具有空间复合变形构件的机械系统分析方法

用李群李代数的理论方法探讨了具有空间变形构件的机械系统的分析问题。根据弹性力学的基本原理,建立了考虑弯曲、拉伸和扭转的空间变形杆件的弹性方程。将杆件作为基本元素,将其理论扩展应用于具有空间柔性变形杆件的串联机器人系统,分析了系统空间弹性性能与运动学问题。进而,研究了其在柔性并联机构振动平台分析中的应用。最后,应用该理论很好地解决了螺旋弹簧的空间弹性性能分析问题。将李群李代数理论成功地拓展应用于空间柔性机构系统的分析,验证了该方法的有效性。     

基于李群李代数的主被动关节机器人动力学及控制

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。     

空间弹性变形构件的李群和李代数分析方法

重点研究了具有三维空间弹性变形的杆件,即杆件同时受弯曲、拉伸和扭转等力作用而发生空间变形的李群和李代数理论描述问题。将杆件任意一点处的弹性变形与力的关系进行分析得到系统的空间变形柔度矩阵,并通过对弹性势能的分析,进一步得到了弹性杆件系统的空间变形的柔性密度。结合Rayleigh-Ritz法计算了系统的特征频率。阐明了所用理论方法解决空间弹性变形杆件问题的方便和有效性,并以空间变形简化处理为简单变形的传统方法进行了仿真结果的分析对比。     

基于李群方法的6自由度机器人机构动力学分析

用李群李代数建立了六自由度机器人的机构动力学方程,描述了机器人的位姿及相应的速度和加速度。并对六自由度工业机器人进行了Matlab仿真与Adams验证,应用李群推法得到了关节驱动力矩与根据Adams分析所得的关节驱动力矩具有很好的一致性,误差为5%。说明了李群方法在机器人动力学分析中的适用性。     

具有弹性关节和空间复合变形杆件的机器人的李群李代数分析方法

对李群李代数方法在机器人中的应用做了基本的阐述,澄清了一些基本概念.并在此基础上,应用李群李代数方法对具有弹性关节和杆件机器人的运动学做了深入的分析和探讨,建立了系统的运动学方程,以及整个系统柔度与其各个关节和杆件柔度的关系.     

攀爬机器人动力学建模与分析

针对一种攀爬机器人越障过程中动力学特性与真空模块力系平衡问题,建立了一种基于李群李代数与旋量理论在越障运动过程中攀爬机器人动力学特性分析方法。通过指数积空间的形式推导得到了空间速度雅可比矩阵进而减少因微分求导而产生的奇点,基于李群李代数与旋量理论通过拉格朗日方程建立了物理意义明确、计算复杂度低的动力学方程,建立了真空模块的力学模型,求解得到直角面越障过程中真空模块的最佳吸附力,并应用coppeliasim仿真求解出机器人关节驱动力矩,验证了李群李代数与旋量理论建模的正确性及动力学模型的有效性,通过吸附实验验证了真空模块吸附能力。     

平面柔性并联机器人动力学建模

利用有限元理论研究柔性并联机器人动力学建模的理论和方法,分析各支链的弹性位移及其耦合关系,建立柔性并联机器人系统的运动约束条件和动力约束条件。综合考虑构件的分布质量、集中质量以及杆件的剪切变形、弯曲变形、拉压变形和横向位移的影响,运用运动弹性动力学理论和Lagrange方程,推导出平面柔性并联机器人的动力学方程。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,说明该动力学模型能正确反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

机器人动力学的李群表示及其应用

采用李群和李代数的方法来描述牛顿一欧拉方程和拉格朗日方程，得到机器人动力学在关节空间和操作空间内单个连杆的递推公式以及整个系统动力学方程的矩阵表达式。分析了机器人动力学的几何特性，并进一步研究了动力学方程的微分形式及其对机器人的设计和最优控制所起的作用。以平面2R为例，分别得到2R机械手在关节空间和操作空间中的动力学方程，推导出机器人在关节空间中动力学的微分形式，分析了机械手的奇异性和复杂性。     

欠驱动柔性机器人动力学建模及仿真

根据欠驱动机器人的结构特点，以柔性多体系统动力学理论为基础，采用便于实时控制的假设模态方法，建立了具有柔性杆件的欠驱动机器人的动力学模型。对动力学模型的求解进行了分析，讨论了被动关节处模态函数各种边界条件的确定。通过对二自由度欠驱动机器人被动关节的位置控制，实现对柔性杆的弹性变形及其变化的仿真分析，所得结果验证了假设模态方法动力学模型的有效性，反映了不同驱动器位置系统的振动特性和对系统振动控制的必要性。     

具有变胞功能的焊接机器人拓扑分析和工作空间建模分析

此文使用了关联矩阵及逻辑运算,对变胞过程进行描述,该方法能直观地描述出构态变换的过程和目的,变胞矩阵构造简便。同时,结合李群、李代数的旋量理论,给出机器人系统的运动学建模方程,并用Matlab/Sim Mechanics进行工作空间仿真,为后面进行运动学仿真和动力学仿真奠定基础。     

Automatic Method for Synchronizing Workpiece Frames in Twin-robot Nondestructive Testing System

The workpiece frames relative to each robot base frame should be known in advance for the proper operation of twin-robot nondestructive testing system. However, when two robots are separated from the w...     

基于位移子群分析的3自由度移动并联机构型综合

应用李群和李代数理论对3自由度并联移动机构型综合进行了系统的分析,给出了表示位移子群T和X(w)的李子代数的运动螺旋系,然后对运动螺旋系中的旋量进行线性组合,得到了可以生成位移子群X(w)的几种分支运动链,再根据多个位移子群X(w)的交集为位移子群T的几何条件,最后综合出数种3自由度移动并联机构,从李群和李代数理论验证了以前以结构约束法得到的型综合结果。     

基于容错性能的冗余度机器人结构综合

构造退化条件数和容错空间影响因子两个容错性能指标,前者反映了某一故障时刻退化机器人的操作能力,后者反映了该故障时刻退化机器人相对工作空间的大小,它们可分别用来衡量机器人在故障时刻和故障后的容错操作能力。基于这两个指标,提出冗余度机器人结构参数的最优设计方法,该方法可以用来确定使机器人具有最佳容错操作性能的臂长参数。给出平面3R和空间4R机器人的仿真实例,并就容错操作性能对各臂长的敏感度进行了分析。研究结果表明,机器人的容错操作性能对不与故障关节相连或只与一个故障关节相连的臂长具有较高的敏感度,在调节臂长时,应优先考虑这些臂长。另外,与平面机器人不同,空间机器人的这两个容错指标并不存在着很有规律的对应关系,相互的冲突也不那么明显,这说明使他们同步最优的可能性更大。     

基于滑模的混联仿人空间机械臂轨迹跟踪控制

针对空间高速目标抓取任务中对手臂伸出定位基本动作的要求,提出一种4-DOF串并混联仿人机械臂。重点设计了以球面并联机构为机构原型的高承载力肩关节以及轻量化的驱动装置与低惯量的布置形式。考虑混联的结构特点,利用李群李代数法并结合虚功原理推导了机械臂的动力学方程,该方法可避免约束反力的处理与逻辑开链的划分以及大量的微分运算。在此基础上,针对混联结构的强非线性和强耦合性,使用滑模控制器对机械臂进行轨迹跟踪控制,验证了所提滑模控制器的有效性。