移动式救援机器人的鲁棒控制问题研究

针对移动式救援机器人系统参数存在误差时的控制问题,基于雅克比矩阵概念与欧拉-拉格朗日方法,建立了移动式救援机器人系统的运动学模型与动力学模型;其次,设计了移动式救援机器人系统转铰空间内的逆动力学控制算法,并分析了系统的运动学与动力学模型存在误差时,对于逆动力学控制算法的影响;接着,为了克服这种影响,引入鲁棒控制思想,设计了新的鲁棒-逆动力学控制算法,利用李雅普诺夫函数证明了控制算法的稳定性。仿真结果表明:新设计的鲁棒-逆动力学控制算法有效地消除了系统不确定性的影响,具有很好的鲁棒性。     

移动式救援机器人的转铰空间轨迹跟踪控制问题研究

首先,本文利用雅克比矩阵概念与拉格朗日乘子方程,分别建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型,并以系统的动力学模型为基础。其次,为实现对移动式救援机器人转铰空间轨迹的跟踪控制,分别设计了基于转铰空间的PD控制算法和逆动力学控制算法。最后,利用Matlab软件,对所得到的运动学、动力学模型与控制算法进行了仿真验证。     

移动式救援机器人机械手臂的自适应控制问题

分析了移动式救援机器人系统参数存在误差时,其机械臂工作端轨迹的跟踪控制问题。首先基于雅可比矩阵概念与欧拉-拉格朗日方法,建立了移动式救援机器人系统的运动学与动力学模型。然后,分析了系统的运动学与动力学模型存在误差时,对于逆动力学控制算法的影响,为了克服这种影响,引入了参数在线识别算法-自适应控制,设计了新的自适应-逆动力学控制算法。最后,通过计算机数值仿真,验证了设计的自适应-逆动力学控制算法的有效性。     

柔性机器人的协调操作及其逆动力学控制算法

柔性协调机器人系统是一个含柔性机器人内部各杆之间,运动协调约束条件和动力协调约束条件之间,柔性机器人与负载之间,以及柔性机器人之间高度耦合的复杂非线性系统,无论在动力学建模,还是控制算法方面都要比刚性协调机器人困难得多。通过对刚、柔性机器人协调操作系统本质特性的比较,利用有限元法和Lagrange方程建立了柔性协调机器人系统的动力学模型,并以系统逆动力学任务为目标,提出了通过校正机器人名义刚性运动来达到提高系统位姿控制精度的预测校正控制算法,成功给出了平面两3R柔性臂机器人协调操作刚性负载的仿真算例。     

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点（ZMP—the Zero-Moment Point）方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。     

KUKA IR 662/100型机器人机构学分析及动力学实验研究

本文结合KUKA IR 662/100型机器人,系统地分析了它的传动机构、平衡机构、工作空间;给出了用中间坐标系进行快速坐标变换的六自由度全转动机器人运动学,正、逆问题的解析解,利用L氏方程对前三个关节建立了动力学模型,提出了动力学模型的参数辨识方法,并给出了用系数参数表示的机器人逆动力学问题的快速算法,最后,对该机器人的动力学特性进行了实验验证。     

具有关节柔性和臂柔性的机器人操作受限物体的动力学建模

针对具有柔性关节和柔性臂的机器人操作受作业环境约束这种情况,基于绝对坐标建立了系统的动力学模型。根据物体与作业环境的约束关系,推导出系统的正动力学模型。以期望的被操作物体的轨迹和所期望的物体与环境的作用力为边界条件,推导出了系统的逆动力学模型。对于给定的任务,所提出的逆动力学模型可求出柔性机器人的理想输入。而所提出的正动力学模型可用于数值仿真。通过对具有三柔性关节和三柔性臂的机器人臂进行仿真,验证了该方法的有效性。     

单自由度关节型机器人机械负载动力学模拟实验平台设计

采用2台直流电机直接同轴相连的方式,建立关节型机器人单自由度机械负载动力学模拟装置,并对此装置进行了介绍.运用基于速度跟踪的控制算法对负载电机实施控制,与基于机械负载逆动力学模型的控制算法相比,能使模拟效果得到提高.最后给出了Simulink下的仿真结果,仿真结果证明了该设计的可行性和有效性.     

码垛机器人的动力学仿真及控制研究

动力学是高速码垛机器人设计过程中必须考虑的问题,但要建立机器人精确的动力学模型比较困难.通过UG建立机器人实体模型,并将其导入ADAMS,在仿真环境中调整相应参数,得到机器人的动力学仿真模型,再利用SIMULINK建立控制框图,通过两者的结合进行机器人控制系统仿真.机器人控制算法采用基于CMAC与PID的复合控制,仿真结果表明该复合控制算法可有效地用于机器人实时控制.与传统PID控制算法相比较,机器人的响应速度、控制精度,鲁棒性等动态特性得到了明显的提高.     

