一种混合式绳驱动机器人的运动学分析与仿真

基于人臂结构和绳驱动技术,提出一种混合式绳驱动拟人臂机器人的设计方案。将驱动电机布置在基座附近,通过绳索传递运动和力,能有效的提高机器人的运动性能。首先通过Pro/E建立了绳驱动拟人臂机器人的机构模型;然后采用POE以及改进的牛顿-拉夫逊数值迭代方法分析了机器人前向运动学、逆向运动学;在此基础上针对此特殊机构分别对肩关节和肘关节处进行了解耦分析;最后通过Matlab和Adams联合仿真实验,得到一条和预定轨迹相吻合的实际轨迹,从而证明了运动学算法的正确性,以及机构的可行性。     

基于Matlab无刷直流电机系统仿真建模的新方法

在分析无刷直流电机(BLDC)数学模型的基础上，提出了无刷直流电机系统仿真建模的新方法。在Matlab／Simulink中，建立独立的功能模块，如BLDC本体模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等，再进行功能模块的有机整合，搭建无刷直流电机系统的仿真模型。为保证仿真快速性和有效性，模型采用分段线性法生成梯形波反电动势，系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用滞环电流控制。仿真结果证明了该方法的有效性，同时也适用于验证其他控、制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

水下滑翔机器人实时仿真平台研究与开发

为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想.介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明.仿真平台系统包括虚拟水下滑翔机器人系统和虚拟显示系统两部分,其中虚拟显示系统包括:MultiGen Creator建立的三维载体模型和海底地形;Vega生成的实时视景程序;基于MFC的视景仿真程序.     

电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真

在设计开发电动汽车的过程中，采用实时数字仿真可实现并行工程，缩短开发时间，节约开发费用。基于方框图建模工具Simulink建立无刷直流电机驱动系统模型，采用dSPACE实时仿真环境自动生成控制器及被控对象模型实时代码。实时仿真系统具有与实际系统的硬件接口，可以与实际控制器或电机系统直接相连，构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统。实时仿真与真实系统实验结果表明，实时仿真器与实际系统的响应特性无明显差别，在开发和测试阶段可以代替实际电机系统进行实时闭环测试。     

面向复杂系统运动仿真的信息物理融合建模

传统运动仿真的虚拟建模缺少针对复杂系统中信息子系统与物理子系统的动态性融合建模。融合传统运动学虚拟建模与信息计算的优势，针对运动仿真的精度和实时性难以满足实际工业制造需求的问题，提出面向复杂系统运动仿真的信息物理融合建模方法，并以机械臂的运动学控制为仿真案例进行验证，解决了实际环境中机械臂的驱动与仿真环境虚拟机械臂运动不一致的问题。搭建了复杂系统运动仿真虚实映射平台，集成了虚拟建模环境CoppeliaSim，融合实际机器人的运动反馈，和虚实映射计算模型，确定工业机器人运动方程的唯一位姿解。实验结果表明本文提出的方法实现了工业机器人的虚实映射实时运动仿真。     

带Mecanum轮的移动机器人全向移动控制研究

分析了一种配有Mecanum轮移动机器人的全向控制方法.该方法有效的控制了Mecanum轮机器人平台,对实验对象输入的导航参量设定值(X、Y方向的平移速度与转动角度)转化为机器人各轮的控制转速设定值,并通过机器人本体仿真模块对电机以及机器人模型的仿真解算,得到机器人的实际位姿状况.再反解出移动机器人的实际导航参量,用于机器人的导航位姿闭环控制.     

轮式牵引机器人优化设计及运动特性分析

为定量评价轮式牵引机器人在同一管径水平井内的动态运动特性与越障性能,建立了轮式牵引机器人爬行模块的受力模型,优化了结构及尺寸参数,实现了机器人ADAMS整体建模,并构建了对象机器人驱动机构、支撑机构及牵引阻力的Simulink控制模型。提出了轮式牵引机器人的ADAMS/Simulink联合仿真建模方法,进行了对象机器人运动特性及越障性能仿真分析。仿真结果表明结构优化后提高了该型机器人在水平井内的动态运动特性,验证了其较好的越障能力,且仿真计算与理论分析结果基本一致。     

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.     

