欠驱动机器人最优运动轨迹生成与跟踪控制

以被动关节自由的欠驱动机器人为研究对象,对其最优运动规划与轨迹跟踪控制问题进行研究,控制目标为实现欠驱动机器人关节的任意位置控制.对欠驱动机器人系统的可控性条件进行分析,提出部分稳定规划器的思想,利用遗传算法对建立的适应度函数进行全局优化,得到部分稳定规划器的最优切换顺序.利用变结构控制方法进行反馈控制,实现了期望轨迹的精确跟踪.提出的方法一方面利用遗传算法的全局搜索能力,不必考虑机器人的严格线性化,能够快速、准确地实现路径寻优,且具有很好的稳定性:另一方面采用的变结构控制方法能够对系统干扰及参数变化具有良好的自适应性,因此本方法可以很容易推广到多自由度欠驱动机器人系统控制当中.通过末关节为被动关节的平面3自由度机器人进行仿真,仿真结果证明了方法的有效性.     

基于LMS Virtual.Lab和ANSYS的刚柔耦合机器人仿真系统

基于LMS Virtual．Lab适于机械系统动力学分析但不能直接用于柔性分析，而ANSYS适于有限元分析的情况，本文将2者结合起来，建立了刚柔耦合机器人动力学仿真系统。本系统是通过中性文件结合LMS Virtual．Lab和ANSYS，实现刚柔耦合机器人系统的仿真分析。此系统按功能分成11个模块，对其进行了二次开发，用以进行刚柔耦合机器人系统的仿真分析，省去了复杂的建模及编程工作。本文通过一个平面三臂机器人的实例说明了此系统的有效性。     

3-■RC并联机器人动力学分析

对一种空间3自由度并联机器人(3-■RC并联机器人)进行动力学分析。此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副—转动副—圆柱副支链组成。基于Lagrange方程导出3-■RC并联机器人的动力学模型,并分析此并联机器人的动力学特性。通过一个算例,讨论3-■RC并联机器人的等效转动惯量、驱动力/力矩和能耗的变化规律。结果表明,对于给定的运动规律,机构位形对系统的等效转动惯量和驱动力/力矩的影响很大。研究对进一步分析3-■RC并联机器人的动态特性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用具有重要意义。     

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。     

模块化机器人的惯性参数辨识研究

提出了一种基于六维力／力矩传感器的模块化机器人惯性参数辨识的方法。首先，通过Newton-Euler方程建立模块化机器人的动力学方程,然后利用基座力旋量平衡原理建立辨识模型对动力学方程中的未知参数进行辨识，最后以德国AMTEC公司生产的PowerCube模块化机器人实体对这种方法进行了实验验证。     

基于自由空间中线法提取构建拓扑地图

首先利用激光传感器扫描数据,构建环境的以点阵表示的几何地图,然后在构建环境几何地图的基础上,利用提出的中线法抽取机器人所处环境的自由空间的拓扑结构,在拓扑节点构建时,加入机器人位姿信息,完成拓扑地图的构建。将该算法分别在Z型和T型环境中进行实验,构建环境几何地图,并抽取相应的拓扑结构。结果表明,该方法能够实时、安全、紧凑地表示环境。     

基于遗传算法的欠驱动机器人避障规划与轨迹跟踪

对平面欠驱动机器人的避障运动规划与轨迹跟踪问题进行了研究,提出部分稳定规划器切换的新方法,通过部分规划器的切换实现欠驱动机器人系统的运动规划任务.在制定切换规则方面利用遗传算法进行自寻优,得到最优切换规则,对含有约束的非线性规划问题,采用罚函数法在适应度函数中添加惩罚项,转化为无约束优化问题.以平面3R欠驱动机器人为例进行了数值仿真,验证了方法的有效性.     

Dynamic modeling and analysis of 3-RRS parallel manipulator with flexible links

The dynamic modeling and solution of the 3-(R)RS spatial parallel manipulators with flexible links were investigated. Firstly, a new model of spatial flexible beam element was proposed, and the dynamic equations of elements and branches of the parallel manipulator were derived. Secondly, according to the kinematic coupling relationship between the moving platform and flexible links, the kinematic constraints of the flexible parallel manipulator were proposed. Thirdly, using the kinematic constraint equations and dynamic model of the moving platform, the overall system dynamic equations of the parallel manipulator were obtained by assembling the dynamic equations of branches. Furthermore, a few commonly used effective solutions of second-order differential equation system with variable coefficients were discussed. Newmark numerical method was used to solve the dynamic equations of the flexible parallel manipulator. Finally, the dynamic responses of the moving platform and driving torques of the 3-RRS parallel mechanism with flexible links were analyzed through numerical simulation. The results provide important information for analysis of dynamic performance, dynamics optimization design, dynamic simulation and control of the 3-RRS flexible parallel manipulator.     

D-S证据理论在移动机器人中的应用

本文详细阐明了多传感器信息融合的一种方法D-S证据理论,他是一种处理不确定性问题的有用方法,并且阐述了D-S证据理论在传感器信息融合的移动机器人上的应用,并且提出了一种基本概率赋值的方法,建立传感器和目标之间的距离与关联性的对应关系.又根据传感器与目标的关联性引入了加权系数,有效地增强了决策结果的正确性.     

柔顺机构动力学建模新方法

由于柔性杆大变形所引起的几何非线性因素的影响,柔顺机构动力学模型的建立变得更加复杂、困难。基于此,在充分考虑柔性杆大变形特性的基础上,基于简化思想,提出一种柔顺机构动力学建模的新方法。该方法主要以末端受纯弯矩、垂直力以及固定—导向等3种模式下的柔性杆为研究对象,根据欧拉—伯努利方程,并结合伪刚体模型所得边界条件,利用最小二乘原理,拟合柔性杆的变形曲线方程;通过求解变形曲线对时间的导数,得到其上任意点的速度,进而推出柔性杆的动能表达。基于伪刚体模型,根据功能转换关系,推导出柔性杆的变形势能。在此基础上,建立平行导向柔顺机构的动力学模型。最后,结合具体算例,通过对几种不同模型所得系统频率比较分析,验证了该方法的有效性。