空间机器人逆动力学实时仿真技术的研究

利用Ｌａｇｒａｎｇｅ方程推导了平面２杆带柔性的空间机器人手臂的动力学模型。通过对所得到的非线性动力学模型加以处理，并借助于轨迹规划，得到了逆动力学控制问题的快速有效方法。仿真结果表明算法正确可靠，实时性好     

空间机器人逆动力学实时仿真技术的研究

利用Ｌａｇｒａｎｇｅ方程推导了平面２杆带柔性的空间机器人的手臂的动力学模型，通过对所得的非线性动力学模型加以处理，并借助于轨迹规划，得到了逆动力学控制问题的快速有效方法，仿真结果表明算法正确可靠，实时性好。     

4自由度轮式悬架移动机械手动力学研究与仿真

针对4自由度轮式悬架移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究.该轮式移动机械手由2自由度线弹性一阻尼悬架系统的移动载体和2自由度机械手所组成,并假定移动栽体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述).综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用Cartesian 坐标,建立了该轮式移动机械手系统的完整动力学模型(正、逆动力学模型).该动力学模型综合考虑了由路面和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法分别给出了考虑悬架与不考虑悬架工况的该动力学模型逆解的仿真结果.该模型为后续系统控制策略的选取提供了相应的理论依据.同时该动力学模型由于采用CartesiaIl坐标,致使该动力学模型的推导具有通用性.为移动机械手动力学研究提供了相应借鉴.     

基于Matlab的机器人建模与动力学仿真

在牛顿-欧拉方程的基础上对考虑摩擦力时机器人动力学方程进行了研究,并用Matlab编写了机器人动力学正问题和逆问题的求解函数,可计算通用串联机器人在有摩擦力与机械臂有无外力干扰情况下的动力学正问题和逆问题。并用Matlab开发了建立通用机器人的三维模型及其动力学仿真平台。以MotomanHP6机器人作为算例进行了动力学仿真,并绘制出关节力矩和位置在有/无摩擦情况下的曲线图。     

手臂外骨骼控制的仿真研究

针对手臂外骨骼机器人,本文建立了手臂位置运动学方程的正解及逆解,并利用MATLAB软件中的 Simulik和 SimMechanics设计工具建立了系统的控制模型,进行了轨迹控制仿真研究;为实际的康复医疗及机构的控制提供了重要数据.     

Tricept并联机构的弹性动力学性能

针对Tricept并联机构在加工过程中的振动现象,文中对其弹性动力学性能开展了研究。利用动态子结构综合法建立了基于Lagrange方程的Tricept并联机构的弹性动力学模型。根据Tricept并联机构自身结构特点对其进行单元划分,分别利用有限单元法构造各支链弹性单元动力学模型,并结合变形协调条件和动力学约束,建立整机弹性动力学解析模型。根据该弹性动力学模型,得到了Tricept并联机构在其工作空间内的固有频率特性和末端刚度。所建立的模型便于探讨机构结构参数对系统动态特性的影响规律,从而为这类并联机构的动态设计提供理论依据。     

空间五自由度机械手动力学的研究及仿真

动力学的计算在机械手臂设计阶段和运动控制阶段都有实际意义.本文对空间五自由度机械手进行动力学分析并采用拉格朗日动力学方法建立理想情况下,即没有考虑摩擦影响下的动力学模型并结合相应计算机算法完成该机械手的动力学逆解仿真计算研究.     

