔心州 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期180-188,共9页

4-1型柔索驱动并联机器人性能优越具有较好的应用潜力,但评价并保证机器人末端执行器的稳定性任务艰巨。为此,对4-1型柔索驱动并联机器人的稳定性度量方法进行研究,提出一种融合机器人末端执行器位置和约束力影响因子的稳定性度量方法... 4-1型柔索驱动并联机器人性能优越具有较好的应用潜力,但评价并保证机器人末端执行器的稳定性任务艰巨。为此,对4-1型柔索驱动并联机器人的稳定性度量方法进行研究,提出一种融合机器人末端执行器位置和约束力影响因子的稳定性度量方法及其指标;建立4-1型柔索驱动并联机器人稳定性灵敏度分析模型,探索并分析末端执行器位置和柔索驱动力等因素对机器人稳定性的影响程度,提出采用关联度研究和分析末端执行器位置及柔索驱动力等参数对机器人稳定性的影响程度。以4索驱动拣矸机器人为例,对所建立的稳定性度量模型及其敏感度分析模型进行仿真研究,得出了能够保证拣矸机器人末端抓斗满足预定稳定性要求的位置点集。稳定性敏感度研究结果表明:拣矸机器人稳定性对驱动力影响因素的敏感度较大,关联度为0.9387~0.9647;其次为位置影响因素,关联度为0.5439~0.7743。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机器人 点质量 稳定性 灵敏度

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柔索驱动并联机器人运动控制研究 被引量：7

5

作者 訾斌 朱真才 杜敬利 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期48-51,73,共5页

针对柔索驱动并联机器人的工作特点,研究柔索驱动并联机器人的运动控制方法。通过对柔索驱动并联机器人系统动力学的强非线性、参数不确定性以及受到外界干扰等系统特性的分析,探讨了系统适用的控制策略。进一步,设计了一种将常规PI控制... 针对柔索驱动并联机器人的工作特点,研究柔索驱动并联机器人的运动控制方法。通过对柔索驱动并联机器人系统动力学的强非线性、参数不确定性以及受到外界干扰等系统特性的分析,探讨了系统适用的控制策略。进一步,设计了一种将常规PI控制和Fuzzy控制相结合的Fuzzy-PI混合离散控制策略来实现柔索驱动并联机器人轨迹跟踪控制。这种控制策略不仅能发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应快的特点,而且具有常规PI控制器的动态跟踪品质和稳态精度。在此基础上,为了进一步提高Fuzzy-PI混合离散控制系统的适应能力,设计了一种带有自调整因子的模糊控制规则。数值结果表明,在相同给定条件下Fuzzy-PI控制算法、常规模糊控制和离散非线性PID控制算法跟踪期望轨迹时,沿X方向、Y方向和Z方向的跟踪误差分别在±10cm、±7cm、±3cm,±15cm、±8cm、±5cm,±15cm、±9cm、±4cm的范围内。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机器人 Fuzzy—PI混合离散控制 非线性PID控制 轨迹跟踪

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大跨度柔索驱动并联机构逆动力学研究 被引量：2

6

作者 汤奥斐 李言 +1 位作者 仇原鹰 孔令飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第4期435-440,共6页

运用集中质量法建立大跨度悬索的力学模型,并基于此模型研究了大射电望远镜中的大型柔索驱动并联机构(wire driven parallel robot,WDPR)的逆动力学问题。首先,确定大跨度悬索的三维收放的动态力学模型,并运用四阶龙格库塔法求解模型的... 运用集中质量法建立大跨度悬索的力学模型,并基于此模型研究了大射电望远镜中的大型柔索驱动并联机构(wire driven parallel robot,WDPR)的逆动力学问题。首先,确定大跨度悬索的三维收放的动态力学模型,并运用四阶龙格库塔法求解模型的运动控制方程组;接着,确定大跨度WDPR机构的逆动力学算法;最后,通过数值仿真验证WDPR逆动力学模型的合理性。 展开更多

关键词 大射电望远镜 柔索驱动并联机器人 逆动力学 集中质量法 四阶龙格库塔

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柔索驱动并联加工机构的力学建模与分析 被引量：1

7

作者 汤奥斐 李言 +2 位作者 郑建明 袁启龙 成小涓 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第12期1803-1806,共4页

