具有交互夹持力感觉的主从触感装置

面向血管显微外科手术，研究开发了一套具有交互夹持力感觉的主从触感装置．提出了主操作手的基本设计原则，并应用可操作性基本原理与方法进行机构构型综合，设计了主操作手的夹持力感觉装置；建立了主操作手的多体动力学模型，对运动过程中各关节动态特性进行仿真验证；基于夹持力的数学模型，分析了手指系统在不同模式下夹持力与运动关系．对整套系统进行性能测试与动物实验研究．实验结果表明：主操作手基于可操作性原理的综合构型具有较好的动力学特性，适合医生操作；手指的夹持力与两弹簧的弹力差成正比；该装置能够实现主从操作下的交互夹持力感觉．     

多臂机器人系统的动力学分析与实验

多臂机器人系统的两个或多个臂协同夹持一物体时，系统形成闭环构造，可视其为具有约束的多体系统．本文基于ｋａｎｅ方程，实现了约束多体系统的动力学分析．通过引入正交补矩阵，形成多臂机器人系统的主导方程．以双臂协同夹持刚体为例，讨论了系统的动力学特性．数字仿真结果与实验结果吻合较好     

基于波变量的力反馈遥操作研究

设计了一个基于波变量的带力反馈的主从式遥操作系统.引入波变量保证系统在操作过程中的稳定性.以虚拟环境中灵巧手的位姿代替实际力作用方向的位移,用于虚拟力计算;使用事先实验获得的实际材料接触力特性数据进行虚拟力外推.仿真实验结果表明,该方法能给操作者提供连续的力反馈,保证了较高的透明度和刷新率.     

多移动机器人双边遥操作系统中反馈力信息设计与研究

为了研究在多移动机器人双边遥操作系统中反馈力对机器人运动性能的影响,设计了一种一对多的遥操作系统半物理仿真平台.同时基于主从端之间速度偏差与障碍物排斥力设计了2种不同的反馈力.在该双边遥操作系统中,主端操作员通过力反馈人机交互设备控制从端多机器人系统的平均速度,从端机器人系统能够响应主端操作员的命令,同时操作员可以借助反馈力感知从端多机器人系统的运动状态.半物理实验结果表明,相比于没有力反馈信息的遥操作系统,多机器人系统的运动性能得到了提高;相比基于障碍物排斥力设计的反馈力,基于主从端速度不匹配设计的反馈力,更有利于从端的多机器人系统避障、跟踪参考轨迹以及主端给出的参考速度.     

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚休带有柔性梁附件的刚柔耦合系统,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论,并应用有限段建模方法以过类刚柔耦合系统建立了动力学方程,体现了梁类附件的柔性效应,反映了系统内部耦合产生的非线性特征,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象,分析表明,所研究的建模方法比较完整,真实地反映了此类系统在大范围运动古的动力学特性,并具有较高的精度。     

力觉临场感系统的动力学建模及控制策略

由于对主从机器人系统中主从手的动力学控制可使操作者获得对操作物体的力觉临场感,增强其执行复杂遥操作任务的能力．基于该系统在笛卡尔空间的动力学模型,阐述了该系统的控制结构和控制策略．通过分析系统的动力学特性,表明了在不同控制策略下,主从手的动力学特性对操作者力感觉的影响．指出了力反射伺服型系统可以较有效地抑制系统内的动力学干扰     

冗余多体系统动力学的解算方法

以Ｋａｎｅ－Ｈｕｓｔｏｎ多体系统理论为基础,选择体间相对位移导数和体间相对角速度分量作为广义速率,建立冗余多体系统动力学方程,通过引入相关力约束,实现冗余多体系统动力学解算法探讨该方法与自然力学解的本质关系,以平面三自由度机械臂为例。进行了动力学分析和解算。     

受控多体系统的力约束分析与实验研究

针对受控多体系统，提出力约束的概念、力学描述及其性质，通过引入偏（角）速度和广义力，以Ｋａｎｅ方程为基础，建立了具有力约束的受控多体系统动力学方程，并实现了动力学求解，以工业机器人为例，分析了系统在力约束下的动力学解算方法，并进行限实验验证。     

柔性预应力索杆钢结构张拉过程跟踪计算方法

柔性的预应力索杆钢结构在张拉过程中，构件同时发生刚体运动和弹性变形，这一问题不能用传统的有限元方法来求解．基于柔性多体系统动力学，建立了一种索杆单元的动力学模型，同时考虑了构件的刚体运动与弹性变形，推导了相应的运动学方程、几何约束方程和动力学控制方程．该方法可以对张拉全过程进行跟踪，找到结构的运动稳定路径和最终的静平衡构形，计算出构件内力的连续变化过程．数值算例表明该方法实用有效，计算精度高．     

混凝土泵车臂架系统的PD控制

基于多体动力学理论对混凝土泵车的各节臂杆的运动和液压缸的运动分别进行分析,运用拉格朗日方程建立臂架系统的多体动力学方程.把PD控制率应用于泵车各节臂杆的驱动力矩,使泵车各节臂杆按照期望转动角度运动,构建了臂架系统的控制模型.结合臂架系统的多体动力学方程建立泵车臂架系统的动力学方程并数值求解,对泵车各臂杆的转动角度以及臂架末端的运动轨迹的计算值与期望值进行了分析.证明了采用该方法建立混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性 较差等问题,提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异,从而提高从动机 构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

