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：26

1

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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基于李群李代数的主被动关节机器人动力学及控制 被引量：9

2

作者 邵兵 吴洪涛 +1 位作者 程世利 俞水强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期253-257,共5页

采用李群李代数符号描述了含主被动关节机器人的动力学分析和控制问题。首先用李群李代数描述了机器人的反向动力学,然后将牛顿-欧拉方法和铰接体惯量方法结合起来,给出了含主被动关节的机器人动力学解决方法。利用动力学方法得到的结果... 采用李群李代数符号描述了含主被动关节机器人的动力学分析和控制问题。首先用李群李代数描述了机器人的反向动力学,然后将牛顿-欧拉方法和铰接体惯量方法结合起来,给出了含主被动关节的机器人动力学解决方法。利用动力学方法得到的结果,采用计算力矩控制方法进行仿真,并与PID控制方法的仿真结果进行比较,验证了计算力矩方法的较好的性能特征。 展开更多

关键词 机器人动力学 李群李代数 主被动关节 计算力矩控制

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高速运动机器人动力学分析与研究 被引量：5

3

作者 丁度坤 谢存禧 +1 位作者 胡选子 张铁 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第1期161-163,共3页

当机器人运行于高速条件下时,整个系统将处于一种不稳定的状态。对高速运动条件下的机器人动力学进行了深入的研究。首先,对研制的6自由度搬运机器人平台硬件结构进行了介绍。在此基础上,对高速运动的机器人的动力学表达式式进行了分析... 当机器人运行于高速条件下时,整个系统将处于一种不稳定的状态。对高速运动条件下的机器人动力学进行了深入的研究。首先,对研制的6自由度搬运机器人平台硬件结构进行了介绍。在此基础上,对高速运动的机器人的动力学表达式式进行了分析,得到了造成机器人高速运动动力学效应的状态参量—机器人的关节角θ、关节角速度θ觶与关节角加速度θ咬,结合机器人样机的PID主控制器,定性探索了机器人的动力学参量与PID控制器参量间的关系规律,为后续的控制器设计提供依据。 展开更多

关键词 工业机器人 机器人动力学 机器人PID控制

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冗余度机器人动力学容错控制技术研究 被引量：1

4

作者 陈伟海 武桢 +1 位作者 丁希伦 张启先 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期726-730,共5页

就提高冗余度机器人动力学容错能力问题进行了研究 .通过优化关节力矩分配椭球 ,使得该椭球主轴长度的乘积尽可能大 ,从而动力学容错能力得到改善 .基于此 ,研究了故障状态下的关节力矩再分配算法和实时的动力学容错控制方案 .为了减小... 就提高冗余度机器人动力学容错能力问题进行了研究 .通过优化关节力矩分配椭球 ,使得该椭球主轴长度的乘积尽可能大 ,从而动力学容错能力得到改善 .基于此 ,研究了故障状态下的关节力矩再分配算法和实时的动力学容错控制方案 .为了减小故障造成的跟踪误差 ,对PID(ProportionalInteqratedDifferential)和变结构控制的仿真效果进行了对比 。 展开更多

关键词 机器人动力学 容错 控制 冗余度

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基于辛格式积分改进机器人动力学计算精度的研究 被引量：1

5

作者 王树新 刘又午 吴洪涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第5期72-74,共3页

建立机器人系统（非完整系统）动力学的正则方程。分析机器人动力学数值计算中的积分误差与误差累积的原因，将正则方程与辛格式积分密切结合，消除动力学计算的误差累积，保证计算精度。

关键词 机器人动力学 正则方程 辛格式积分 计算精度

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机器人动力学分析的完全笛卡尔坐标方法 被引量：1

6

作者 戈新生 刘松 张涌 《机械设计》 CSCD 北大核心 2001年第10期13-15,30,共4页

应用完全笛卡尔坐标的方法研究机器人动力学问题。这种方法是利用参考基点的笛卡尔坐标和参考基矢量的笛卡尔分量描述物体的位置与姿态。由于在提高计算效率方面的突出优点而受到重视。以空间五自由度机器人为例 ,通过仿真计算表明该方... 应用完全笛卡尔坐标的方法研究机器人动力学问题。这种方法是利用参考基点的笛卡尔坐标和参考基矢量的笛卡尔分量描述物体的位置与姿态。由于在提高计算效率方面的突出优点而受到重视。以空间五自由度机器人为例 ,通过仿真计算表明该方法在求解机器人动力学问题上是有效的。 展开更多

