柔性机器人动力学分析与控制策略综述

综述了柔性机器人动力学分析和控制等相关问题,对柔性机器人动力学分析中变形场的离散化、建模方法、近似分析等问题进行了系统分析。详细介绍了被动控制、PID控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制、鲁棒控制、变结构控制、奇异摄动控制和非线性控制等在柔性机器人控制中的应用情况。指出了在柔性机器人动力学建模和控制中应解决的问题,这对包括柔性机器人在内的多柔体系统动力学建模与控制问题的研究有一定的促进作用。     

铝合金铆钉电脉冲铆接工艺试验研究

分析了电脉冲铆接铆钉变形特性,针对2A10铝合金铆钉开展了组织结构分析、放电电压对成形影响及干涉量工艺试验研究。结果表明,在铆钉墩头处形成明显的剪切带;电压300 V~420 V,Φ5铆钉形成合格墩头,电压230 V~320 V,Φ4铆钉形成合格墩头;铆钉干涉配合优于锤铆和压铆。     

柔性并联机器人频率特征分析

为了描述柔性并联机器人的弹性动力学性能,分析了机器人振动频率的特征.计算了机器人在整个运动过程中的频率,绘制了机器人在工作空间内的基频图,可用于选择机器人的工作位置,以避免产生共振或低阶谐振.讨论了频率求解精度、收敛性与单元横向弹性位移型函数以及单元数量之间的关系.计算实例表明,不同位形的机器人的频率差别很大.在奇异位形处,基频为零.研究频率特性可为柔性机器人的分析、设计、控制提供指导.     

柔性机器人协调操作的无内力载荷分配

为解决柔性机器人协调操作系统的逆动力学问题,提出一种无内力载荷分配法。该方法首先在操作空间基于无内力的原则规划载荷分配系数,然后在关节空间以关节输入力矩最小为目标确定机器人各个关节的输入力矩。以2个3R柔性机器人协调操作刚性物体为例,验证了该方法的有效性。     

机器人负载惯性参数的快速辨识

机器人的惯性参数辨识是基于动力学模型控制器设计的基础,除了需要辨识机器人自身的惯性参数外,还需要快速准确地辨识负载的惯性参数。针对需要更换负载的工作场景,提出了一种快速辨识负载的激励轨迹,该轨迹不需要经过优化,即可在短时间内覆盖更多的机器人运动状态,从而获得更为全面的采样参数集,提高了辨识效率的同时增强了辨识模型的泛化能力。实验表明,辨识的结果与负载模型的CAD参数符合,机器人关节理论力矩能较好地拟合实际驱动力矩,验证了负载参数的正确性。     

3-RRS柔性并联机器人的振动特性分析

基于有限元法、Lagrange方程和运动协调条件,建立了3-RRS柔性并联机器人的弹性动力学模型。分析了含有Rayleigh阻尼的3-RRS柔性并联机器人的振动特性。通过算例,揭示了系统阻尼固有频率与模态衰减系数的变化规律。研究3-RRS柔性并联机器人系统的振动特性可为此类机器人的机构优化设计、控制和工程应用提供指导。     

柔顺机构的传力效益分析

基于柔顺机构的伪刚体动力学等效模型,结合刚体机构的做功与能量转换原理以及瞬心法,对柔顺机构的传力效益进行了分析,推导出了柔顺机构的力传递效益与机构位置关系的表达式.算例结果显示,采用伪刚体法分析的柔顺机构传力效益与实际效果吻合较好.     

动平台惯性参数对柔性并联机构 动力学特性的影响及优化设计

利用柔性并联机构的动力学模型,定性地分析了动平台质量、转动惯量对柔性并联机构的动态响应、动态应力及固有频率的影响。以动平台惯性参数边界条件、运动误差、固有频率、动态应力、驱动力矩等限制条件作为约束方程,将机构总质量函数和弹性变形能函数采用线性加权组合成多目标函数,进行多目标优化设计,确定了动平台的最佳惯性参数。通过对平面3- R RR柔性并联机构算例的分析和讨论,说明了动平台惯性参数在柔性并联机构的动力学分析和设计中的重要作用。     

含弹性杆件的并联机器人刚度分析

通过分析包含弹性杆件的并联机器人的刚度系数的性质,计算了机器人在各方向上的刚度,绘制了最小刚度系数的变化曲线,研究了刚度与奇异位形、机器人的固有频率及弹性振动振幅的关系.计算实例表明,刚度系数和奇异位形、机器人的固有频率有密切的联系,可用于预测含弹性杆件的并联机器人的弹性动力学特性和响应,不需要进行弹性动力学计算,计算时间节省94%.     

基于Virtual.lab的柔性并联机器人仿真平台

为了实现柔性并联机器人的快速可视化建模,提供柔性并联机器人动力学分析的新途径,针对柔性并联机器人系统内刚体、柔体耦合的难点,利用Virtual.lab软件对VBA的支持及其处理机械系统弹性动力学问题的优势,结合数据库技术、参挝数化建模原理和柔性并联机器人动力学仿真的特点,对Virtual.lab软件进行二次开发,建立柔性并联机器人动力学仿真平台,可实现柔性并联机器人动力学特性的分析.该平台操作简单,建模效率高,计算速度快,便于机械工程师在机械设计中使用.为柔性并联机器人结构优化设计及运动学、动力学规划指标的确定提供科学依据.