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柔性机械臂动力学建模研究进展
引用本文:方虹斌,郑立,张琦炜,郭丁旭,张舒,徐鉴.柔性机械臂动力学建模研究进展[J].动力学与控制学报,2023,21(12):1-17.
作者姓名:方虹斌  郑立  张琦炜  郭丁旭  张舒  徐鉴
作者单位:复旦大学智能机器人研究院, 上海 200433;复旦大学义乌研究院, 义乌 322000;同济大学航空航天与力学学院, 上海 200092
基金项目:国家自然科学基金资助项目(11932015,12272096)和上海市基础研究特区计划项目(21TQ1400100 22TQ009)
摘    要:刚性机械臂由于其较高的工作精度和重复性、较强的承载能力,已广泛应用于危险或相对单一、重复性高工作场景.但刚性机械臂的结构及运作方式不够灵活,无法适用于不定型、非标准、狭窄空间等生产场景.最近几年,柔性机械臂因其结构柔性、作业空间大、人机交互安全等优点而受到广泛关注,有希望应用于医疗、服务和智能制造等领域.但柔性机械臂结构柔软,运动比较自由,在作业过程中柔性效应不可忽略,这对其高精度控制提出了重大挑战.柔性机械臂控制的核心科学问题之一是建立包含结构柔性特征和动态特性的高精度动力学模型.为此,本文对柔性机械臂运动学建模和动力学建模研究进行了综述.作为动力学建模的基础,本文首先综述了柔性机械臂的运动学建模方法,主要介绍了曲率法、伪刚体运动学(PRB)方法、基于Cosserat杆的运动学建模方法、结构几何分析方法、Denavit Hartenberg(D H)法及坐标法、数据驱动和机器学习方法等.随后,本文详细综述了柔性机械臂的动力学建模方法,主要包括集中参数系统法、假设模态法、有限元法.最后,本文简述了目前柔性机械臂动力学研究的主要内容,并对未来研究做出展望.

关 键 词:柔性机械臂  机器人运动学  机器人动力学  动力学模型  多体动力学
收稿时间:2022/12/29 0:00:00
修稿时间:2023/1/27 0:00:00

Research progress on Dynamics Modeling of Flexible Robotic Arms: A review
Fang Hongbin,Zheng Li,Zhang Qiwei,Guo Dingxu,Zhang Shu,Xu Jian.Research progress on Dynamics Modeling of Flexible Robotic Arms: A review[J].Journal of Dynamics and Control,2023,21(12):1-17.
Authors:Fang Hongbin  Zheng Li  Zhang Qiwei  Guo Dingxu  Zhang Shu  Xu Jian
Abstract:This paper investigates the event-triggered output feedback adaptive fuzzy fault-tolerant control problem for switched nonlinear systems with actuator faults. Firstly, A mode-dependent state observer is established to estimate unmeasured states. Fuzzy logic systems are employed to approximate the unknown uncertainties. The constructed adaptive fuzzy fault-tolerant event-triggered controller can reduce the usage of the communication resources. Then, by multi-Lyapunov functions and average dwell time method, it is proved that all states of the closed-loop systems are SGGUB. In addition, zeno phenomenon can be excluded. Finally, the effectiveness of the method is verified by simulation result.
Keywords:flexible robotic arm  robot kinematics  robot dynamics  dynamic model  multibody dynamics
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