关键词 完全笛卡尔坐标 机器人动力学 多体动力学

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机器人动力学与控制主题论文序 被引量：2

7

作者 徐鉴 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期754-755,共2页

机器人动力学的研究是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节，也是形成机器人终极产品性能评价指标重要的科学依据，以往机器人的发展已经表明，多体系统动力学是机器人研发中不可或缺的基础力学理论。随着新型传动与驱动机构以及智... 机器人动力学的研究是所有类型机器人发展过程中不可逾越的环节，也是形成机器人终极产品性能评价指标重要的科学依据，以往机器人的发展已经表明，多体系统动力学是机器人研发中不可或缺的基础力学理论。随着新型传动与驱动机构以及智能与软物质材料的出现，可以预计柔性化、软性化、可变化、微型化和控制智能化将成为未来机器人发展的重要方向，使机器人的各种作动更接近生物体的仿生体，因此，以仿生为主要特征的刚柔耦合、柔软体和变形机器人对任务和环境的适应性强，其快速发展在一定程度上将促进机器人研究的步伐，同时，这种趋势和需求也将会使得机器人动力学和控制研究面临重大挑战。 展开更多

关键词 机器人动力学 控制智能化 多体系统动力学 专题 性能评价指标 变形机器人 人的发展 力学理论

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一种改进的机器人动力学参数辨识方法 被引量：11

8

作者 黎柏春 王振宇 +2 位作者 Alexey Demin 于天彪 王宛山 《中国工程机械学报》 北大核心 2015年第5期381-387,共7页

机器人动力学模型是机器人相关研究的基础,而动力学参数辨识是获得动力学模型的有效途径之一.针对机器人动力学参数的辨识问题,提出了由外关节向内关节逐一辨识的方法.并以傅里叶级数作为激励轨迹的基本函数形式,设计了关节激励轨迹.然... 机器人动力学模型是机器人相关研究的基础,而动力学参数辨识是获得动力学模型的有效途径之一.针对机器人动力学参数的辨识问题,提出了由外关节向内关节逐一辨识的方法.并以傅里叶级数作为激励轨迹的基本函数形式,设计了关节激励轨迹.然后利用粒子群优化方法 PSO(Particle Swarm Optimization),以最小化辨识系数矩阵的条件数为目标函数,优化设计了激励轨迹,以提高辨识过程中的抗干扰能力.最后在Simulink中借助SimMechanics模块仿真验证了文中方法的有效性,同时也验证了文中的激励轨迹优化方法可增强辨识过程的抗干扰能力,提高辨识精度. 展开更多

关键词 动力学模型 机器人动力学参数辨识 粒子群优化 SIMMECHANICS

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异构双腿行走机器人动力学建模与仿真 被引量：1

9

作者 傅莉 王斌锐 徐心和 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期617-620,共4页

为了实现异构双腿(人工腿和仿生腿)行走机器人的自立行走,并跟踪期望的轨迹,在仿生腿的膝关节处采用一种特殊的结构多轴闭链结构,但这种结构给系统建模带来了困难·针对这一闭链并含冗余坐标的完整系统的特点,采用罗司方程建立了异... 为了实现异构双腿(人工腿和仿生腿)行走机器人的自立行走,并跟踪期望的轨迹,在仿生腿的膝关节处采用一种特殊的结构多轴闭链结构,但这种结构给系统建模带来了困难·针对这一闭链并含冗余坐标的完整系统的特点,采用罗司方程建立了异构双腿行走机器人动力学模型,给出了异构双腿关节运动和力矩之间的关系以及动力学正逆问题的求解方法,并利用典型步态数据对所建模型进行了仿真计算·结果表明,此方法可以规避难以消解的约束方程,简化模型求解,为研究异构双腿行走机器人的运动、控制、感知等功能奠定了基础· 展开更多

关键词 机器人动力学 建模与仿真 异构 行走机器人 动力学模型 闭链结构 系统建模 完整系统 求解方法 关节运动 仿真计算 约束方程 模型求解 膝关节 逆问题 仿生 多轴 数据 步态

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六自由度并行机器人动力学模型及仿真 被引量：4

10

作者 方浩 周冰 +1 位作者 许珩 冯祖仁 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2000年第z1期138-140,共3页

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... 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。 展开更多

关键词 并行机器人 动力学模型 仿真

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HP6机器人运动学动力学分析及运动仿真研究 被引量：8

11

作者 殷际英 何立婷 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第3期189-191,共3页

提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优... 提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优化设计。 展开更多

