提高柔性空间机器人承载能力的结构参数规划

在柔性空间机器人实现预定的运动任务，机器人各杆的运动规律不变，同时机器人末端由于弹性变形引起的运动误差不超过规定误差的情况下，规划机器人系统的结构参数，使机器人系统的质量在各杆之间进行更合理的分布，尽量减少机器人本身总质量，从而提高柔性机器人的载荷质量比。给出了一空间４Ｒ 机器人的数值算例，数值模拟结果表明了这一方法是非常有效的。     

弹性并联机器人输入运动规划

本文研究了弹性并联机器人的输入运动规划方法。本方法以机器人平台的输出运动误差为目标，规划机器人的输入运动。数值例结果表明，这种规划方法可以显著降低机器人输出运动误差。     

管道检测机器人动力学及流场分析研究

管道检测机器人在管内运动产生的流场及受力情况是研究在线管道机器人的基础。该文运用牛顿力学与CFD软件结合的方法进行流场数值计算，分析不同介质对机器人运动产生的不同影响，在理论与仿真实验的基础上进行了详细的分析与研究，结果表明前后端面产生的压差驱动力对管道机器人运动的主导作用。     

平面3R冗余度机器人进行避障规划时的混沌

通过仿真及混沌数值分析法中的相图法和最大Lyapunov指数法，以平面3R刚性冗余度机器人为研究对象，对基于分解运动控制的机器人末端重复跟踪工作空间内的封闭路径并进行避障规划时的自运动中的混沌现象进行了研究。研究表明：基于分解运动速度控制方法求解冗余度机器人运动学逆解时，其自运动是规则的周期运动，而基于分解运动加速度控制方法求解冗余度机器人运动学逆解时，其自运动是混沌的。     

冗余驱动消减弹性并联机器人振动的研究

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。     

单足跳跃机器人动力学建模与仿真

针对跳跃机器人在整个运动过程中，系统所受约束不断发生变化，导致了系统动力学模型的复杂化问题，对单足跳跃机器人进行运动学分析，建立了机器人在着地阶段和腾空阶段的动力学模型，对动力学模型进行了数值仿真，验证了动力学方程的正确性，为机器人结构优化设计和运动控制提供了理论依据。     

柔性冗余度机器人考虑抑振的力矩优化算法

利用拉格朗日乘子法对柔性冗余度机器人考虑抑振的关节力矩优化进行了研究。应用模态理论研究了柔性冗余度机器人振动控制的原理，分析了自运动对机器人振动的影响，把主动控制思想应用于柔性冗余度机器人振动的控制中，通过规划自运动构造出合适的模态控制力对机器人的振动进行主动抑制。在此基础上利用拉格朗日乘子法，提出了一种在满足抑振的同时进行机器人关节力矩优化的方法，数值仿真验证了本方法的有效性。     

柔性冗余度机器人运动规划的新方法——冗余位形法

研究了柔性冗余度机器人的运动规划。在保证机器人实现预定运动任务的条件下,充分利用机器人的冗余特性,提出了冗余位形的新概念以及相应的冗余位形规划策略,通过优化机器人关节初始位形和自运动,大大降低了柔性机器人末端运动误差。给出了空间4R机器人的数值算例,与现有方法比较,该规划方法优势十分明显,取得了新的突破。     

7自由度自动铺丝机器人参数化的自运动流形

提出了一种分析冗余自由度机器人运动学逆解的自运动流形方法。对冗余自由度机器人工作空间中的点,根据关节空间流形和工作空间流形之间的映射关系,采用点的自然坐标作为独立的运动参数来分析冗余自由度机器人的自运动流形,然后把所提出的方法应用到7自由度自动铺丝机器人的自运动流形分析中,得出7自由度自动铺丝机器人的自运动流形。把采用参数化分析方法得到的7自由度自动铺丝机器人的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线进行对比,结果发现,采用参数化的分析方法得到的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线高度吻合,所以采用参数化的分析方法来求解冗余自由度机器人的自运动流形,是求解冗余自由度机器人运动学逆解的一种有效方法。     

平面串联型冗余度机器人的混沌运动研究

基于反馈线性化控制理论推导出对应于冗余度机器人零空间中的杆件自运动的零动态方程；以平面3R、4R刚性冗余度机器人为研究对象，通过几种分析混沌的数值方法，找到了该类平面串联型运动冗余机器人的自运动状态与其零空间中的矢量的关系的统计规律。该规律的发现为冗余度机器人的控制设计、避障规划等提供了重要依据。     

移动机械臂的输出跟踪控制

移动机械臂通常由移动机器人和装在移动机器人上的机械臂组成。它既具有移动机器人的可移动性又具有机械臂的操作灵活性,有极高的实际应用价值。本文针对由二轮驱动的移动平台和二连杆机械臂组成的移动机械臂的输出跟踪问题,利用滑模控制原理为其设计了动态滑模控制器。首先给出了移动机械臂的简化动态模型,然后通过微分同胚和输入变换将其分解为4个低阶子系统,并给出了其输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法。仿真实验表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振。     

