平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模*

对一类平面双连杆受限柔性机器人臂的动力学建模问题进行研究，利用Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理得到了一组描述该机器人系统运动性态的动力学方程。与已有的动力学模型相比，本文所建立的运动方程和振动方程具有模型准确、结构简单等特点，且具有与传统无约束刚性机器人类似的模型形式，因而有可能直接或间接利用现有的关于刚性机器人运动控制等方面的成果来研究复杂的受限柔性机器人的控制问题。     

柔性机器人的动力学建模及其控制*

本文首先综述了近年来在柔性机器人动力学建模方面所取得的进展，着重介绍了目前较常见的几种建模方法和模型，同时对柔性机器人的控制问题进行了评述，指出了今后研究的方向。     

柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的建模及控制

研究了柔性两轮直立式自平衡仿人机器人的动力学建模问题．运用拉格朗日方法和动力学原理建立了柔性两轮自平衡仿人机器人的动力学模型．使用弹簧模仿人的腰椎,并考虑了机器人的柔性腰椎弯曲;这是与以前机器人的不同之处．对得到的动力学模型进行了线性化处理,并建立其状态空间方程;由此建立的动力学模型结构简单,易于对机器人进行有效控制．仿真实验验证了系统的稳定性,对其实验结果进行的详细分析验证了系统建模和LQR控制器设计的合理性和有效性．     

变倾角自适应双轮自平衡机器人控制算法

为了提高双轮自平衡机器人的动态稳定性,提出了一种基于传感器数据融合的模糊自适应PID控制策略.首先通过建立传感器的数学模型分析其误差来源,并对比了改进后的互补滤波和卡尔曼滤波融合算法在自平衡机器人倾角测量中的实时准确性;其次根据PID参数的控制效果,针对机器人倾角持续无规律变化设计了具有不同论域范围和变隶属度函数特点的...     

机器人柔性装配单元仿真建模的研究

机器人柔性装配单元是柔性装配系统的重要组成单元，如何协调和控制单元内的各种物流过程一直是单元设计的难点，本文通过分析ＲＦＡＣ的特点，对影响单元运行的物流过程及其相互作用的逻辑关系进行了研究，建立了ＲＦＡＣ的物流仿真模型，并对ＲＦＡＣ的物流评价方法进行了探讨。     

柔性机器人水下运动的建模与仿真

本文以柔性机器人水下环境中的柔顺运动为研究对象,建立了柔性机器人水下运动的动力学模型。并运用VC 6.0和Matlab7.0进行仿真,结果显示了柔性机器人在水下环境中良好的运动学特性。     

基于Hopfield 网络的柔性两轮自平衡机器人控制

用弹簧模仿人的腰椎,采用LQR 成功实现了机器人实物控制．针对柔性两轮自平衡机器人的姿态控 制,提出了一种基于联想学习的离散Hopfield 网络实现方法,以生物学习控制方式实现柔性两轮自平衡机器人在姿 态控制上的自适应、自组织能力．针对非线性、强耦合的柔性机器人系统,首先定义了合理的能量变化函数,并运用 柔性机器人动力学方程设计了满足该动态过程的Hopfield 网络控制器,然后分析了该控制器的收敛性．仿真实验表 明了该方法的有效性和系统的稳定性．对实验结果进行详细分析,表明了系统姿态控制器设计的合理性和有效性．     

基于非线性PID的柔性两轮机器人运动控制

柔性两轮机器人是一种不稳定、非线性、强耦合系统。该系统的突出特点是在机器人的腰部装有柔性的机体结构,能够更好地模拟人和动物的生物动力学特性,具有更好的仿生性质,同时,系统的控制难度显著增大,为使机器人能够平衡直立运动,且具有较强的鲁棒性,提出了非线性PD的姿态平衡控制方法,实现了机器人的姿态平衡,并同时设计了PID航向差动控制结构驱动左右轮电机,使机器人能够完成直线行进、自旋、环绕等多种运动平衡模式。实验结果表明,机器人具有优良的平衡能力和机动性能,从而验证了方法的有效性。     

挠性机器人逆动力学建模

本文首次提出了挠性机器人逆动力学问题的精确数学模型,并通过对其线性化,形成线性解耦的由运动约束方程和动力约束方程联立的数学模型,并就平面n连杆手臂建立了逆动力学基本方程式.最后.就3连杆手臂进行了仿真,验证了本方法.     

双轮自平衡机器人行走伺服控制算法

为解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题,针对其动力学特性,提出使用分层模糊控制的方法对双轮自平衡机器人运动进行控制,并且设计一种基于mamdani型模糊推理规则的模糊控制器.使用这种模糊控制器在双轮自平衡机器人硬件平台上完成了2个实验.一是以恒定倾斜角行走为控制目标的行走伺服控制;二是以恒定速率行走为控制目标的行走伺服控制.实验结果表明,设计的模糊控制器模糊规则简洁,可以很好地解决双轮自平衡机器人行走伺服控制问题.     

