六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与仿真

突破了仅对两自由度平面柔性机械臂进行研究的传统,而对多自由度空间柔性机械臂进行动力分析.用假设模态法表示臂杆柔性,并将变形量融入D-H坐标系,通过对机械臂末端的轨迹规划得到刚性运动学的逆解.运用Kane方法对多自由度的空间柔性机械臂进行动力学建模,推导出完整的系统动力学方程,采用较高精度的四阶龙格一库塔法对动力方程进行积分求解.给定一个六自由度柔性机械臂模型,并对其进行数值仿真,验证了臂杆柔性时机械臂的动力响应产生的重要影响.     

六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与仿真

突破了仅对两自由度平面柔性机械臂进行研究的传统,而对多自由度空间柔性机械臂进行动力分析。用假设模态法表示臂杆柔性,并将变形量融入D-H坐标系,通过对机械臂末端的轨迹规划得到刚性运动学的逆解。运用Kane方法对多自由度的空间柔性机械臂进行动力学建模,推导出完整的系统动力学方程,采用较高精度的四阶龙格-库塔法对动力方程进行积分求解。给定一个六自由度柔性机械臂模型,并对其进行数值仿真,验证了臂杆柔性对机械臂的动力响应产生的重要影响。     

七自由度机械臂KUKA IIWA7可达性分析

机械臂的可达性描述机械臂末端到达六维工作空间的能力,了解机械臂的可达性分布,有助于更好地完成机械臂操作任务。本文对七自由度机械臂kuka-iiwa7进行可达性分析,为了计算该机械臂的可达性需预先解决两个关键问题,首先是六维工作空间划分问题,本文使用等分划分SE(3)的方法对整个六维工作空间进行划分。其次是该机械臂逆运动学求解问题,在考虑关节极限的情况下,本文提出使用关节角为冗余参数结合冗余机械臂的自运动来判断给定的机械臂的末端姿态是否存在满足关节限位的可行逆解,从而解决逆解求解问题,最后在matlab中画出了kuka-iiwa7的可达性图。     

基于P-Rob六自由度机械臂运动学建模与仿真

目的为实现后续机械臂控制算法研究,检验机械臂运动学模型构建的正确性,基于PersonalRobotics,对六自由度机械臂进行运动学模型构建和轨迹仿真。方法通过标准D-H法建立运动学模型,实现机械臂的正、逆运动学方程求解,根据机械臂的结构特性,对传统逆向运动学求解的解析法进行改进。结果使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,改进的逆向运动学求解算法降低了传统求解算法的复杂度。使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,并通过Matlab对改进的逆行运动学求解方法进行了验证,结果表明,改进的逆向运动学求解速度是传统逆向运动学求解速度的一半。结论根据六自由度机械臂的运动学研究,对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。在实际的P-Rob机械臂上进行了仿真数据的测试,再次验证了运动学模型建立的准确性,仿真数据可应用于实际的机械臂控制中。实验现象表明针对此机械结构的机械臂,使用改进解析法求解逆解的方法计算简单、误差小、可行性强。     

受控柔性机械臂动力学建模仿真

针对链式反馈受控多体系统,建立了反馈控制的通用处理方法,构造了相应的控制元件,建立了受控多体系统离散时间传递矩阵法.该方法无需建立系统总体动力学方程,计算速度快、建模灵活,相比于其他动力学方法更利于对复杂受控多体系统的动态设计和实时控制.采用PD控制和基于压电激励器的模态速度反馈控制,分别建立了柔性机械臂系统相应的传递矩阵,应用文中方法实现了对柔性机械臂轨迹跟踪和振动主动控制,仿真结果表明了该方法的有效性.     

七自由度缓冲衬垫包装的动力学仿真

目的针对常用四角衬垫的七自由度包装衬垫进行动力学分析,为以后用该类型衬垫仿真奠定基础。方法使用Matlab进行编程产生随机高斯白噪声,并进行滤波处理,然后使用ode15s模块对以能量法建立七自由度的衬垫包装系统进行动力学微分方程求解。结果各支脚的垂直振动位移趋势一致,且数值大小低于8 mm,偏转角位移介于0.006~0.008 rad之间,被包装物垂直位移响应低于6~6.8 mm,验证了在该工况下缓冲衬垫的缓冲特性。结论在该激励作用和包装系统的减振作用下,被运输包装物得到了有效的防护,并且线性趋势和实测相吻合,仿真效果良好。     