自主移动式机器人运动自动控制技术研究

针对传统控制方法一直存在对机器人运动控制效率低、稳定性差的问题,提出基于双向插补分析的自主移动式机器人运动自动控制技术。通过对机器人控制系统进行线性化分析,构建机器人运动控制动力学模型,并采用双向插补方法分析机器人运行路线及姿态,实现对自主移动式机器人运动自动控制。     

空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。     

应用欧拉角表达步行机器人系统的机械模型

步行机器人作为一种载运工具适应地况能力强,结构复杂,运动控制难。实现类人型机器人动态行走,必须对机器人进行动力学建模、步态设计和稳定姿态控制算法设计。其中,数学模型的建立一直是一个机构学难题, 在类人型机器人研究中起着重要作用。讨论了应用欧拉方程建立步行系统的机械模型,提出了一些简化条件,然后用欧拉方程表达了构件的旋转和线运动及关节处的力矩模型,并在此基础上研究了定常步行时简化步行机器人的运动方程式,为进一步研究定常步行机器人甚至变步长机器人的运动学提供了又一理论工具。     

On the improvement design of dynamic characteristics for the roller follower of a variable-speed plate cam mechanism

Without modifying the cam contour, a cam mechanism with a variable input speed trajectory offers an alternative solution to flexibly achieve kinematic and dynamic characteristics, and then decrease the follower’s residual vibration. Firstly, the speed trajectory of cam is derived by employing Bezier curve, and motion continuity conditions are investigated. Then the motion characteristics between the plate cam and its roller follower are derived. To analyze the residual vibration, a single degree of freedom dynamic model of the elastic cam-follower system is introduced. Based on the motion equation derived from the dynamic model, the residual vibration of the follower is yielded. The design procedure to improve the kinematic and dynamic motion characteristics is presented and two design examples with discussions are provided. Finally, the simulations of the kinematic and dynamic models by ADAMS are carried out and verified that the design models as well as the performances of the mechanism are feasible.     

基于自适应反演滑模控制的AUV水平面动力定位方法

自主水下航行器(AUV)是一种高度耦合的强非线性系统,传统的定位方法采用解耦线性化模型,很难保证控制品质。本文针对未知海流作用下AUV的非线性水平面运动模型,充分利用其运动学和动力学模型的特性,提出了基于自适应反演设计方法的AUV水平面动力定位算法,在线估计海流速度。仿真结果验证了跟踪控制系统的全局渐进稳定性,及对有界外部扰动的鲁棒性。     

一种四轮驱动全方向移动机器人的动力学建模

研究了一种基于双轮驱动座结构的全方向移动机器人动力学建模问题.首先根据机器人的结构特征研究了单个双轮驱动座的正运动学和反运动学问题,在此基础上推导出了双轮驱动座的正反向动力学方程,最后,根据双轮驱动座的运动学和动力学方程,建立了四轮驱动全方向移动机器人的运动学和动力学模型,并对模型的特点进行了分析.     

轮式移动机器人的反步轨迹跟踪控制

在建立轮式移动机器人运动学和动力学模型的基础上,结合反步设计法,将动力学问题反步为运动学问题,设计了具有全局渐近稳定的轨迹跟踪控制律。该控制律由机器人的两驱动电机的力矩组成,简洁且易于实现。利用Lyapunov函数对控制系统进行了稳定性分析,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和精确性。     

平面机构运动误差分析的序状态变量法及其自动生成

以有序单开链为基本结构单元，以单开链约束与机械结构网络约束为基础，提出了机构运动误差分析的序状态变量法。其数学模型与平面机构结构学、运动学及动力学模型相协调，使误差方程含未知变量数目最少，且便于计算机自动生成和误差综合建模，还编制了相应的通用软件ＫＥＡＰＬ。给出了二环、三环机构的典型算例。     

基于SOPC的自寻迹切割机器人运动控制系统研究

针对自寻迹移动切割机器人控制为非完整系统控制的特点,构建了机器人运动模型,并分析了其运动规律,设计了一种基于可编程片上系统(SOPC)技术的切割机器人运动控制系统.该系统以EP3C55芯片为控制核心,采用模糊控制策略实现了切割机器人的运动控制.实验结果表明,该控制系统运行平稳,控制响应快,能够满足切割机器人的实时控制的...     

Adaptive Trajectory Tracking Control for a Nonholonomic Mobile Robot

As one of the core issues of the mobile robot motion control, trajectory tracking has received extensive attention. At present, the solution of the problem only takes kinematic or dynamic model into account separately, so that the presented strategy is difficult to realize satisfactory tracking quality in practical application. Considering the unknown parameters of two models, this paper presents an adaptive controller for solving the trajectory tracking problem of a mobile robot. Firstly, an adaptive kinem...     

空间刚柔耦合并联机构的逆动力学建模与控制

为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先,利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型,它考虑了各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并能描述柔性梁的大范围非线性弹性变形。然后,通过分析刚柔耦合动力学模型在求解过程中出现的相容性问题,结合自然坐标法与理想运动学模型,提出了瞬态刚体校正法并求出逆动力学模型的稳定数值因果解。最后,基于该数值解构建并联机构的非线性控制策略,通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。仿真与实验结果表明:逆动力学方程组的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8;与刚性并联机构的控制方法相比,该方法在圆形轨迹下的最大跟踪误差降低了0.465mm,圆度误差降低了0.416mm。结果表明:该求解方法解决了闭链机构多体动力学方程的违约问题,有效地改善了系统的综合收敛性能,所构建的控制策略提高了并联机构的轨迹跟踪精度。