机器人臂手系统动力学建模研究

利用基于旋量的开链机器人动力学方法分别建立了手臂和灵巧手的动力学模型,并推导了各关节所受外力的通用方程,然后根据两者的运动学和力学关系将2个模型结合成为一个整体。利用违约校正的方法解决了动力学数值积分中的误差累计问题,并将机器人臂手系统动力学模型用于机器人臂手系统三维仿真环境,取得了较好的效果。     

多臂机器人的碰撞动力学模型

讨论了多臂机器人的手臂在协调工作时发生碰撞的动力学问题．利用机器人动力学理论和经典碰撞理论，导出了这个过程中的动力学方程，所得方程易于通过计算机编程求解。本文的工作对机器人动力学研究具有较大的实用价值。     

滚动轴承动力学分析中的理论问题（一）

Ｇｕｐｔａ的专著《滚动轴承动力学分析》比较系统地提出了模拟任意条件下滚动轴承性能的动力学分析模型。本文对专著中的若干理论问题概要地进行论述及验证。对传统的静力学模型和动力学模型作了比较分析，介绍了刚体动力学基本方程。附图６幅。     

机器人操作臂动力学参数的动静态辨识方法研究

针对机器人惯性参数辨识的问题,提出了一种机械臂动力学参数的动静态混合辨识方法。在静态辨识中,通过变换机械臂的构型构造多维矩阵,利用机器人基座六维力传感器采集的三维力及力矩值,采用最小二乘法求解机械臂各连杆质量与质心坐标的乘积,为动态辨识过程消去待辨识参数的二次方项,降低辨识的复杂度。利用静态辨识结果,基于牛顿-欧拉算法推导参数解耦形式的机械臂动力学方程。在动态辨识中,规划各关节按照特定的组合方式运动,根据采集的各关节的力矩、速度及加速度值,采用伪逆法辨识各连杆的惯性张量以及质心坐标,继而完成动力学参数的全辨识,算法的参数辨识误差低于0.7%。最后,通过仿真实验验证了该辨识算法的正确性与可行性。     

Design, modelling and errors measurement of wheeled mobile robots

This paper presents the mechanical design process of an omni-directional mobile robot. In addition, the kinematics equations of the final design are derived, and the inverse Jacobian matrix of the robot is presented. The dynamic equations of motion for the final design are derived in a symbolic form, assuming that no slip occurs on the wheel in the spin direction. In order to validate the kinematics and dynamic equation, we carried out consequences of simulation using two pieces of software, Maple and Working Model. Finally, the mobile robot is moved in given trajectories and the systematic errors of the robot are determined. To overcome the problems, a new method was introduced in which the robot was programmed to move in the direction of each wheel shaft.     

基于约束关系的服务机器人双臂协同运动控制研究

为了提高家居服务机器人在双臂协同运动作业时的准确性和安全性,提出了一种基于约束关系的双臂协同运动控制算法。通过对机器人双臂坐标系模型的建立以及运动学正逆解的分析,结合双臂运动中位置、姿态及各关节速度之间的约束关系,实现了机器人较精确的双臂协同运动。本算法已经成功应用于所研究的家居服务机器人,实验结果表明,算法具有精确度高、实时性好的特点。     

Dynamics and Wheel’s Slip Ratio of a Wheel-legged Robot in Wheeled Motion Considering the Change of Height

The existing research on dynamics and slip ratio of wheeled mobile robot (WMR) are derived without considering the effect of height, and the existing models can not be used to analyze the dynamics performance of the robot with variable height while moving such as NOROS-Ⅱ. The existing method of dynamics modeling is improved by adding the constraint equation between perpendicular displacement of body and horizontal displacement of wheel into the constraint conditions. The dynamic model of NOROS-Ⅱ in wheel motion is built by the Lagrange method under nonholonomic constraints. The inverse dynamics is calculated in three different paths based on this model, and the results demonstrate that torques of hip pitching joints are inversely proportional to the height of robot. The relative error of calculated torques is less than 2% compared with that of ADAMS simulation, by which the validity of dynamic model is verified. Moreover, the relative horizontal motion between fore?hind wheels and body is produced when the height is changed, and thus the accurate slip ratio can not be obtained by the traditional equation. The improved slip ratio equations with the parameter of the vertical velocity of body are introduced for fore wheels and hind wheels respectively. Numerical simulations of slip ratios are conducted to reveal the effect of varied height on slip ratios of different wheels. The result shows that the slip ratios of fore?hind wheels become larger?smaller respectively as the height increases, and as the height is reduced, the reverse applies. The proposed research of dynamic model and slip ratio based on the robot height provides the effective method to analyze the dynamics of WMRs with varying height.     

