双臂机器人机构速度约束方程的快速建立

本文在充分考虑双臂机器人机构结构特性条件下，应用递推算法，建立双臂机器人机构在协调运动过程听速度约束方程并分析了方程特点。     

双臂空间机器人系统动力学与关节运动的非线性反馈控制

利用拉格朗日方程建立了漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程,给出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人关节运动的非线性反馈控制规律.结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人系统完成关节空间的指定运动,而不需对其载体的位置、姿态进行主动控制.仿真计算结果证实了方法的有效性.     

一种考虑不确定性双臂机器人的鲁棒协调控制方案

研究了双臂机器人操作工件运动过程的动力学鲁棒协调控制,在载荷优化分配的基础上建立了系统的动力学方程.针对双臂操作系统动力学模型的不确定性,基于计算力矩结构提出了一种鲁棒协调控制方案,该方案能有效克服系统的不确定性影响和抖振,使得工件运动能较好地跟踪期望的运动轨迹,而当工件匀速运动时能保证内力跟踪误差有界.对平面双臂机器人操作工件的协调运动进行算例仿真.理论分析及仿真结果证明了控制方案的有效性.     

双臂机器人基于最优载荷分配的关节轨迹规划

基于最优载荷分配,针对双臂机器人协调运动的关节轨迹规划进行研究.首先给出双臂协调运动的运动学和动力学方程,引入广义杆及其质量特征量,将动力学方程中的惯性矩阵和哥氏力离心力重力项以及载荷影响转化为广义杆关节广义驱动力的计算;其次,引入Lagrangian乘子,在关节轨迹规划中避免了矩阵的奇异值分解.本文的规划方法具有递推性强和计算效率高的特点,适合于双臂机器人的实时控制.     

自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性.     

双臂机器人机构的约束方程

本文在单臂机器人机构运动学及多体理论的基础上，建立双臂机器人机构在协调运动过程中的位置、姿态、速度水平和加速度水平的约束方程。     

闭链式弹跳机器人起跳阶段动力学分析

设计了一种可用于非结构环境的弹跳机器人,该机器人采用非对称齿轮-六杆闭链机构作为弹跳机构.为分析机器人的跳跃运动,对机器人起跳阶段的动力学进行研究.首先采用矢量闭环方法建立机器人起跳阶段的位置、速度和加速度方程,然后根据动力学普遍方程推导出动力学理论模型.在此基础上,利用Matlab对动力学方程进行数值求解,利用研制的原理样机进行弹跳试验.试验结果表明:理论值和试验结果较为符合,验证了起跳阶段动力学建模及数值分析的有效性.     

双臂机器人协调运动载荷分配的优化方法

针对双臂机器人搬运工件的协调运动,研究载荷分配的优化方法,在协调运动动力学方程基础上,首先给出载荷分配的最小范数法,其次以关节广义驱动力为目标函数,取载荷及关节广义加速度为设计变量,建立满足最小关节广义驱动力及载荷分配的同步优化方案,便于双壁机器人的实时控制。     

双臂机器人机构加速度约束方程的快速建立

在双臂机器人机构速度约束方程的基础上,应用叠加原理和递推算法,建立双臂协调运动过程应满足的加速度约束方程。     

3R—3P双臂机器人用于纤维缠绕运动分析研究

在丝嘴处于缠绕平面运动的基本运动方程的基础上，推出一种能方便地用于异形缠绕的3R－3P双臂机器人缠绕机，并对运动学特点加以分析研究。     

多臂抓取工件的受力分析

基于机械臂与工件的硬点和软指两种接触方式,对工件的受力进行分析,建立臂与工件保持接触应满足的约束条件;通过臂动力学方程和关节广义驱动力约束,给出多臂协调抓持力不等式约束,并对抓持力的分配进行初步讨论。     

柔性机械臂动力学分布参数模型的建立

以单柔性机械臂为例, 转动动力学的规范理论为基础 , 给出建立分布参数动力学模型的一般方法； 并讨论了其离散化问题； 通过振动频率的研究探讨了纵向位移和离心力对机械臂的影响； 建立了一种合理的精确动力学模型.     

轻型柔顺机械臂结构设计与控制

为了使机械臂具有较好的位置跟随性和人机交互时的安全性,设计了一款3DOF的轻型柔顺机械臂.采用碳纤维材料实现轻量化,设计了串联弹性驱动器(SEA)实现机械臂结构的柔顺性.建立了3DOF轻型柔顺机械臂的运动学和动力学模型,并求解了工作空间;设计机械臂的位置控制实验,通过MTI位姿传感器来获取机械臂末端位姿,提出了MTI位置误差修正的方法.实验表明:当机械臂处于自由状态时,通过对比机械臂各关节和MTI末端位置的跟随性能,得知1,2,3各关节的位置跟随误差分别为7%,5%,2%,末端X,Y,Z3个方向的最大位置误差分别为19.25%,14.43%,6.4%,证明该机械臂末端具有较好的位置跟随性.     