Dynamic Analysis of a Nonholonomic Two-Wheeled Inverted Pendulum Robot

As a result of the increase in robots in various fields, the mechanical stability of specific robots has become an important subject of research. This study is concerned with the development of a two-wheeled inverted pendulum robot that can be applied to an intelligent, mobile home robot. This kind of robotic mechanism has an innately clumsy motion for stabilizing the robot's body posture. To analyze and execute this robotic mechanism, we investigated the exact dynamics of the mechanism with the aid of 3-DOF modeling. By using the governing equations of motion, we analyzed important issues in the dynamics of a situation with an inclined surface and also the effect of the turning motion on the stability of the robot. For the experiments, the mechanical robot was constructed with various sensors. Its application to a two-dimensional floor environment was confirmed by experiments on factors such as balancing, rectilinear motion, and spinning motion.     

弹性机械手臂的建模与控制

１引言目前工业机器人的负载与自重比一般在１：１０到１：３０之间或更小,而人类的负载与自重比通常可以达到１：３,本体过重是实现机械臂高速运动控制的一个障碍．一方面,提高负载与自重比可以满足高速低能耗的需求,同时,也势必会导致本体刚度的下降,从而使机械臂成为具有弹性的结构．机械手臂的高速运动往往会激励起弹性结构的振动,,给运动控制带来许多挑战性的困难．基于刚性动力学的控制策略已无法用于高速高精度的运动控制,需要基于弹性机械臂的动力学设计更为有效的控制算法,这就是弹性臂建模与控制的研究内容．本文中弹性…     

一种欠驱动柔性机器人模型的建立及控制

采用Lagrange建模方法建立了欠驱动柔性自平衡机器人的数学模型,对柔性关节部分考虑了其弹性势能,仿真验证了模型的正确性,刚度越大,机器人上半身角度跟踪越快.采用线性二次型最优控制有效地控制了柔性机器人的平衡问题,通过实验,验证了在状态不完全可观测情况下系统的可控性,实验表明,只需机器人上半身部分安装传感器即可控制机器人达到平衡状态.对机器人结构的设计提供了参考.     

Dynamic Modeling and Hydrodynamic Performance of Biomimetic Underwater Robot Locomotion

We developed a dynamic model of a Nitinol artificial muscle activated biomimetic robot. The robot was reverse engineered from the American lobster and built in the Biomimetic Underwater Robot Program at Northeastern University. It is intended for autonomous remote-sensing operations in shallow waters. An experimentally based Nitinol artificial muscle model was integrated into the robot dynamic model. The hydrodynamic characteristics of the robot were determined experimentally. The muscle control signals were generated by utilizing a readily available biomimetic control architecture. The effects of the timing parameters were investigated. Simulations indicate that the developed robot is able to locomote with high stability. It can walk against constant currents and surge.     

基于强化学习规则的两轮机器人自平衡控制

两轮机器人是一个典型的不稳定,非线性,强耦合的自平衡系统,在两轮机器人系统模型未知和没有先验经验的条件下,将强化学习算法和模糊神经网络有效结合,保证了函数逼近的快速性和收敛性,成功地实现两轮机器人的自学习平衡控制,并解决了两轮机器人连续状态空间和动作空间的强化学习问题;仿真和实验表明:该方法不仅在很短的时间内成功地完成对两轮机器人的平衡控制,而且在两轮机器人参数变化较大时,仍能维持两轮机器人的平衡。     

基于Accodometry法的两轮自平衡机器人位置估计研究

针对两轮自平衡机器人运行过程中遇到打滑、越障、碰撞等异常事件,测程法进行位置估计失效的情况,提出一种Accodometry方法,通过融合码盘与加速度计数据对位置进行估计,解决了非系统测程法误差对机器人位置估计的影响,降低了加速度计固有漂移的不利影响,提高了两轮自平衡机器人的定位精度.实验验证了Accodometry方法的有效性,结果显示位置误差降为原来的1/4.     

一种可载人行走的双轮机器人

研制了一种具有动平衡和载人行走能力的双轮机器人样机．介绍了机器人的工作原理和机构组成,分 析了机器人的动态行走特性,设计开放式控制系统,提出了由电流环、速度环和位置环组成的三回路控制策略．该 机器人具有体积小、结构紧凑、安全性高的特点．实验结果表明,该机器人具有载人行走的能力,能够有效地实现 机器人的动态平衡控制．