机械手的自适应线性控制器

本文对机械手的位置和速度提出了一种新的控制方法,该方法是对机械手的每个关节都使用一个自校正控制器。一个复杂的机械手系统是由一系列差分方程描述的,模型的参数是根据使方程误差的平方和最小,由递推算法在线确定。根据机械手的差分模型和选择一个合适的性能指标,设计每个关节的自适应控制器。利用参数的估值,在线计算控制器增益。仿真结果表明了该算法的可行性,并讨论了在其某些方面的实现问题。     

基于ADAMS的搬运机械手运动学及动力学仿真分析

基于虚拟样机技术,利用ADAMS软件对搬运机械手进行建模,并对其进行运动学及动力学仿真,检查机械手在运动工作过程中的正确性和准确性。同时获得各部件的运动学及动力学相应曲线,分析机械手结构设计及其受力情况是否合理,为机械手设计提供参考。     

五指形仿人机械手的设计与实现及示教

设计和实现了一个具有五个手指和手掌的仿人机械手（以下简称仿人机械手）,并利用数据手套对其进行了示教,使其能有效地完成复杂的作业。首先,以现有的仿人机械手研究成果为基础,对仿人机械手进行了优化设计和实现;然后,以数据手套为示教源,对仿人机械手示教模型进行了研究,采用D-H变换矩阵建立了仿人机械手的逆向运动学,解决了示教运动映射问题。最后,利用仿人机械手进行了若干作业实验,实验结果证明了仿人机械手及其示教模型的正确性。     

七自由度番茄收获机械手动力学研究

在番茄收获机械手动力特性优化控制的研究中,采用Lagrange法,建立了七自由度番茄收获机械手的动力学模型,获得了机械手力、质量和加速度以及力矩、转动惯量和角加速度之间的关系,并得到了机械手在完成指定运动时各关节驱动器所需要的驱动力(力矩).利用Pro/E和ADAMS建立了机械手的虚拟样机,分别在MATLAB和ADAMS中进行了动力学仿真.结果表明,利用动力学模型与虚拟样机得到的各关节作用力(矩)均呈规律性变化,除关节2和关节4外,各关节力(矩)值是相同的.两种方法得到的关节2和关节4力(矩)的最大相对误差为3.76％,验证了动力学模型的正确性和虚拟样机的可靠性,为番茄收获机械手轨迹跟踪控制提供了动力学模型和基于虚拟样机的被控对象,并为优化设计提供了依据.     

一种微细零件上下料机械手的设计与仿真

针对研制一种微细零件的CNC加工装备,提出了能快速反应的移动机械手的总体方案,实现仿人动作。基于多体系统运动学理论和齐次变换矩阵,建立了机械手的运动学模型,得出了机械手末端的向量方程,并在此基础上利用蒙特卡洛法求解上下料机械手的工作空间。对机械手的结构进行了适当简化后,将所建立的三维模型导入到Adams软件中进行运动学仿真,得到了机械手卜任意一点的位移、速度和受力等方面的分析曲线,对机械手控制的实现及物理样机的制作奠定了基础。     

机械手的运动学分析及在屏幕贴合中的应用

在机械手屏幕贴合项目中,以6关节机械手RV-2F为研究对象,分析结构和连杆参数,采用改进D-H法建立各连杆坐标系和机械手的运动学方程;运用MATLAB Robotics Toolbox建立RV-2F机械手模型,进行关节空间轨迹规划与仿真,实现并分析机械手高速运行的平稳性,满足应用要求。     

一种基于旋转体的摄像机定位方法

基于旋转体的摄像机定位是单目合作目标定位领域中的涉及较少并且较为困难的一个问题,传统的基于点基元、直线基元及曲线基元的定位方法在用于旋转体定位过程中都存在相应的问题.文中设计了一种由4个相切椭圆构成的几何模型,该模型环绕于圆柱体表面,利用二次曲线的投影仍然是二次曲线的特性和椭圆的相应性质能够得到唯一确定模型位置的3个坐标点,从而将旋转体定位问题转化为P3P问题.在对P3P的解模式区域进行分析后,推导了根据模型上可视曲线的弯曲情况来确定P3P问题解模式的判别方法,并给出证明过程.仿真实验表明了这种模型定位方法的有效性.最后利用这个模型引导机械手完成目标定位的实验.     