柔性仿人机械臂设计与动力学仿真

为优化仿人机器人手臂设计,基于Jourdain变分建立了刚柔耦合动力学模型;通过假设模态法对动力学方程进行解耦;编写了自适应变步长求解算法;在ADAMS虚拟样机和MATLAB上对水平面内的柔性手臂运动进行了仿真,人体手臂的运动仿真在虚拟样机进行．以人体手臂运动为参考,对比分析了变截面和等截面手臂的柔性变形,比较6种不同材质手臂运动中的末端横向变形量．仿真结果表明：等截面的仿人手臂运动可以近似等效为人体手臂的运动;柔性仿人手臂末端轴向变形量远小于横向变形量,对要求不高场合可以适当忽略柔性手臂的轴向变形;ABS材质的仿人机器人手臂柔性和人体手臂较为接近;改变ABS材质手臂的截面高度,可使得仿人手臂末端柔性和人体手臂一致,且振动主频和人体手臂固有频率不同．     

空间柔性机械臂三维动力学数值仿真

本文应用ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔ－Ｌａｇｒａｎｇｅ原理，对由基座、（ｎ－１）个柔性连杆及端部负载组成，相互用柱铰连接的柔性链式多体系统进行建模；对在空间技术中，具有一刚杆，两柔杆加上刚性负载所组成的三维机械臂系统，采用Ｇｅａｒ算法进行数值仿真。仿真结果比较符合实际，从而在柔性多体系统的数学模型为刚性常微分方程的情况下，为解决其数值仿真问题，特别是三维问题的数值仿真取得了进展。     

柔性机械臂动力学建模与振动分析

本文采用假设模态法和Lagrange方程建立了柔性机器人连杆的动力学模型,利用数值仿真,对比分析了截取模态的阶数对连杆振动的影响,结果表明,三阶模态截断可以得到较良好的振动响应分析结果。仿真结果还表明,柔性机器人连杆的结构参数对系统振动的影响,适当增加连杆截面高度可以有效抑制其振动和弹性变形。末端集中质量会对连杆振动产生较大影响。仿真结果表明,集中质量越大,连杆振动也越剧烈。     

基于粒子群算法的6自由度机械臂动力学模型参数辨识

提出了基于粒子群优化(PSO)算法的工业机器人动力学参数辨识方法。首先利用改进的牛顿-欧拉方法,建立考虑关节摩擦的机械臂线性动力学模型,然后引入PSO算法,建立基于PSO算法的估计未知动力学参数的算法,最后以UR工业机器人为实验对象,通过设计激励轨迹,激励工业机器人关节运动,并对关节运动参数进行采样,实现UR工业机器人的动力学参数估计,并根据力矩预测精度验证动力学模型。实验证明了所提出算法辨识工业机器人动力学模型参数的准确性和有效性。     

带有齿隙的空间机械臂动力学仿真与试验设计

本文以带有齿隙的空间机械臂为研究对象,通过气悬浮的方式实现微重力的模拟,用改变一对标准渐开线支持圆柱齿轮中心距的方式,实现关节齿隙的连续可调,设计了试验验证机构的三维模型,并基于ADAMS搭建其动力学模型对多齿隙机械臂的动力学模型进行仿真分析.对模型进行加工装配后,设计控制系统、测量系统和供气辅助系统,并设计验证试验,使其能够实现对于不同齿隙情况,反映微重力环境下齿隙对机械臂系统动力学特性的影响,为延长空间机械臂的使用寿命提供理论指导.     

N自由度柔性机械臂通用的动力学建模方法研究

针对多自由度柔性机械臂动力学建模过程复杂的问题,提出一种适用于N自由度柔性臂刚柔耦合动力学建模的通用方法。该方法基于拉格朗日方程(Lagrange)和假设模态法(ASM),归纳推导得到了N自由度柔性机械臂动力学模型的最简通用符号表达式,根据该建模方法开发了"N-DOF柔性机械臂动力学方程符号计算软件";最后以两自由度柔性机械臂为例进行位置跟踪控制实验,用开发的软件自动生成了动力学模型,并搭建了实物模型进行对比验证,结果具有一致性,表明了该建模方法的正确性。与传统建模方法相比,该建模方法可减少90%以上计算时间,极大降低了建模过程的复杂性,同时对多自由度柔性臂动力学建模也具有通用性。     

柔性机械臂建模及动力学特性分析

以仿人手臂的三旋转关节刚柔耦合机械臂为研究对象,对柔性部分建立理论模型并分析其动态特性。为了提高模型精确度,利用有限段方法分析研究不同边界条件下柔性臂各阶固有频率及振型函数,通过假设模态法和汉密尔顿原理,考虑重力,建立机械臂柔性部分动力学模型。引入角度轨迹,在Matlab中利用四阶Runge-Kutta法求解非线性时变微分方程组,获得柔性臂末端负载的残余振动。为实现柔性机械臂模型的进一步精确化和主动残余振动控制提供参考。     