针对柔索驱动并联加工机构,着重分析了该系统的固有频率及动力学响应特性。构建了系统瞬态时在切削力作用下的振动模型,解算出系统的固有频率;研究了系统的切削力模型和该力作用下的系统响应问题,基于龙格库塔法对系统的受迫振动模型进... 针对柔索驱动并联加工机构,着重分析了该系统的固有频率及动力学响应特性。构建了系统瞬态时在切削力作用下的振动模型,解算出系统的固有频率;研究了系统的切削力模型和该力作用下的系统响应问题,基于龙格库塔法对系统的受迫振动模型进行数值求解.最后通过数值算例验证了该算法的可行性,并通过快速傅里叶变换(fast fourier transformation,FFT)将时域响应转变为频域解,分析了动平台质量和重心位置参数对系统稳定性的影响。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机构 非线性切削力模型 模态分析 固有频率

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可缠绕式混合驱动柔索并联机器人可靠性分析 被引量：9

8

作者 韩雪 訾斌 孙辉辉 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第4期155-158,162,共5页

根据可缠绕式混合驱动柔索并联机器人的机构组成及工作原理,将失效模式与影响分析法(FMEA)和引入模糊集理论的故障树分析法(FTA)应用到该机器人系统的可靠性研究中,分析了机器人各子系统中零部件所有可能的故障模式、故障原因以及故障... 根据可缠绕式混合驱动柔索并联机器人的机构组成及工作原理,将失效模式与影响分析法(FMEA)和引入模糊集理论的故障树分析法(FTA)应用到该机器人系统的可靠性研究中,分析了机器人各子系统中零部件所有可能的故障模式、故障原因以及故障模式对系统的影响,找出了系统中潜在的薄弱环节和关键的零部件,通过理论计算可以得到机器人系统的故障隶属函数表及总体失效概率,结果显示机器人控制子系统对系统可靠性影响要大于机器人本体子系统和机器人动力子系统。研究结果对提高可缠绕式混合驱动柔索并联机器人系统可靠性有一定的指导意义。 展开更多

关键词 混合驱动柔索并联机器人 失效模式与影响分析 故障树分析法 模糊集理论 可靠性

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柔索驱动并联机器人定位误差的柔性补偿法 被引量：1

9

作者 汤奥斐 仇原鹰 赵泽 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期277-281,共5页

提出了用人工神经元网络(ANN)补偿大射电望远镜(LT)中柔索驱动并联机器人(WDPR)系统动平台位姿误差的方法。为了提高 WDPR 的运动精度,建立了3种可行的误差补偿方案,并运用 Levenberg-Marquart(L-M)算法训练了相应的3个神经元网络。标... 提出了用人工神经元网络(ANN)补偿大射电望远镜(LT)中柔索驱动并联机器人(WDPR)系统动平台位姿误差的方法。为了提高 WDPR 的运动精度,建立了3种可行的误差补偿方案,并运用 Levenberg-Marquart(L-M)算法训练了相应的3个神经元网络。标定仿真显示,基于索长补偿的柔性标定方案比基于动平台位姿补偿的标定方案好。研究结果为提高 LT 舱索系统的控制精度奠定了理论基础。 展开更多

关键词 大射电望远镜 LT 柔索驱动并联机器人 WDPR 误差补偿 人工神经元网络 ANN L-M算法

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基于DSP的柔索驱动并联机构控制系统 被引量：1

10

作者 周中喜 张志安 盛娟红 《兵工自动化》 2016年第6期60-65,共6页

针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出2种姿态表示的转换关系。... 针对某被动防护系统对平台姿态的控制要求,设计了一种新型的柔性绳索并联机构,并为该机构设计一款控制系统。建立基准坐标系和动平台固连坐标系,在上述坐标系下分别用球坐标角和欧拉角表示动平台的姿态,并给出2种姿态表示的转换关系。分析该机构的运动反解模型,建立关于索长的PID控制模型。通过电机转动角度改变绳索的长度。根据建立的模型与控制要求设计控制系统的软件和基于DSP的硬件。实验和仿真验证结果表明:该控制系统各个模块工作稳定、高效,控制模型正确、有效,达到控制要求,实现了预期的功能。 展开更多

