自动铺丝机器人动力学性能指标研究

根据自动铺丝机器人的运动学方程,得出其加速度,并定义加速度偏差。研究发现,加速度偏差的大小与Jacobian矩阵和Hessian矩阵有关,据此提出了基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的自动铺丝机器人动力学性能指标。采用该性能指标对自动铺丝机器人进行了动力学分析,绘出动力学性能指标图谱,得到机器人结构尺寸和动力学性能之间的变化曲线图。结果表明,与基于Jacobian矩阵的速度水平上的性能指标相比,采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵相结合的机器人动力学性能指标对机器人动力学性能影响更大,故采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵相结合的动力学性能指标作为衡量机器人动力学的性能指标是可行的。     

并联机器人机构加速度的性能指标分析

给出了统一的对任何少自由度并联机器人机构和并联多环非对称机构都适用的速度和加速度的性能指标、线加速度和角加速度的性能指标、六自由度并联机器人机构的加速度性能指标、线加速度和角加速度的性能指标；少自由度并联机器人机构和并联多环非对称机构都适用的全条件性能指标；六自由度并联机器人机构和少自由度并联机器人机构及并联多环非对称机构都适用的控制精度度量指标。     

FANUC M420iA机器人动力学性能分析与仿真

利用同时基于Jacobian和Hessian矩阵机器人动力学性能指标及预期相应的串联机器人加速度全局性能指标,对 FANUC M420iA(FMA)机器人机构进行了分析,给出了运动学和动力学性能指标的图谱,探讨了不同尺寸之间的性能差异.最后,利用OpenGL进行了实体仿真,验证了数值模拟的速度和加速度性能指标的正确性,为机构的优化设计提供了理论依据.     

基于综合性能指标的串联变胞机器人冲击性能优化

研究串联变胞机器人的构态切换平稳性问题具有重要理论意义和实用价值.基于Newton-Euler方程建立串联变胞机器人的冲击动力学模型,并结合经典碰撞理论和恢复系数方程,推导出机器人构态切换时的冲量求解模型.在此基础上,针对机器人的构态切换平稳性问题,从构态切换前的速度性能、构态切换时的冲击性能和构态切换时的动力学性能3...     

6-HURU并联机器人机构运动学和动力学性能指标分析

通过改变6-HURU并联机器人机构尺寸得到了包含121个机构的机构组，综合利用每个机构在其工作空间内不同位形采样点的一阶、二阶影响系数矩阵，研究了该并联机器人机构不同尺寸下运动学和动力学性能指标，突破了以往只考虑一阶影响系数矩阵研究所产生的局限性，根据所得的全域性能图谱探讨了不同尺寸机构之间的性能差异，进行了验证。     

机器人动力学性能指标及其优化

本文提出衡量机器动态品质的高速性能指标、加速性能指标和综合性能指标。以此评定机器人的结构合理性、参数优化程度。基于这些指标的优化设计考虑到机器人全局最坏情况,能够达到总体最优。计算结果表明,按所述指标进行优化,可使关节相对驱动力矩趋于均匀,最大力矩显著下降,加速性能和高速性能改善,其结果优于其它方法。     

一种四自由度并联机构的性能指标分析

通过改变并联机构的拓扑结构,得到了一种具有空间四自由度的并联机构。根据位置关系方程,通过理论推导,得到了机构速度和加速度映射解析方程,同时求出了机构的一阶和二阶影响系数矩阵。综合分析了机构的运动学和动力学性能指标,得到了影响多种性能指标的敏感因素。考虑量纲的不同,将Jacobian矩阵分离,在动平台任务空间内,研究了决定速度和力、角速度和力矩的性能指标。提出了对Hessian矩阵采用"分层"研究的方式,在任务空间内,得到了各支链扰动对机构加速度和惯性力性能的影响程度。研究结果为机构的设计和优化以及控制策略的选择提供了理论依据。     

新型6-PSS微操作机器人的加速度性能指标分析

提出一种基于并联６－ＰＳＳ机构的新型微操作机器人,建立其速度、加速度输入输出方程并定义共加速度性能指标,分析其加速度性能指标与机构几何参数关系,为设计和使用该微操作机器人提供理论依据。     

基于遗传算法的一种串联机构性能指标分析

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能.采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势.基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸.该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据.     

具有四角平台的3-RPC机构的动力学性能指标分析

利用位置反解分析3-RPC并联机构的空间位形,然后利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度的仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性.对全新的3-RPC 3自由度并联机构进行速度、加速度指标分析,给出两项指标的性能图谱.改变机构尺寸,搜索3-RPC并联机构在不同机构尺寸下的工作空间,在可达工作空间内讨论机构尺寸变化对机构性能的影响,重点讨论Jacobian矩阵和Hessian矩阵对机构加速度性能的影响程度.最后利用 Opengl软件对机构进行模型仿真.     

