基于逆多体动力学的轮式悬架移动并联机械手参数优化研究

针对移动串联机械手不能很好的满足高速、大负载、准确作业等性能要求,提出轮式悬架移动并联机械手这一新的构型.基于逆多体动力学相关理论,考虑建模方法的通用性与完备性,在笛卡尔坐标系下构建了系统逆动力学模型,并以此为基础,综合考虑系统驱动电机能耗为优化指标,进行移动并联机械手构型优化.最后提出二维搜索优化算法并进行数值仿真进行验证,得到一组最优机械手几何参数.     

HOV水下机械手运动学和动力学建模研究

本文对"蛟龙号"载人潜水器的机械手进行了运动学和动力学建模研究.首先,针对潜水器作业的需要,分别对HOV机械手进行了正运动学、逆运动学建模分析;然后,结合所建立的运动学模型,利用MATLAB的robotic toolbox工具箱进行正运动仿真计算和机械手末端轨迹仿真,验证了模型的正确性;最后,采用拉格朗日方法对HOV水下机械手进行了动力学建模,重点考虑了潜水器运动对机械手运动学和动力学的耦合作用,并对耦合作用关系进行了建模推导.采用Simulink模块,搭建了动力学模型结构,并加入了运动学模块,对各模块自编程序,实现了对水下机械手动力学和运动学模型的仿真.     

基于弹簧模型的柔性机械手动力学建模及仿真

针对目前柔性机械手动力学建模方法计算复杂和精度难以控制的问题,提出一种新的基于弹簧和刚体的单杆柔性机械手模型的动力学建模方法.该方法通过简化杆件,将杆件分解为若干由弹簧连接的刚体,引入弹簧的弹性势能代替杆件实际变形产生的弹性势能,代入拉格朗日方程建立柔性机械手动力学模型.基于该动力学模型完成机械手末端运动轨迹及机械手运动角度、角速度的计算机仿真,并将仿真结果与应用二阶假定模态法建立的机械手动力学模型得到的结果比较,验证了新模型的可行性.     

4自由度串联式机械手轨迹运动学的分析

为了实现4自由度串联式机械手的轨迹控制,为实验室设计一种4自由度串联式机械手的结构,基于D-H坐标变换理论,建立了该机械手位置运动学模型,研究了该模型的正、逆解问题。通过计算机仿真,验证了该模型及其正解的正确性。以此为基础,分析了该4自由度串联式机械手的工作空间,并导出该模型逆解的解析式,为实现该机械手的轨迹的精确控制奠定了基础。     

水下无人航行器机械手系统动力学建模与协调运动轨迹优化

针对水下无人航行器和机械手系统,研究了动力学建模与协调运动的轨迹优化技术.基于水下无人航行器和机械手系统的运动学模型,使用Newton-Eulerian方法反向递推得到系统的动力学模型,系统分析了恢复力矩和耦合作用力,并以动力学模型为基础,通过对偶原理结合遗传算法建立了水下无人航行器和机械手系统协调运动的轨迹优化算法.仿真结果表明,在没有协调运动轨迹优化和航行器姿态控制的情况下,手臂的俯仰和摆动对航行器产生比较大的影响,所建立的协调运动轨迹优化算法通过航行器和机械手协调运动较大地减小了作业过程中恢复力矩对航行器的作用,使得航行器具有更多的控制力保持作业中的姿态并应付外界扰动,通过和微粒群算法的比较证明了该算法的优越性.     

一种新型两自由度高速并联机械手的弹性动力学分析

对一种新型两自由度平动并联机械手进行弹性动力学分析. 采用有限元方法建立了并联机械手的弹性动力学模型．在该模型的基础上,分析了机械手在工作空间的前四阶固有频率的分布情况;研究分析了在外力和刚体惯性力激励下机械手动平台的位置误差;给出了构件在各个时刻的最大动应力及其出现的位置．研究分析表明：系统的固有频率与其位形有关;机械手动平台的位置误差主要是由高速运动时刚体惯性力引起的;机械手各个柔性构件的动应力谱是变幅应力谱．     

一种新型高速码垛机械手的设计与实现

针对包装袋规格和码垛技术要求,提出一种新型的高速码垛机械手的设计方案.该方案采用气压驱动,并通过手指开合机构、侧板夹紧机构和压袋机构,实现包装袋的可靠抓包、搬运和码放等动作.在此基础上,通过详细分析与计算,完成了该机械手的结构设计,并在Pro/E平台中建立了该机械手的三维CAD模型.对该机械手的动作规划、动力学计算以及气动系统等问题进行了分析与研究.仿真结果表明,该机械手能够在规定的时间内完成规定动作.     