关键词 柔索并联驱动机构 运动反解 PID控制 控制系统设计

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柔索驱动拣矸机器人最小索拉力等值曲面研究 被引量：7

11

作者 刘鹏 马宏伟 +3 位作者 乔心州 龚莉 张凡 武琛琛 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2020年第5期797-804,共8页

中国煤炭赋存条件复杂,由于煤层夹矸、开采导致夹矸等原因,直接影响商品煤的质量,若直接燃烧会造成严重的环境污染,因此从原煤中分拣矸石任务艰巨,势在必行。但目前煤与矸石的分离工作主要依靠人工完成,存在生产环境恶劣,工人劳动强度... 中国煤炭赋存条件复杂,由于煤层夹矸、开采导致夹矸等原因,直接影响商品煤的质量,若直接燃烧会造成严重的环境污染,因此从原煤中分拣矸石任务艰巨,势在必行。但目前煤与矸石的分离工作主要依靠人工完成,存在生产环境恶劣,工人劳动强度大等问题,为了解决目前煤矸石分拣难题,提出柔索驱动拣矸机器人方案,实现煤矸石的“快、准、稳”分拣。首先,以索拉力最小方差为目标研究拣矸机器人冗余柔索拉力优化求解方法,提出以最小索拉力为基础的3个索拉力性能指标,研究最小索拉力在机器人工作空间竖直中线、水平切面以及整个工作空间的分布规律,进而对拣矸机器人的稳定性进行定性评价。其次,基于最小索拉力,定义并求解最小索拉力工作空间。拣矸机器人末端抓斗处于最小索拉力工作空间等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。最后,仿真分析最小索拉力等值曲面的分布特征与规律,拣矸机器人末端抓斗处于最小柔索拉力所形成的等值曲面内部,满足预定的稳定性要求。研究结果为柔索驱动拣矸机器人的进一步应用奠定理论基础。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机器人 拣矸机器人 工作空间 等值曲面 稳定性

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3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵 被引量：8

12

作者 姚裕 吴洪涛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期75-78,共4页

简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出... 简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。 展开更多

关键词 3-DOF转动 柔索驱动并联机构 风洞 运动学逆解 力雅可比矩阵

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柔索驱动拣矸机器人分拣轨迹跟踪控制研究 被引量：2

13

作者 刘鹏 龚莉 +4 位作者 马宏伟 曹现刚 张旭辉 乔心州 夏晶 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期280-290,共11页

柔索驱动并联机器人具有运动速度快、工作空间大以及动态承载能力强等优点而被用于煤矸石的快速精准分拣。然而,由于柔索的柔性和单向受力特性,在运动过程中柔索必须时刻保持张紧,使得柔索驱动拣矸机器人的精准分拣控制面临着巨大挑战... 柔索驱动并联机器人具有运动速度快、工作空间大以及动态承载能力强等优点而被用于煤矸石的快速精准分拣。然而,由于柔索的柔性和单向受力特性,在运动过程中柔索必须时刻保持张紧,使得柔索驱动拣矸机器人的精准分拣控制面临着巨大挑战。同时,拣矸置矸过程所导致的动态冲击和动力学参数的不确定、以及外界干扰等因素势必会影响拣矸机器人末端抓斗的运动精度,甚至导致目标矸石的抓取工作失败。因此,提出了一种能够保障拣矸机器人末端抓斗运动精度的鲁棒自适应模糊控制策略,以克服拣矸置矸过程所产生的动力学参数扰动和外界干扰等因素的影响。基于Lyapunov稳定性理论,证明了所提控制策略的稳定性。并通过空间螺旋轨迹和实用的分拣轨迹对所提出控制策略的控制效果进行了仿真分析。结果表明:末端抓斗对预定运动轨迹的跟踪效果良好,最大位置跟踪误差和均方根误差分别为2×10^(-2) m和8.9867×10^(-4) m;柔索驱动力光滑连续且满足柔索驱动力约束条件。证明了文中鲁棒自适应模糊控制策略对柔索驱动拣矸机器人轨迹跟踪控制有效且可靠。研究能够为柔索驱动拣矸机器人的进一步应用奠定良好的理论基础。 展开更多

关键词 柔索驱动并联机器人 煤矸分拣 跟踪控制 稳定性

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