关键词 机器人运动学 机器人动力学 运动仿真 D-H坐标变换 MATLAB

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机器人运动学和动力学的几何表示及其应用 被引量：1

12

作者 张连东 王德伦 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期95-98,102,共5页

应用现代微分几何的方法 ,分别将二自由度机器人的轨迹弧长和动能定义为黎曼度量指标。对黎曼曲面上的测地线和黎曼曲率进行了定量分析 ,利用曲面上的测地线和黎曼曲率的几何性质 ,提出基于测地线的最优轨迹规划方法和基于黎曼曲率的工... 应用现代微分几何的方法 ,分别将二自由度机器人的轨迹弧长和动能定义为黎曼度量指标。对黎曼曲面上的测地线和黎曼曲率进行了定量分析 ,利用曲面上的测地线和黎曼曲率的几何性质 ,提出基于测地线的最优轨迹规划方法和基于黎曼曲率的工作空间优化方法 ,并以平面 2 R机器人为例进行了实例计算。 展开更多

关键词 机器人动力学 黎曼曲面 测地线 黎曼曲率

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回转起重机吊重摆振的动力学模型与控制 被引量：20

13

作者 王帮峰 张瑞芳 张国忠 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第11期1214-1217,共4页

为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性 ,寻求抑制吊重摆振的控制方法 ,将回转起重机工作装置等效为开链机械手的形式 ,采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型 ,提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊... 为研究回转起重机回转作业中吊重的摆振特性 ,寻求抑制吊重摆振的控制方法 ,将回转起重机工作装置等效为开链机械手的形式 ,采用机器人动力学方法建立吊重摆振的动力学模型 ,提出了基于最优调节器理论的控制方案用以抑制回转作业中的吊重摆振。该方案通过 1个切换开关将 2个最优调节器结合起来分别控制吊重在回转运动中的切向摆振和到达目标位置后的摆振。研究结果表明 ,该控制方案可以实现吊重在回转运动中摆振最小 ,在到达目标位置后迅速静止的控制目的 ,具有良好的摆振抑制效果。 展开更多

关键词 振动控制 机器人动力学 吊重摆振 计算机仿真 回转起重机

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高速柔性并联平台的动力学分析 被引量：4

14

作者 张泉 周丽平 +1 位作者 金家楣 张建辉 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期27-37,共11页

在考虑轴向力影响下,对刚柔耦合3-PRR平面柔性并联平台进行了动力学建模,分析了柔性并联平台的动力刚化问题和屈曲行为。柔性并联平台由动平台、静平台和三根对称的柔性梁组成,运用拉格朗日法和假设模态法对系统进行了刚柔耦合动力学建... 在考虑轴向力影响下,对刚柔耦合3-PRR平面柔性并联平台进行了动力学建模,分析了柔性并联平台的动力刚化问题和屈曲行为。柔性并联平台由动平台、静平台和三根对称的柔性梁组成,运用拉格朗日法和假设模态法对系统进行了刚柔耦合动力学建模,并建立了柔性梁振动频率和轴向力之间的函数关系。Matlab仿真结果表明:柔性梁受到的轴向力和动平台的速度及位形相关,当柔性梁受轴向拉力时,出现动力刚化现象,固有频率增加;当柔性梁受轴向压力时,出现动力柔化现象,固有频率减小;当轴向压力增加达到极限值时,柔性梁会发生屈曲行为。模态试验和不同速度下的轨迹控制实验验证了所建动力学模型和理论分析的正确性。 展开更多

关键词 机器人动力学 柔性并联平台 动力刚化 屈曲行为

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舰载垂直装填机械动力学建模与仿真研究 被引量：1

15

作者 瞿军 刘为 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1726-1729,共4页

将舰载垂直装填机械看作机器人开链机械手系统,采用虚拟杆件原理,将载舰和吊臂末端与吊缆的连接处看作装填机的两个机械臂,利用机器人动力学建模原理,并在海上风浪条件下,建立了舰载垂直装填机械的动力学模型。然后对该模型进行了相应... 将舰载垂直装填机械看作机器人开链机械手系统,采用虚拟杆件原理,将载舰和吊臂末端与吊缆的连接处看作装填机的两个机械臂,利用机器人动力学建模原理,并在海上风浪条件下,建立了舰载垂直装填机械的动力学模型。然后对该模型进行了相应的优化,为使之更加直接和有效地描述吊重的摇摆状况。最后,利用Matlab仿真软件,对该模型在多种海况下吊重的摇摆进行了动态仿真分析,结果表明,对于较高海情条件下的装填作业,必须有防摇控制措施,以确保舰载武器装填的安全性和快速性。 展开更多