新型力反馈双向伺服系统干扰观测器PID控制算法的研究

针对目前力反馈双向伺服遥操作工程机器人控制系统所存在的反馈力冲击过大及主从位移控制的随动性较差等问题，提出了在新型力反馈伺服系统中加入干扰观测器来改善从动机构的动态特性差异，从而提高从动机构的鲁棒稳定性和抗干扰能力。仿真结果表明提出的方法是有效的。     

树形多刚体系统单向递推组集计算机求解

对组成多刚体系统的各个刚体和铰建立基本类库 ,采用 R/ W方法描述多体系统的结构 ,采用相对坐标的建摸描述方法 ,自动选择广义坐标 .对各个刚体采用规则标号标识 .按路的方向递推组集多刚体系统运动学和基于虚功原理的动力学方程 ,这样建摸效率高 .采用Adams预估 -校正和隐式多步 Runge-Kutta方法求解动力学方程 ,计算速度快 ,并就上述算法编制了通用程序 TMAS,通过算例表明算法高效可靠 .     

空间操作臂的高效率动力学建模方法

为了减轻在无外力情况下,空间操作臂系统的操作臂与载体之间的动力学耦合作用,结合增广体、虚拟操作臂及动力学等价操作臂理论,将系统转化为一个具有等效运动学及动力学的基座固定的操作臂系统,使得固定基座操作臂系统的建模方法可以直接应用到空间操作臂系统中,将高效率动力学建模方法空间算子代数理论应用到空间操作臂系统建模中,从而解决空间操作臂系统动力学建模复杂及效率不高的问题,易于计算工作空间,为实时控制奠定了基础.     

多体系统传递矩阵法在超高射频武器发射动力学中的应用

该文以“金属风暴”武器系统为研究对象,基于多体系统传递矩阵法,建立了其刚弹耦合的发射动力学模型;推导了该武器系统特征方程,计算了系统固有振动特性;构造了系统增广特征矢量,实现了其系统动力响应的精确分析。通过数值仿真,获得了该武器系统固有振动特性、系统动力响应、内弹道、弹丸起始扰动,仿真结果可用于该武器的动态设计。     

新型力觉双向液压伺服PD控制算法

力反馈技术在遥操作工程机器人作业领域中是一门新兴的前沿技术,进行这方面的研究具有广泛的应用前景.为此结合双向液压伺服系统的特点,通过对国内外的双向伺服控制系统分析,提出一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统,通过仿真实验结果表明,该算法对新型力觉双向液压伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点,进而改善了系统的动态性能,具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性.     

计及铰链间隙的机械臂动力学建模与仿真

工程中的机械多体系统都存在铰链间隙问题,铰链间隙使系统的约束条件、自由度数目和拓扑结构发生变化.根据Hertz接触定律和Coulomb摩擦定律,建立了含间隙平面旋转铰的力学模型;采用几何变形约束法和模态缩聚技术描述了柔性机械臂的非线性变形;同时考虑两个旋转铰的间隙特性和柔性臂的弹性,最终采用Kane方程建立了含铰链间隙的刚-柔机械臂系统的动力学模型.以Mathematica软件为编程工具.对含两个铰链间隙的双刚性臂系统进行了仿真计算,得到了更加真实的动力学响应.     

虚拟环境下人工拆卸的实现

从产品装配性分析的角度出发 ,提出了在虚拟环境下进行人工装配 (拆卸 )的方法 .借助数据手套、头盔装置等输入输出设备 ,在虚拟环境下操作者可以对装配体中的零件进行抓取、移动 ,并记录装配体拆卸顺序与各零件的拆卸路径 ,从而为产品的装配分析提供依据 .讨论了实现虚拟人工拆卸的若干关键技术 ,并用示例说明了该方法的有效性 .     

受限双连杆柔性臂力/位置鲁棒控制

研究了受约束双连杆柔性臂的力／位置鲁棒控制。基于假设模态法导出受约束双连杆柔性臂系统的动力学方程，利用奇异摄动理论将其分解为慢变和快变两个子系统。针对慢子系统，基于力反馈设计了动态混合控制器；针对快子系统，设计带低通特性的最优控制器。由此得到的组合控制使柔性臂的末端轨迹和接触力得到精确控制。仿真结果表明该方法的有效性。     

电液伺服遥操作机器人的力觉临场感研究

该文借鉴电机驱动主从随动控制系统的研究方法，并结合液压系统的特殊性，对电液伺服遥操作主从机械人的力觉临场感进行了分析。综合了对称型双向伺服控制系统和力直接反馈型双向伺服控制系统的优点，以从端受力形成力反馈控制量的增益，位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量，提出了改进对称型控制算法，即力一位置综合型双向伺服控制算法。实验结果验证了新方法的有效性。