轮式移动仿人机器人的动力学建模与分析

利用高效迭代牛顿-欧拉方法对一个21自由度的轮式移动仿人机器人进行了整体动力学建模,该模型虽然维数较高,但消除了分块建模中需要对模块之间相互作用力进行建模的难点问题,并且由于机器人双臂的对称结构,当合理规划双臂运动时,动力学模型将得到部分简化。本文还对某关节运动时在各个关节所产生的力或力矩进行了仿真分析。解析及仿真结果表明,合理规划上臂各关节的协调运动,将极大地削弱车体及腰部各关节所受的力或力矩扰动,为基于动力学的机器人运动控制以及稳定性分析提供理论依据。     

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。     

A force/position control for two-arm motion coordination and its stability robustness analysis

This paper presents a motion coordination of two robot manipulators coordinating an object. To coordinate the object, a force/position control scheme in a mode of leader/follower is devised. The dynamics of the object is incorporated into the dynamics of the leader arm, which yields a reduced order model of two arm system. In order to regulate interaction forces between two arms, the dynamics of the follower arm is expressed as force dynamic equations such that a novel direct force control scheme is devised. For the devised control scheme, a numerical simulation is shown. Under the coupling forces between two arms and two different type of bounded input disturbances, boundedness and asymptotic stability results based on a proposed Lyapunov function are shown. Also, a sufficient condition for a stability robustness is derived based on the Lyapunov approach.     

一般6R机器人的位置反解与运动仿真

在建立D—H矩阵空间位移封闭方程的基础上，结合理论分析找出10个运动学方程，通过结式消元得到没有增根也无漏根的一元十六次方程。反解结果在机器人的运动仿真中加以验证，为进一步应用创造了条件。仿真过程采用OpenGL进行三维实体造型，通过文件传输及数据交互实时显示机器人的运动情况，使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的位姿，为进一步进行轨迹规划和误差补偿的研究与验证等问题提供了良好的平台。程序中采用尺寸链驱动，使机器人的结构尺寸可变，从而使其应用范围进一步扩大，尤其适用于模块化机器人。     

5R柔性并联机器人系统运动微分方程

为了描述平面5R柔性并联机器人的运动学和动力学特性,需要建立机器人的运动微分方程。针对刚性活动平台和柔性杆件的运动学耦合特点,改进了一套适用于刚体、柔性体耦合的有限元建模方法,推导出单元弹性广义坐标相对于系统弹性广义坐标的转换矩阵,综合考虑了科氏阻尼、离心刚度和几何非线性的影响,利用运动弹性动力学理论,建立了平面5R柔性并联机器人的运动微分方程,避免了采用运动学和动力学约束方程的弊端,提高了建模精度。计算实例表明,该方程反映了机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人的运动误差具有重要影响。     

基于微分几何的欠驱动机器人动力学建模和控制

应用位形流形最小嵌入模型,对带有二阶非完整约束的欠驱动机器人动力学建模和控制进行研究。采用位形流形最小嵌入模型,简化了动力学方程,为欠驱动机器人动力学建模和控制的进一步研究奠定了基础。首先用一个齐次线性方程组表示被动关节的存在,给出基于嵌入模型的动力学方程解的结构。通过引入计算转矩控制法,给出另一个和主动关节及控制输入有关的齐次线性方程组,分析控制输入和这两个方程组解之间的关系,得到一个与控制输入及这两个方程组的解相关的欠定线性方程组,求解该欠定线性方程组,得到欠驱动机器人改进的动力学方程,进而可以运用全驱动机器人控制法来实现最小嵌入模型的控制,解决了由全驱动机器人控制法实现欠驱动机器人关节空间控制的问题。最后以平面二杆欠驱动机器人为例,验证了所得理论的可行性和有效性。