平面冗余与非冗余并联机器人工作空间图谱的比较研究

并联机器人的结构参数决定其工作空间的特性。本文对并联机器人的杆件尺寸参数采用无量纲处理方法,建立了平面冗余与非冗余并联机器人的结构参数与工作空间形状的函数关系,绘制了两者基于无量纲参数的工作空间图谱,比较了两类工作空间的特点与优缺点,为并联机器人的机构设计提供了系统的参考依据。     

空间4R冗余度机械臂容错空间分析

针对空间4R冗余度机械臂活动关节工作空间进行了定量研究,并且对其容错空间做了进一步探讨。首先推导出空间4R冗余度机械臂不同关节锁定时工作空间的解析表达式,并且根据表达式对工作空间进行了三维造型;然后,进一步分析了机械臂的D-H参数对工作空间的影响;最后,给出3 sigm a型机械臂容错空间的计算方法及三维造型,分析了其容错空间的影响因素。研究结果表明:当机械臂结构参数一定时,一个活动关节(关节2)在一定范围内锁定,工作空间不变,并且此锁定范围与结构参数一一对应;机械臂的臂长之和一定时,各机械臂长度越接近,机械臂的工作空间越大;机械臂关节2偏置的存在使机械臂工作空间不会出现薄壳,另一活动活动关节(关节3)的偏置的存在也可以增大工作空间;关节工作空间增大,容错空间也会相应增大。     

汽车自动驾驶机器人变速杆操纵机械手的设计与控制

汽车自动驾驶机器人变速杆操纵机械手的设计,其机械手可以沿X、Y轴两个方向移动,通过步进电机的驱动,机械手可以执行汽车变速器的各个换档动作,换档快速、平稳,挡位变换准确。控制系统采用工控机和驱动卡相结合,满足了控制的精度与速度,能够有效地实现汽车自动驾驶机器人对变速器的操纵要求。     

Kinematics of a star-triangle planar parallel manipulator

This paper addresses kinematics of a 3 degree-of-freedom (DOF) planar parallel manipulator called Star-Triangle manipulator. The manipulator has good accuracy and a relatively large singularity-free workspace. First, position analysis of the manipulator is implemented indicating that both the inverse and forward position problems of the manipulator have only one solution. Then, velocity and singularity analyses of the manipulator are carried out and its isotropic configurations are identified using two Jacobian matrices. Based on the isotropic conditions, the workspace of manipulator is determined geometrically and it is shown that all points in the workspace are free of singularities. At last, kinematic accuracy of the manipulator is investigated on the workspace through a kinematic conditioning index (KCI).     

新型激光切割并联机床的工作空间研究

提出了一种新型激光切割并联机床.在其位置逆解的基础上,通过边界搜索法获得了并联机床的工作空间,探讨了其结构参数对工作空间的影响.最后研究了并联机床的灵活性.研究表明该机床具有较大的工作空间且在有效的工作空间内不产生奇异,是一种理想的应用于激光切割的并联机床.     

一种六自由度机械手的运动学分析

讨论了一种六自由度排爆机械手运动学问题,利用D-H坐标变换方法来建立了机械手的运动学数学模型和目标矩阵,利用MATLAB强大的符号运算功能,对方程进行求解,得出正逆运动学的解。通过正运动学的解,可以得出了解机械手各关节在执行任务时的运动轨迹;而逆运动学的解则可以求出机械手要到达某一位姿机械手各关节的扭角。运动学分析也为今后实现机械手的自动控制提供了设计参数。     

5_DOF取皿机械臂设计与虚拟样机仿真

根据微生物培养过程中需对培养皿抓取和分拣的工作要求,设计了一款5自由度小型机械臂,通过UG软件建立其三维模型。利用D-H法建立其连杆坐标系并作运动学分析。采用MATLAB建立机械臂数学模型并对其工作空间进行分析与验证。将该三维模型导入到ADAMS软件中进行运动学/动力学仿真分析,得出机械臂各关节角速度、力矩等参数曲线,仿真结果可为该机械臂的物理样机制造与取放皿操作实验提供参考。     

Model-based reference trajectory generation for tip-based learning controller

The non-minimum phase characteristic of a flexible manipulator makes tracking control of its tip difficult The level of the tip tracking performance of a flexible manipulator is significantly affected by the characteristics of the tip reference trajectory as well as the characteristics of the flexible manipulator system This paper addresses the question of how to best specify a reference trajectory for the tip of a flexible mampulator to follow in order to achieve the objectives of reducing tip tracking error, residual tip vibration, and the required actuation effort at the manipulator joint A novel method of tip-based learning controller for the flexible manipulator system is proposed in the paper, where a model of the flexible manipulator system with a command shaping filter is used to generate a smooth and realizable tip reference trajectory for a tip-based learning controller     

一种七自由度机械臂的研制

冗余度机器人相比较非冗余度机器人具有消除不可避免的奇异位形、躲避任务空间障碍、克服关节运动极限等优点。介绍设计了一种新型的七自由度机械臂,其结构设计是在6R机械臂的基础上增加一个自由度,是一种典型的冗余度机械臂。阐述了该机械臂的结构设计标准,并在此基础上构建各连杆坐标系,计算了主要部件的转动惯量并据此选择了电机和谐波减速器,最后在有限元分析软件ANSYS中对关键部件进行了有限元分析。仿真结果表明,所设计的部件性能达到设计要求。