基于虚拟样机技术的球形机器人运动仿真研究

使用UGNX和ADAMS,研究了一种具有稳定平台的、非完整的全向滚动球形机器人的虚拟样机建模和运动仿真。通过对球形机器人虚拟样机模型的转化,解决了ADAMS软件不支持球壳与平面间的约束,无法模拟球壳在平面上滚动的问题。结合典型实例,对球形机器人的运动情况进行了仿真。仿真结果表明该球形机器人的内置稳定平台在球体全向滚动过程中始终保持稳定的姿态,而不随球体一起滚动。这为物理样机的研制提供了可靠的参考依据。     

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。     

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.     

步态康复机器人动力学李群李代数建模及仿真

结合刚性支撑与柔性驱动设计气压驱动步态康复机器人,为探究机器人和患者构成的人机共融系统动力学特性,基于李群李代数理论建立了不同步态相下人体步行动力学模型、机器人和人机系统动力学模型,对被动、主动助力、主动抗阻3 种不同康复训练模式中的驱动特性和能量特性进行了分析。仿真求解出机器人关节驱动力矩、人体关节主动力矩,验证了李群李代数法建模的正确性及动力学模型的有效性,为驱动控制系统构建及交互控制策略设计提供理论参考依据。     

3-RRRT并联机器人动力学仿真

研究一种3-RRRT新型高速搬运机器人运动学与动力学建模及分析方法,以支链构件相对运动坐标和动平台绝对运动坐标作为广义坐标,结合拉格朗日第一类方程建立了3-RRRT型并联机器人的运动学与动力学模型,并利用Matlab软件平台进行了运动学及动力学数值仿真,进而为并联机器人的轨迹规划及控制研究提供参考。     

空间柔性双臂机器人系统建模、控制与仿真研究

空间柔性多臂机器人系统是高度非线性，强耦合的动力学系统，其动力学的研究是比较复杂和困难的问题．本文针对极为复杂的空间柔性双臂机器人系统，建立了其系统动力学模型，利用逆动力学控制算法对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制，仿真结果表明该方法具有较好的控制效果，分析了在仿真过程中出现的有关数值算法的问题．     

一种永磁球形步进电动机的运动分析与仿真

介绍了一种永磁球形步进电动机的结构、工作原理及滑轨支架形式的位置检测系统。在对电机转子和滑轨支架进行运动学分析的基础上，给出了电机转子的单刚体运动学模型和带有滑轨支架的刚体系运动学模型。结合相应控制策略，在已知目标场点的情况下，对电机实际步进运动过程和位置检测系统输出进行了仿真研究。其结果为电机运动控制策略进一步的研究和实验方案设计提供了借鉴和参考。     

欠驱动双足步行机器人运动控制与动力学仿真

以欠驱动双足步行机器人为对象,提出一种基于落脚位置控制的运动控制算法,并对其行走控制过程进行动力学仿真。首先基于三维线性倒摆模型(3D-LIPM)控制机器人的落脚位置,建立其行走姿态的虚拟约束,利用有限时间收敛反馈控制器对行走过程进行控制,实现了机器人的动态稳定行走。最后结合MATLAB的符号运算、SIMULINK和虚拟现实技术对其控制过程进行运动学和动力学仿真。实验结果表明控制算法是可行的。     

舰载垂直装填机械动力学建模与仿真研究

将舰载垂直装填机械看作机器人开链机械手系统,采用虚拟杆件原理,将载舰和吊臂末端与吊缆的连接处看作装填机的两个机械臂,利用机器人动力学建模原理,并在海上风浪条件下,建立了舰载垂直装填机械的动力学模型.然后对该模型进行了相应的优化,为使之更加直接和有效地描述吊重的摇摆状况.最后,利用Matlab仿真软件,对该模型在多种海况下吊重的摇摆进行了动态仿真分析,结果表明,对于较高海情条件下的装填作业,必须有防摇控制措施,以确保舰载武器装填的安全性和快速性.     

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。     

仿人机器人跑步运动的仿真

提出一种仿人机器人跑步运动仿真的新方法。首先建立惯性坐标系、参考坐标系和物体坐标系,在此基础上对机器人进行运动学分析。针对跑步机器人在起跳阶段和飞行阶段存在不同约束的特点,采用拉格朗日动力学方法建立机器人跑步的变拓扑结构动力学方程,并对机器人脚着地时冲击现象进行分析。在跑步运动规划的基础上根据运动学和动力学分析给出机器人跑步运动仿真的算法。最后对一个跑步动作进行仿真,实现了前向速度为1.2m/s的跑步动作,证明了这种方法的有效性。     

基于ADAMS的电磁驱动球形机器人运动仿真研究

提出了一种双电磁线圈驱动球形机器人驱动原理:通过电磁磁芯与永磁磁钢的吸引或排斥力,带动内部驱动机构绕主轴旋转,实现球形机器人的前进和后退;由电机带动飞轮一起旋转,实现电磁驱动球形机器人的转向运动,两种运动的合成即可实现球形机器人的全向滚动.通过对球形机器人越障能力和爬坡能力进行理论分析,研究了等效摆质量m与球形机器人质量(M+m)的比值以及等效摆的长度r与球形机器人半径R的比值对球形机器人性能的影响.基于ADAMS虚拟样机技术,对球形机器人的运动性能进行了仿真实验研究.     

带拖车的轮式移动机器人系统的建模与仿真

带拖车的轮式移动机器人系统是一种典型的非完整、欠驱动系统。本文建立了带多个拖车的移动机器人系统的运动学模型,对系统的运动特性进行了分析,并在此基础上对系统的运动进行了数值仿真和图形仿真、验证了理论分析的正确性。     

ZSTU拟人灵巧手设计与仿真

仿生人手的构造和功能,设计了ZSTU拟人灵巧手并进行了运动学和动力学仿真。内置型ZSTU拟人灵巧手由伺服电机驱动,手指的结构和布置接近真实手,每个手指有4个自由度。先构建了ZSTU拟人灵巧手的虚拟样机,依据机器人运动学和动力学原理,进行了多种手势、抓持操作、单指工作空间的运动学仿真和手指动力学仿真。仿真结果表明：ZSTU拟人灵巧手结构合理,有较大工作空间,可实现多种灵巧操作。     

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。     

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.     

某飞行器级间分离气动力/约束力/飞力综合建模与仿真

飞行力学模块、约束力模块和气动力模块是构成飞行器级间分离建模仿真的三个主要部分。这三个部分相互耦合,给求解带来困难。为解决这类仿真问题,提出一种综合建模方法。该方法包括:飞行力学运动方程;CFE(Constraint Force Equation)方法求解约束力;CFD(Computational Fluid Dynamics)方法求解气动力和碰撞分析。其中,气动力模块计算得到气动载荷,输入到约束力的计算中;约束力模块得到的飞行器速度和角速度输入到飞行力学模块,经积分得到位置和姿态信息;而这些速度、位置和姿态信息又反馈到气动力模块中,构成一个回路。碰撞分析模块用来计算仿真终值条件。     

空间机器人半实物仿真系统的研究

由于空间机器人的任务验证实验成本过高,所以往往采用其它方法进行开发阶段的论证和系统的验证.采用半实物仿真的方法研制了空间机器人电联试系统.系统验证任务包括空间机器人运动学,动力学,视觉系统,控制器计算能力,总线速率及可靠性.实验结果表明该系统完全可以仿真空间机器人操作任务.