关键词 舰载垂直装填机械 机器人动力学 虚拟杆件 仿真

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4-RRR冗余并联机器人驱动力优化 被引量：16

16

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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冗余度操作臂动力学方程简化及载荷独立性分析

17

作者 曲艳丽 过广韬 +1 位作者 王迎春 姜彤 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 1999年第6期468-469,共2页

综合近年来国内外一些学者对冗余度操作臂动力学的研究，推导出经实践证明行之有效的冗余度操作臂动力学方程的简化形式，并对雅可比广义道的载荷独立性进行了分析，为操作臂的设计及实时控制提供了新思路．

关键词 机器人动力学 冗余度 操作臂 载荷 动力学方程

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机器人无力传感器主动柔顺控制研究 被引量：11

18

作者 宋吉来 曲道奎 +1 位作者 徐方 邹风山 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期159-166,共8页

针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简... 针对机器人系统对柔顺性、安全性的要求,提出了一种基于电机电流的机器人主动柔顺控制方法,并采用硅片传输机器人进行拖曳式示教和碰撞保护实验。首先通过磁场定向控制(field oriented control,FOC)将永磁同步电机的转矩模型化为较为简单的形式,同时机器人的动力学模型也可根据硅片传输机器人特殊的构型及关节耦合关系而大大简化。然后将永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型结合,设计扰动观测器,进行基于电流模型的转矩检测。最后将转矩观测器与力/位混合控制结构结合,实现基于电机电流的机器人主动柔顺控制,并在硅片传输机器人进行实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。与传统机器人主动柔顺控制方法相比,该方法不需要额外的传感器,成本低廉,不降低机器人自身刚性,具有广泛的适用性。 展开更多

关键词 主动柔顺控制 机器人动力学 关节转矩控制 转矩观测器 电机转矩模型 碰撞保护

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基于混合遗传算法的机器人改进摩擦模型辨识 被引量：14

19

作者 张铁 胡亮亮 邹焱飚 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期801-809,854,共10页

为了解决机器人运动过程中库伦+黏性摩擦模型不能真实反映关节摩擦的非线性特性的问题,采用改进Stribeck摩擦模型对机器人关节摩擦进行建模,提出基于混合遗传算法与余弦轨迹的模型参数辨识方法.采用不同的余弦轨迹对机器人关节进行激励... 为了解决机器人运动过程中库伦+黏性摩擦模型不能真实反映关节摩擦的非线性特性的问题,采用改进Stribeck摩擦模型对机器人关节摩擦进行建模,提出基于混合遗传算法与余弦轨迹的模型参数辨识方法.采用不同的余弦轨迹对机器人关节进行激励,利用已知的机器人动力学方程确定关节摩擦力矩,从而建立机器人关节速度与关节摩擦力矩之间的映射关系,并利用模拟退火混合遗传算法对摩擦参数进行辨识.为了验证所提方法的有效性,以多关节串联型机器人为研究对象,进行摩擦参数辨识实验.实验结果表明,与传统的库伦+黏性摩擦模型相比,改进的Stribeck摩擦模型可以减少17.7%~33.6%的关节力矩计算误差,并能够进一步提高机器人动力学模型的准确性. 展开更多

关键词 机器人动力学模型 关节力矩 Stribeck摩擦模型 混合遗传算法 参数辨识

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海洋平台导管架清洗机器人步态研究 被引量：4

20

作者 张建新 张兴会 +1 位作者 王仲民 张志利 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第4期250-252,共3页

针对海洋平台导管架结构的复杂性与工作环境的特殊性,研制了一种8自由度的海洋平台导管架清洗机器人,该清洗机器人具有沿导管架空间进行攀爬及定位功能,通过夹持机构携带高压水射流喷枪来实施对导管架的清洗。基于该清洗机器人的构型特... 针对海洋平台导管架结构的复杂性与工作环境的特殊性,研制了一种8自由度的海洋平台导管架清洗机器人,该清洗机器人具有沿导管架空间进行攀爬及定位功能,通过夹持机构携带高压水射流喷枪来实施对导管架的清洗。基于该清洗机器人的构型特征与机器人动力学原理,采用大功率关节分时单步驱动与小功率关节多轴联动相结合的控制策略,进行了机器人在导管架上的运动规划。利用Matlab语言对清洗机器人在导管架上的行走步态进行了仿真,详细分析了机器人在攀爬过程中各关节的扭矩与功率间的变化关系。 展开更多

关键词 清洗机器人 导管架 机器人动力学 运动规划 步态分析

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