基于解析法和遗传算法的机械手运动学逆解

研究优化机械手轨迹规划问题,机械手运动时要具有稳定性避障性能。针对平面3自由度冗余机械手优化控制问题,建立机械手的结构模型。提出用解析法和遗传算法相结合满足具有计算量小和适应性强的特点。在给定机械手末端执行器的运动轨迹,按着机械手冗余自由度,运动轨迹上每个点对应的关节角有无穷多个解。而通过算法可以找到一组最优的关节角,可得到优化机械手运动过程中柔顺性和避障点。仿真结果表明,该算法可以快速收敛到全局最优解,可用于计算冗余机械手运动学逆解,并可实现机器人的轨迹规划和避障优化控制。     

考虑起止加速度的不确定机械手鲁棒控制

在机械手的点到点运动中,起始加速度和终止加速度过大都会导致较大的瞬时控制力矩,易对机械手造成损伤同时使系统不稳定。针对这个问题并考虑机械手系统的非参数不确定性,提出了合理的解决方案。首先选择了一种零起始和零终止加速度的期望轨迹曲线,基于跟踪误差设计滑模函数,同时设计PI控制器和反演控制器,最后证明了闭环系统的稳定性。利用二自由度机械手模型进行仿真实验,仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

绳驱动纱筒抓取仿生机械手设计

针对纱筒上下料对人力过度依赖的问题,在研究仿生学手指基础上,构建面向智能制造的纱筒抓取仿生机械手。首先,采取模块化设计思想,设计适合纱筒抓取的仿生机械手结构模型,并选择绳索传动作为驱动方式;其次,详细分析仿生机械手的组成及其抓取原理,运用D-H坐标法,实现机械手指坐标系和手指基座坐标系之间变换,推导机械手末端位置方程,得到最优抓取姿态;最后,利用有限元软件,建立三维欠驱动仿生机械手模型并对其进行虚拟装配与运动仿真分析,以验证机械手抓取纱筒的可行性和稳定性,形成机器人智能抓取仿生机械手的关键技术。     

轮式移动平台两构形间运动变换对机械手的影响

本文研究了连接轮式移动平台两构形的3种路径对机械手的影响．指出需要逆路径连 接的构形在规划移动机械手两构形时应尽量避免使用,对机械手来说移动平台的最好构形应 处于能用直接路径连接的区域内,在进行移动机械手协调规划时不应忽略这点,并为移动机 械手优化准则的提出奠定了基础．     

A new spatial hyper-redundant manipulator

This work presents a novel hyper-redundant manipulator. Such a manipulator is built with a variable number of tandem-assembled modules. Each module consists of a 3-dof parallel manipulator with asymmetric extremities in which moving platform possesses mixed motions with respect to the base platform. The manipulator's architecture is so simple that the forward position analysis is presented in closed-form solution, more specifically, in echelon-form solution. On the other hand, the velocity and acceleration analyses are carried out using the theory of screws. Finally, a case study consisting of solving the kinematic analysis of a 30-dof hyper-redundant manipulator is presented.     

机器人灵活性表示及冶钢-弧焊-Ⅰ型工业机器人工作空间灵活度分析

本文提出了用机器人操作器末杆的自转角灵活度及两个互相垂直的主截面内的灵活度的组合,来表示机器人对给定工作点的灵活性的方法。这种方法直观、方便,易于求解和应用.用它研究具有结构条件限制的机器人操作器工作空间灵活度时,发现在工作空间里,存在有不同灵活度的区域,曲线或曲面.本文还特别提出了工具(夹具)的预置位姿的概念,并以 5R 操作器为例,充分证明了预置位姿的改变.可以在操作器灵活度不变的条件下大大改善机器人的工作可能性。     

On the determination of boundaries to manipulator workspaces

The accumulation of two independent, broadly applicable formulations for determining the boundary to manipulator workspaces, presented elsewhere, are compared in this paper. Insights gained from one method are used to explain behavior exhibited in the other. Results are also compared and validated. A numerical formulation based on continuation methods is used to map curves that are on the boundary of a manipulator workspace. Analytical criteria based on row rank deficiency criteria of the manipulator's analytical Jacobian are used to map a family of one-dimensional solution curves on the boundary. The other formulation, based on a similar rank-deficiency criteria, yields analytic boundaries parametrized in terms of surface patches on the boundary. Results concerning the applicability of the numerical method to open- and closed-loop systems are compared with those limited to the open-loop for the analytical method. Conclusions regarding the behavior of the manipulator on geometric entities characterized by singular curves, higher-order bifurcation points, and surfaces inside the workspace are drawn. Applicability of both methods and their limitations are also addressed.     