平面2R机械臂周期性运动分析与仿真

描述了一类平面2R机械臂的模型，利用哈密顿系统理论证明了该系统的可积性。然后，根据whittaker定理对系统进行降阶，求得一组封闭解的表达式。在此基础上分析系统的转动数，发现转动数一般为无理数，只在某些特定条件下存在有理旋转数，从而系统作准周期运动或者周期运动。最后，对各种不同的周期性运动作了全面的分析和验证。     

基于动力学分析的机械臂可达性方法研究

为实现在轨维护维修性验证技术中可达性定量化分析的目的,首先对维修任务进行任务层次法分解.在此基础上,对维修作业进行运动控制,遥控指令和自主作业指令均通过PID控制仿真器进行仿真,转化为各运动执行器的位移轨迹曲线,从而获得维修运动仿真的理想运动轨迹,进而建立维修过程中机械臂的制造和控制误差模型,最后利用虚拟运动制动器将误差的影响叠加到维修仿真中,提高维修仿真验证评价的可靠性和真实性.     

多自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真

在单自由度刨煤机动力学模型的基础上,根据刨煤机的实际运行工况,建立了刨煤机多自由度非线性动力学模型,其中考虑了随机的煤壁作用力、刨链预紧力、链轮多边形效应因素的影响。并采用MATLAB/Simulink进行数值求解和仿真,得到了在各因素影响下刨头速度和刨链张力的变化状态。结果表明随机煤壁作用力和刨链预紧力对刨头速度和刨链张力变化的影响较大,链轮多边形效应影响较小,并且随机的煤壁作用力弱化了链轮多边形效应的影响。对多自由度和单自由度刨煤机动力学模型进行了比较分析,得出各种因素的影响规律是一致的,多自由度动力学模型更符合实际工况。为分析刨煤机动力学问题以及提高刨链可靠性提供理论基础。     

两自由度弯扭耦合涡轮机械叶片动力学分析

针对涡轮旋转机械的叶片所处的高温、高压及复杂多场环境,建立其弯曲和扭转两自由度耦合的截面模型,研究了来流速度对振幅的影响。利用平均法和能量法原理,得到了系统在发生临界颤振时的幅频关系以及在能量输入输出情况下系统的稳定性关系,避免了颤振发生引起的气动弹性设计失效问题,从而对叶片的优化设计提供理论依据。     

机械臂自适应跟踪控制方案设计及仿真分析

该文提出一种机械臂自适应跟踪控制方法,该方法利用光滑函数逼近机械臂系统的控制输入,以建立新的机械臂系统,该方法采用时滞估计方法来估计新机械臂系统的综合不确定性。根据预设的机械臂跟踪误差轨迹边界约束和综合不确定性,生成的自适应控制器可以通过新机械臂系统对机械臂进行控制,使机械臂的跟踪误差在预设的收敛时间内收敛至预设的稳态跟踪精度。该方法不仅不依赖精确动力学模型,而且还可以使机械臂按照预设精度和收敛时间跟踪目标轨迹。     

机械臂遥操作典型任务特征分析与仿真实现

目的提取机械臂遥操作典型任务执行过程中的关键特征,建立适合于实验研究层面鲁棒性好、抽象化的遥操作任务仿真实验系统。方法分析几种典型空间站机械臂遥操作任务认知过程,提取其共同特征,建立具有极强代表性的抽象化任务。结果构建了"点对准"、"线对准"与"面对准"三类单人操作任务,"团队合作"与"团队协调"两类团队任务,并基于V-REP平台实现机械臂遥操作仿真实验训练系统。结论机械臂遥操作任务的抽象化结果可应用于遥操作类任务人机交互基础研究,仿真实验系统也可推广到机器人遥操作训练方法研究。     

单自由度刨煤机动力学模型的建立与仿真研究

根据刨煤机运行的工况,考虑煤给予刨头的刨削阻力为随机变化的量,建立了刨煤机单自由度非线性随机动力学模型,同时考虑了刨链预紧力、多边形效应因素的影响.并以某参数为实例利用MATLAB/Simulink进行数值求解和仿真,得到了各因素影响下刨头速度和刨链张力的变化.研究结果表明随机刨削阻力和刨链预紧力对刨头速度和刨链张力变化影响较明显,链轮多边形效应则影响较小.本研究为分析刨煤机运行和刨链可靠性提供依据.