一种全向滚动球形机器人的动力学建模与仿真

设计了一种全向滚动球形机器人装置,对其在斜面上的动力学分析与仿真进行了研究。根据机器人所受的非完整约束,建立了其运动学模型。根据机器人的结构特征和Lagrange-Routh方程,建立了其动力学模型,给出了消去未知Lagrange乘子的方法。得到了该球形机器人的完整动力学模型。然后应用MATLAB中的SIMULINK工具和S函数,建立了描述该球形机器人完整动力学方程的仿真模型。结合运动实例进行了机器人的动力学分析和仿真,结果表明了动力学模型的正确性和分析方法的有效性。     

仿人跑步机器人的控制与仿真

提出了仿人跑步机器人在跑步时关节力矩控制和前向速度控制的方案.对于机器人关节力矩的控制,通过推导机器人的三维动力学方程以及机器人质心和双脚的轨迹,采用阻抗控制的方法实现;对于机器人前向跑步速度的控制,通过在起跳阶段起始时刻调节"虚拟腿"与铅垂线的夹角实现,这种控制方法的优点是简单易行.最后采用虚拟样机软件ADAMS建立了仿人跑步机器人的三维模型,通过仿真证明了这种方法的有效性.     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法.分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型.以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MAlLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性.仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响.     

带驱动直流电机两轮机器人运动系统仿真

在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统.根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块.这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统.以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统,带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比.实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计.     

6-PUS/UPU并联机器人动力学建模及仿真

对提出的一种新型6-PUS/UPU 5自由度并联机器人进行了动力学建模与仿真研究。首先利用凯恩方法对并联机器人进行动力学分析,然后Pro/E软件对并联机器人进行了建模,最后利用Adams系统仿真软件对并联机器人进行了运动学和动力学仿真,并对凯恩动力学模型算出的驱动力与Adams仿真测出的驱动力进行比较,比较结果表明实体模型和动力学模型的准确性,并为优化动力学模型参数提供了有效的方法。     

新型6-(P-2P-S)并联机器人逆动力学仿真分析

针对一种新型6-(P-2P-S)并联机器人,介绍了该并联机器人初始正交位姿部分运动解耦的结构特点,推导出广义速度和系统内各刚体运动速度的运动学传递关系.应用拉格朗日方法分别对运动平台、连杆和驱动杆进行动力学计算,建立了该并联机器人的动力学模型.该并联机器人动力学模型是一个多变量、变参数的非线性系统,完整编写了该动力学模型的仿真程序,进行了逆动力学仿真实例分析,研究了驱动力变化规律,验证了该机构部分运动解耦的结构特点,进而为该并联机器人的控制策略研究提供参考.     

高压线巡检机器人动力学建模及分析

受导线柔性特性的影响,高压线巡检机器人与导线构成了非线性,强耦合的动力学系统.提出了一种双臂移动巡检机器人结构,并研究了该机器人与导线的建模方法.用Newton-Euler法建立了机器人的动力学子模型,机器人的基座设在导线上,并不固定.用有限元法建立了导线的子模型,并考虑了应力刚化效应.所建的机器人-导线系统模型体现了机器人与导线的动力学耦合关系.利用该模型进行了动力学和运动学仿真,分析了导线的振动和变形对机器人运动的影响.     

月球机器人仿真中一种消除轮地交互误差的方法

利用虚拟现实技术虚拟出月球机器人在月面上的作业环境和作业过程,是提高机器人作业的安全系数和工作效率的一条有效途径。在3D重建得到的虚拟月面环境中,如果采用通常的单纯基于运动学(或者动力学)模型的仿真方法,对机器人的作业和运动进行虚拟,那么机器人与地形交互的过程中容易产生接触偏差。而且,随着仿真时间的推进,这种接触偏差会逐渐积累并不断增大,进而严重影响仿真测试的精度和效果。为了消除月球机器人仿真中的轮地交互误差,在分析误差来源的基础上,提出了基于运动学优化的解决方法。最后利用实际的虚拟现实仿真系统,验证了所提出方法的有效性。     

虚实结合的多关节机器人开放式仿真系统研究

基于工业控制计算机、单片微处理器等硬件和OpenGL、VC 等软件,针对典型的五自由度多关节工业机器人构建出了一个虚拟现实和物理模型相结合的开放式通用仿真综合试验系统,给出了机器人三级控制系统体系结构和内部通信协议,建立了机器人运动学坐标系,推导出了相应的末端作用器位姿转换矩阵,可以完成机器人学中正向运动学、逆向运动学、路径规划以及动力学等方面的研究与设计。最后,将其成功应用于《工业机器人学》课程教学和智能型采棉机器人的研发过程中,发挥了重要的指导作用。     