LR-Mate机器人动力学性能分析

给出评价5自由度串联机器人机构同时基于Jacobian和Hessian矩阵的加速度性能指标,进而得到5自由度串联机器人机构全域性能指标及全域运动性能波动指标。利用上述指标对LR-Mate机器人的加速度性能进行分析,绘制相关图谱。通过对试验结果进行理论分析,发现针对机构尺寸对机构性能的影响进行分析时,Hessian矩阵对机构加速度性能指标有着更重要的影响。最后,利用Matlab软件对LR-Mate机构进行动力学实体仿真,并给出速度、加速度仿真图谱,所得结果与理论分析结果完全一致,验证了理论分析的正确性和指标的可行性。     

两自由度并联机构性能指标分析

对两自由度2SPU+U并联机构进行了速度全域性能指标分析,绘出了上述性能指标图谱.针对速度全域性能指标的不足提出线速度全域性能波动指标和角速度全域性能波动指标公式,该指标可更好的反映机构线速度和角速度在整个工作空间内的运动性能波动情况.通过单变量分析法分析了关键部件尺寸变化对机构性能波动指标的影响,得到尺寸变化对机构性...     

串联机器人诱导运动的分析和研究

针对六自由度串联机器人设计中所产生的诱导运动，经过理论分析及仿真实验研究，找出了诱导运动对系统的运动学和动力学性能的影响规律，重点探讨了诱导运动造成的驱动电机的功率冗余现象，其结论对包含有诱导运动的串联机器人设计具有一定的指导意义。     

Control Performance Evaluation of Serial Urology Manipulator by Virtual Prototyping

Prostatic hyperplasia and tumor are common diseases,and the minimally invasive surgery inserting the instruments through the urethra into the prostate is commonly conducted.Taking the robotic manipulator for such surgery into consideration,this paper analyses the workspace of the end effector,and proposes the distribution error of the fixed point and the tracking error of manipulator end effector on the cone bottom surface of the workspace as the basis for control implementation of the manipulator.The D-H coordinate system of the manipulator is established and the trajectory planning of the end effector in the Cartesian space is carried out.The digital model was established,and dynamics simulation was performed in Solidworks and Matlab/Simulink environment to guide the manipulator design.Trajectory mapping and synchronization control between virtual model and the actual manipulator are real-ized based on digital twin technique.The virtual manipulator can reflect the real-time state of the manipulator with data interaction by comparing the dynamics simulation results with the motor current values obtained by experi-ment.Experiment was carried out with PD feedback control and Newton-Euler dynamics based feedforward control to get the trajectory tracking characteristic of each motor,errors of the fixed point and tracking performance of the end effector of the manipulator.The results show that compared with PD feedback control,feed forward control implementation can achieve a reduction of 30.0％in the average error of the fixed point of the manipulator and a reduction of 33.3％in the maximum error.     

2-RUUS机构动力学性能分析

对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量之间的关系不等式,及相应的惯性力全域性能指标,利用该指标公式可以对任意机器人机构进行杆件尺寸和质量对动力学性能影响的分析。在只考虑机构尺寸的情况下,利用加速度全域性能指标和惯性力全域性能指标,分析2-RUUS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱。得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。     

基于Linux的移动机器人串行通信的研究

针对移动机器人车载计算机与传感器、执行器交换数据的需要,提出了基于Linux的串行控制台和多线程串行通信的设计思想,分析并实现了串行控制台远程管理车载PC机,及车载PC机与其他设备的多线程串行通信,设计的软件可稳定运行并满足机器人系统的数据采集和处理要求。     

多自由度串联机器人的高效率反向动力学建模方法

针对多自由度串联机器人的反向动力学建模问题,通过引入解耦的自然正交补的概念和方法,消除了牛顿-欧拉动力学方程中的约束力项,得到了一种基于解耦的自然正交补的高效反向动力学递推建模方法。编制程序对七自由度串联机器人进行了仿真验证,并将其与牛顿-欧拉递推建模方法进行了对比。结果表明,基于解耦的自然正交补的反向动力学递推建模方法可节省约2/3的CPU计算时间,仿真结果正确、合理,从而验证了该方法的可靠性和高效性。     

基于刚度性能的机器人臂长优化

基于机器人静刚度模型,分析如何通过机器人臂长及位形优化提高机器人刚度。首先,在机器人典型传动部件刚度计算的基础上,分析刚度矩阵的最小奇异值,将之作为评价机器人静刚度性能的指标。然后,为了衡量机器人在整个工作空间中刚度性能的平均水平,提出采用刚度全域性能指标,并以之作为目标函数对机器人臂杆长度进行优化。最后,以本实验室开发的SCARA机器人为例,展示了优化方法的应用及其效果。