五杆式人机合作机器人控制策略仿真研究

轨迹控制策略是人机合作机器人实现人机合作的重要条件.介绍了五杆Cobot的机构及其控制系统,提出了基于速度约束和位置约束的人初合作机器人轨迹控制策略,建立了相应的控制模型.两种控制策略均具有被动和约束的特征,主要区别是_产生控制量的方法不同.利用MATLAB对两种控制策略跟踪直线和圆弧轨迹进行了仿真,结果表明,两种控制策略均可实现人机合作的要求,但位置约束控制策略轨迹约束精度更高一些.     

基于Kane法的五杆式人机合作机器人动力学分析及仿真

人机合作机器人(Cobot)是一种新型的机器人,它可以和操作者在同一作业空间内直接协同作业.以Kane方法和五杆Cobot的运动学为基础,以机座关节所连的两个运动杆件的角速度作为广义速率,推导出各杆质心的偏速度和各杆的偏角速度,进而推导出五杆Cobot自由模式和约束模式时的动力学方程.利用MATLAB进行了数值仿真,仿真结果表明,该机器人具有被动和约束的特点.该动力学方程可以应用于Cobot的控制特性分析、仿真等方面.     

合作机器人的控制策略及仿真

合作机器人（cobot）是与人在同一作业空间内直接进行物理合作的机器人。为了实现cobot直接与人合作作业,根据cobot的特点,建立了不完全约束关节机构的模型和cobot的控制模型,提出了cobot的控制策略。建立了控制策略的仿真模型,对cobot跟踪给定直线和圆弧进行了仿真研究。研究结果表明：这种控制策略是可行的,它能在人机合作的条件下使cobot跟踪期望轨迹。当操作力为0时,cobot静止不动,因此不会因为机器人失控而伤害操作者,满足了人机合作的要求。这种控制策略可以应用在外科手术、物料搬运和零件装配的合作机器人中。     

智能助力装配机器人零重力操作系统控制研究

智能辅助设备(IAD)是一种被动式、可与操作者在一个作业空间实现人机合作作业的特种机器人,零重力操作是它的关键技术之一.零重力操作系统由直流伺服电机、光电编码器、减速器、滚筒、安装有力传感器操作把手组成.根据力传感器测出的操作者对负载施加力的大小,控制电机驱动负载实现升降运动.在分析系统结构的基础上,建立了零重力操作系统的数学模型.本文研究了零重力操作系统的模糊控制器,并进行了MATLAB仿真,仿真结果表明该方法改进了系统的低速性能.     

下肢外骨骼矫形器的协同仿真研究

设计用于步态康复训练的下肢外骨骼矫形器.利用Solid works、Adams和Matlab协同仿真方法,建立下肢外骨骼矫形器虚拟样机三维实验平台,对步行训练的动态特性和控制系统进行仿真研究.针对关节轨迹跟踪控制提出计算力矩加PD反馈控制的方法,仿真结果证明这种方法能够较好使关节力矩跟踪理想轨迹运动并渐近稳定.虚拟样机协同仿真的方法确切有效的分析下肢外骨骼矫形器步行运动,为研发下肢外骨骼矫形器物理样机提供主要参考.     

跳跃机器人模糊自适应轨迹跟踪控制

从受完整约束和非完整约束的腾空相到仅受完整约束的站立相,利用空间浮动基,分阶段建立了类人机器人非规则运动-跳跃运动通用动力学模型;基于Lynapunov方法设计自适应率,研究了跳跃机器人模糊自适应轨迹跟踪控制,保证跟踪收敛和闭环系统的渐进稳定。仿真研究表明,跳跃机器人通用动力学模型为空间机器人建模提供参考;模糊自适应与计算力矩混杂模型轨迹跟踪控制改善了系统自适应性,丰富了非规则运动的姿态控制和稳定性分析方法。     

基于阻抗和虚拟模型的四足机器人控制方法

为提高四足机器人的运动稳定性,提出基于阻抗和虚拟模型的控制方法。采用基于力的阻抗控制方法进行腿部摆动相的控制,实现摆动相较为精准的轨迹跟踪以及腿部的柔顺控制;采用虚拟模型控制方法进行支撑相的控制,实现对机器人机身姿态的控制,实现了四足机器人的稳定行走。结合横向跨步策略以及虚拟模型的偏航角控制策略,提出机器人抗侧向冲击控制方法,保证了四足机器人受侧向冲击后能够保持平衡并恢复运动状态。仿真结果验证了所提出的控制方法的有效性。     

双臂空间机器人的自适应鲁棒性联合控制

讨论了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的控制问题.由于载体位置与姿态均不受控制,空间机器人系统控制方程失去了关于惯性参数的线性关系,给控制系统设计带来极大的困难.借助于增广变量法--即恰当地扩展系统的控制输入与输出,成功地克服了上述难点.以此为基础,针对机械臂惯性参数不确定与末端抓手持有载荷参数未知的情况下,设计了自由漂浮双臂空间机器人系统关节轨迹跟踪的自适应鲁棒性联合控制方案.系统数值仿真,证实了上述控制方案的有效性.     

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.     

基于虚拟样机的异构双腿机器人联合仿真

阐述了一类新型双足机器人--异构双腿机器人的概念及研究目的.研究用Pro/E、ADAMS和MATLAB/Simulink联合构建异构双腿机器人的虚拟样机,并提出基于虚拟样机的联合仿真策略.为实现对期望步态的动态跟踪,提出了基于对角回归神经网络的自适应PID控制算法.为验证方案的合理性,进行了步态仿真及控制仿真.结果表明,虚拟样机技术可避免复杂的人工建模和求解过程,仿真逼真且接近实际系统,为复杂双足机器人系统提供了良好的研究方法.