蠕动爬行攻泥机构工作特性的有限元分析

针对水下攻泥机器人蠕动爬行攻泥机构的结构与工作机理，建立了适当的有限元计算 模型，进而通过弹塑性有限元计算，分析了攻泥机构直行攻泥时与土相互作用的工作特性， 阐明了攻泥机构在前进过程中限位块导致的土体局部弱化区对其工作特性的影响程度．综合 分析计算与模型试验结果，建议了攻泥机构直行攻泥所必须的条件．     

基于自适应模糊补偿的机械臂复合控制策略

针对刚性机械臂存在摩擦和扰动等不确定因素给轨迹跟踪控制带来的困难,本文基于李亚普诺夫稳定性理论,给出了一种机械臂的自适应控制方案．该方案针对机械臂的标称部分,采用计算力矩的方法设计相应的控制量,在此基础上,构造模糊系统逼近摩擦得到补偿控制量,并针对随机扰动的上界设计反馈控制率,以克服扰动带来的影响,保证系统的稳定性．仿真结果表明,该复合控制对于具有不确定性摩擦以及扰动的机械臂轨迹跟踪问题效果良好．     

软腔体柔性机械臂的T-S模糊建模方法的研究

提出一种利用T-S模糊模型的柔性机械臂建模方法;柔性机械臂是一个高度复杂、高度非线性、高度耦合的非线性时变系统,而模糊模型本质上是一种非线性模型,可以任意精度逼近任何非线性系统;利用减法聚类算法离线辨识了T-S模型的前件参数,同时利用最小二乘法求得了T-S模型的后件参数;最后将模型的仿真结果和实验结果进行了对比分析,验证了模型的准确性;由此表明,柔性机械臂T-S模糊建模方法是有效的,它具有模糊模型的特点,可以任意精度逼近任何非线性系统,为柔性机械臂的模糊建模和下一步研究提供了理论指导及重要的前提条件.     

一种适合嵌入式系统实现的机构臂位置逆解算法与实验研究

提出一种适合嵌入式系统实现的空间串联机械臂位置逆解算法，对冗余及非冗余串联型机械臂问题均有效，建立过程规范简单，很容易用于机械臂的嵌入式控制器开发而且对嵌入式控制器的资源占用很少．文中列出部分算法仿真结果及基于多款微控制器平台测试获得的实验数据，对基于这种方法进行机械臂控制开发嵌入式控制系统具有重要指导意义．     

Intelligent Control for Manipulators with Moving Bases

Much research has recently been dedicated to the control of manipulators (rigid, flexible or with flexible joints) on stationary bases. To enlarge the workspace of manipulators, to avoid obstacles or singularities, and to open new application areas, a new generation of robots has been created. Among them is the mobile manipulator, a manipulator mounted on a vehicle. The consequent base motion and coupling forces not only affect the manipulator's kinematics but also its dynamics. Since it is usually difficult, if not impossible, to model them, an intelligent control method is proposed. The main idea is to design a regular manipulator motion controller that considers the dynamic coupling effects as external disturbances. Robustness is assured not by computation but by estimating and compensating for the coupling effects, along with any other disturbances.     

一种新的机械手运动方程求解方法

本文在分析了多关节机械手臂运动关节与手腕姿态关系的基础上，提出了一种新的机械手运动方程求解方法，这种方法与传统的Ｄ－Ｈ算法相比大大减少计算运动方程正逆解的计算量，这对提高通用多关机器人的控制速度是有用的。本文还给出了采用新算法对Ｍｏｖｅｍａｓｔｅｒ－ＥＸ机器人运动方程的正逆解与传统Ｄ－Ｈ算法的比较。