四自由度串联机械手的逆动力学建模及仿真

本文运用牛顿-欧拉递推算法对移动小车上的四自由度串联机械手进行动力学分析，并建立它的逆动力学模型，最后对其进行动力学仿真验证．     

园林修剪机械手运动学与动力学仿真分析

针对园林修剪设备自动化、一体化程度低、效率差的问题,提出一种多功能园林机械手复杂曲面的造型修剪方法.采用改进D-H方法创建机械手运动学模型,设计末端执行器运行轨迹为半球螺旋线的造型修剪方案,并分析刀盘约束条件进行逆运动学求解,同时基于Simulink建立修剪机的动力学模型;结合Simulink模型和修剪机三维模型进行联...     

柔性机械手逆动力学计算及运动精度控制

当前,许多对振动的主动控制方案和逆动力学方法,存在控制策略算法复杂,实时控制较难的问题,基于机械臂为一个具有高难度,非线性和强耦合的复杂系统,对柔性机械手的逆动力学和振动抑制问题进行研究。应用极限原理,提出关节求逆方法,得到最优驱动力矩,使逆动力学计算更为简便。     

仿人操作手动力学模拟

本文主要讨论了仿人操作手动力学正问题的模拟,即给定操作手末端执行器的运动和位姿,求解各关节的广义力。机器人动力学模拟涉及到机器人的轨迹规划、运动学反解,以及动力学建模和求解问题。对于球腕结构的六自由度仿人操作手来说,本文提出了用系统分解法进行运动学反解,用凯恩方程建立机器人动力学模型。本方法解算简便,经略微修改可适用于一般关节型机器人动力学模型。     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

冗余并联机床驱动力优化解析

驱动冗余可有效消除并联机构在作业空间中的奇异位形,但其导致驱动力分配不唯一。该文针对一台4自由度的冗余并联机床进行了驱动力解析。在运动学分析基础上,得到各支链的偏速度矩阵及偏角速度矩阵,解算各支链的合力/力矩,利用虚功原理建立了该机构的逆动力学方程,并将其变换为线性格式,然后针对驱动冗余的特点,对驱动力分别进行了力优化及能耗优化,其中,力优化计算简单,而能耗优化可降低最大驱动力。该模型适用于冗余并联机构的动力学参数辨识以及动力学控制。     

平面关节型机械手的运动学求解与仿真研究

根据平面关节型机械手的结构特征,运用杆件坐标系建立平面关节型机械手的运动学模型;通过建立A矩阵和矩阵变换实现机械手的位置、速度正运动学和逆运动学求解;在正运动学和逆运动学的数学模型基础上,选择MATLAB机器人工具箱为软件平台,建立平面关节型机械手模型并进行仿真,获得关节扭矩和角速度曲线,为伺服电机的选择、控制系统的设计和研发提供参考和决策依据。     

漂浮弹性空间机械臂系统动力学问题

指出了结构弹性变形、载体浮动引起的系统非完整力学特性是空间机构臂正逆动力学研究的主要困难,综述了弹性空间机构臂系统动力学研究状况,展望了该领域域的未来发展。     

3-DOF并联机器人奇异位形分析

通过对3-DOF并联机器人机构的分析,采用UG建立其三维模型;采用空间闭环向量法建立运动学反解方程,得到其全部解;通过MATLAB软件对机器人运动学进行数值仿真,以验证位置反解的正确性.采用求导法求出了雅克比矩阵,在此基础上对奇异位形进行分析.     

带滑移铰空间机械臂协调运动的自适应分解运动控制

讨论了载体位置不受控制的漂浮基带滑移铰空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的逆运动学问题.结合系统动量守恒关系进行的系统运动学分析表明,可以将空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的增广广义Jacob i矩阵表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数.以此为基础,设计了系统部分参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法.由于充分利用了空间机械臂系统动量守恒的动力学特性,本文提出的方法具有不需要测量、反馈载体基的位置、移动速度及移动加速度的显著优点.系统数值仿真证实了该方法的有效性.     

Inverse kinematics model of parallel macro-micro manipulator system

An improved design, which employs the integration of optic, mechanical and electronic technologies for the next generation large radio telescope, is presented in this note. The authors propose the concept of parallel macro-micro manipulator system from the feed support structure with a rough tuning subsystem based on a cable structure and a fine tuning subsystem based on the Stewart platform. According to the requirement of astronomical observation, the inverse kinematics model of this parallel macro-micro manipulator system is deduced. This inverse kinematics model is necessary for the computer-controlled motion of feed.