辅助上肢运动康复机器人技术研究

为了给上肢偏瘫患者的治疗提供有效的辅助工具,研制了一种新型神经康复机器人。该机器人采用二连杆机构模拟人体上肢,其中机器人大臂、小臂分别由两台伺服电机驱动,可以实现平面内的复合运动。另外,该机器人系统针对患者病情的不同阶段,可以提供相应的训练模式。对临床30名患者为期1个月的辅助治疗结果显示:病人对这种新的治疗方法不反感,上肢的运动功能得到明显改善,未发现其他副作用。     

套索驱动柔性机械臂设计与研究

针对刚性机械臂在狭小环境下运行困难、操作难度较大等问题,提出一种仿生象鼻的柔性机械臂.采用分段常曲率的假设对连续体进行分段处理,搭建连续体动力学模型;代入每段套索长度、弯曲角度等变量数据进行动力学仿真,绘制连续体三维模型;改变弹簧长度、弹簧刚度、套索协调方式,对柔性机械臂的机构进行仿真,确定模型的材料要求;搭建样机进行弯曲缠绕试验.仿真与试验结果表明,以弹簧、套索为核心的柔性机械臂可在较短时间内实现360°弯曲,完成弯曲缠绕动作.     

煤矸石智能分拣机器人运动规划技术的研究进展

运动规划是煤矸石智能分拣机器人研究过程中必不可少的一环,但是目前仍有一些问题待解决。首先介绍了煤矸石分选现状,其次分析了煤矸石智能分拣机器人运动规划的关键技术,主要包括如何追踪动态煤矸石、如何规划轨迹以减少冲击和如何针对障碍物进行避障。最后得出今后煤矸石智能分拣机器人运动规划的研究方向,包括基于轨迹优化的分拣策略研究、拣矸机械臂末端抓取位姿研究和协作空间下多机械臂拣矸的轨迹规划研究。     

Reach and grasp by people with tetraplegia using a neurally controlled robotic arm

Paralysis following spinal cord injury, brainstem stroke, amyotrophic lateral sclerosis and other disorders can disconnect the brain from the body, eliminating the ability to perform volitional movements. A neural interface system could restore mobility and independence for people with paralysis by translating neuronal activity directly into control signals for assistive devices. We have previously shown that people with long-standing tetraplegia can use a neural interface system to move and click a computer cursor and to control physical devices. Able-bodied monkeys have used a neural interface system to control a robotic arm, but it is unknown whether people with profound upper extremity paralysis or limb loss could use cortical neuronal ensemble signals to direct useful arm actions. Here we demonstrate the ability of two people with long-standing tetraplegia to use neural interface system-based control of a robotic arm to perform three-dimensional reach and grasp movements. Participants controlled the arm and hand over a broad space without explicit training, using signals decoded from a small, local population of motor cortex (MI) neurons recorded from a 96-channel microelectrode array. One of the study participants, implanted with the sensor 5?years earlier, also used a robotic arm to drink coffee from a bottle. Although robotic reach and grasp actions were not as fast or accurate as those of an able-bodied person, our results demonstrate the feasibility for people with tetraplegia, years after injury to the central nervous system, to recreate useful multidimensional control of complex devices directly from a small sample of neural signals.     

Stability analysis via the concept of Lyapunov exponents―a case study

The dynamics characteristics of the robotic arm system are usually highly nonlinear and strongly coupling,which will make it difficult to analyze the stability by the methods of solving kinetic equations or constructing Lyapunov function,especially,these methods cannot calculate the quantitative relationship between mechanical structures or control input and dynamics parameters and stability.The theoretical analysis process from symbol dynamics modeling of the robotic arm system to the movement stability is studied by using the concept of Lyapunov exponents method. To verify the algorithm effectiveness,the inner relation between its joint input torque and stability or chaotic and stable motion of the 2-DOF robotic arm system is analyzed quantitatively. As compared with its counterpart of Lyapunov's direct method,the main advantage of the concept of Lyapunov exponents is that the methods for calculating the exponents are constructive to provide an effective analysis tool for analyzing robotic arm system movement stability of nonlinear systems.     

机器人手臂新结构及其动力学和平衡问题的研究

本文提出一种机器人手臂新结构——“卡当”等效机构,分析推导了新的运动学和动力学方程,研究了重力平衡的方法和效果。分析研究表明,操作手手臂的重力力矩可以完全消除。这不仅有利于减小驱动力矩。也有利于操作手性能的提高。