基于径向基函数网络的强化学习在机器人足球中的研究

与监督学习从范例中学习的方式不同，强化学习不需要先验知识，而是具有从经验中学习的能力，将强化学习应用在大状态空间中，必须应用函数逼近的方法，如使用径向基函数网络建立输入和输出的映射关系。本文对基于径向基函数网络的强化学习在机器人足球这样的动态的多智能体环境中的应用进行了研究。实验结果证明了研究方法的可行性。     

仿青蛙跳跃机器人运动学研究

提出了仿青蛙跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对青蛙运动的研究,提出了仿青蛙机器人单侧跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人起跳与腾空两个阶段,其前肢和后肢的运动学方程,进行了正、逆运动学研究。分析机器人四肢的运动空间,并通过实例计算,验证了研究结果和生物学实测结果相一致,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。得出的结论将为仿青蛙跳跃机器人的设计及控制提供理论基础。     

基于虚拟样机技术的四足步行机的动力学建模与仿真

步行机的能量消耗仿真分析是评估其能量消耗的方法之一,为设计能量消耗少的物理样机及其控制系统提供依据。在分析四足步行机的运动学和拉格朗日动力学方程基础上,采用虚拟样机技术建立了系统的考虑足与地面接触的三维仿真模型,并进行动力学分析和完整对角小跑步态周期中的能量消耗分析,获得步行机的动态特性。以移动能耗率为评价指标,仿真分析步行机在不同步行速度和步态参数下的能量消耗问题,建立步行机的移动能耗率与占地系数间的关系。同时对比分析了硬质地面和松软土壤地面模型的步行机足与地面间力学特性。     

基于观测器设计的移动小车自适应轨迹跟踪控制研究

提出了一种基于观测器设计的自适应轨迹跟踪控制算法，在无法准确测量移动机器人位姿的情况下，基于其完整动力学模型，实现机器人轨迹跟踪控制问题。方法考虑了实际参数的移动机器人完整动力学模型，将位姿观测器和自适应控制策略相结合，设计了一种移动机器人完整的自适应观测器轨迹跟踪控制策略。仿真结果表明该控制策略的正确性和有效性。     

一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真

研究线结构光视觉传感器安装于多关节测量臂平台上形成复合式测量系统的手眼精确标定,提出了将传感器测量坐标建于激光测量面,通过变姿态测量固定标定点的手眼标定方法。利用机器人运动构型与标定点在传感器的坐标,推导了手眼标定模型。设计标准球为标定靶标,提起球心为标定点。建立了标定仿真模型,基于机构仿真分析平台-InteMech设计了一套仿真试验,试验验证了方法的可行性与有效性。

Abstract：

Hand-eye calibration of the compound measuring system that line structure light visual sensor was mounted on multi-joints measuring arm was researched. A calibration method was proposed,which the measuring coordinate system set on laser plane,a fixed point was measured with sensor from different poses. The hand-eye calibration equation was deduced using robot kinematical parameters and the coordinates of the calibration point in measuring coordinate system. A standard ball was designed as calibration object. And the centre of the ball was the fixed calibration point. Computer simulation modal was discussed. Simulation example was designed in the simulation platform of mechanism analysis-InteMech. The experiments show the calibration method is effective and feasible.     

一种移动机器人自适应轨迹跟踪控制算法研究

针对轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,提出了一种基于运动学模型的自适应轨迹跟踪控制算法。在分析经典轨迹跟踪控制律缺点的基础上,算法中引入了机器人位姿误差的纵坐标误差以加速机器人的轨迹逼近速度,并采用人工场和位姿误差协同作用来共同完成机器人的导向控制。该控制律结构简单,鲁棒性强。仿真实验表明该方法使移动机器人具有更理想的逼近轨迹。     

异构双腿机器人结构建模与迭代学习控制仿真

异构双腿行走机器人（BRHL）是一种全新的类人机器人模式。首先阐述了BRHL的概念及研究意义。基于分割建模思想，推导出BRHL运动学、动力学方程。针对高阶微分代数方程组动力学正解问题，提出了一种带误差反馈控制的预估-校正数值积分方法。最后探讨了BRHL的控制方法并进行了仿真计算。结果表明，一阶P型开闭环学习控制能够很好实现仿生腿对人工腿步态的跟踪。