极坐标捷联式视觉导引平台的机电建模与仿真

极坐标结构捷联式视觉导引平台为系统的轻小型化提供了一种解决方案,同时也具有较好坐标捷联式框架的运动学关系:基于刚体定点运动欧拉动力学原理,建立板坐标捷联式视觉导引平台的动力学模型;针对两轴框架的驱动电机,进一步建立包含电机电流环和力矩环的机电模型.最后结合实际数据,对所建的机电模型进行了仿真验证,并对干扰力矩和机体运动耦合作用对框架角速度和角度的影响进行了分析.仿真和分析结果表明:干扰力矩对框架角速度和角度有较大幅值的影响,需要机械的方法和增加补偿环节的方法加以消除;机体运动耦合作用对框架角速度和角度也有影响,并且这是系统固有的特性,只能通过补偿环节加以消除.     

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.     

无刷直流电动机系统故障检测方法的仿真研究

首先建立了无刷直流电动机系统正常运行时的系统模型。在此模型的基础上,针对系统中功率开关管开路、绕组开路和绕组匝间短路三种故障分别建立了故障运行时的系统模型。通过对系统正常运行和上述各种故障运行的仿真研究,确定了能够识别故障的特征波形。根据仿真结果提出了基于模型监控的故障在线检测方法,即通过正常运行时系统模型的输出值与系统实际输出值之间的偏差来检测系统的故障。     

多自主移动机器人计算机仿真系统的设计与实现

提出了一种多移动机器人计算机仿真系统的设计方案，开发并实现了在局域网上以服务器-客户端模式工作的基于二维平面模型的多移动机器人仿真系统，该系统提供的环境建模及实时修正功能，参数可调的传感器模型，通讯协议，算法设计相对独立的特点极大地方便了多移动机器人系统的研究工作。     

基于Unity3D的水下机器人半实物仿真系统

基于Unity3D研制了一种由地面控制终端、机器人本体和三维仿真系统3部分组成的水下机器人半实物仿真系统,为水下机器人开发过程中的性能测试、控制算法分析和人员操作培训提供了仿真和测试平台。该系统采用同一地面控制终端作为三维仿真系统和机器人控制系统的统一指令输入源,以实现虚拟对象和机器人本体的同步工作,可对系统进行实时监测、调参。采用多目视觉技术对机器人位置采集,对传感器数据进行卡尔曼滤波处理。机器人运动仿真试验结果表明,机器人实际运动路径和仿真规划路径基本相同,该系统动态响应性和控制系统同步性较好。     

一种新型电动三轴飞行仿真转台的研究

本文介绍一种新型电动三轴飞行仿真转台的设计技术及其主要性能。该转台采用微机实时控制，力矩电机直接驱动，高灵敏度测速机和高分辨度光电编码器反馈。在控制方案中除了采用三环反馈控制和前馈补偿控制之外，还引入先进的智能控制策略，从而显著地提高了系统性能。该转台可以满足多种类型飞机、导弹飞控系统仿真试验要求     

基于足球机器人截球动作的提前角导引算法研究

提出了实现足球机器人快速截住小球技术动作的一种新算法。首先给出了足球机器人的运动模型,然后介绍了提前角导引算法的基本思想,进而给出了截球动作的具体实现和在实时系统中应用的改进算法。该算法根据足球机器人的运动模型,以导引函数为目标函数计算出机器人下一时刻的最佳位置点,从而实现拦截动作。仿真实验结果表明该算法具有良好的拦截效果,MiroSot11vs11比赛的实践亦证明该算法是行之有效的。     

SAMCEF在柔性并联机器人建模与仿真分析中的应用研究

分析了SAMCEF软件的特点,建立了柔性并联机器人的虚拟仿真模型,并进行了仿真分析.介绍了SAMCEF软件的相关模块在柔性并联机器人虚拟仿真中的应用.利用API接口技术开发了自动计算机器人固有频率、系统任一点内力的程序,扩展了SAMCEF软件的功能和用途.以平面3-RRR柔性并联机器人为例,介绍了建模要点和仿真流程.仿真结果表明该模型能正确地反映柔性并联机器人的运动学、动力学特性,杆件的弹性变形对柔性并联机器人的运动学、动力学性能具有重要影响.     

基于COM技术的多移动机器人仿真系统

提出了一种基于COM(ComponentObjectModel,组件对象模型)技术的多移动机器人仿真系统的模型,并通过该模型初步实现了一个将移动机器人控制器组件化的仿真平台。COM规范定义的组件模型所具有的进程透明特性和可重用性很好地对应了多移动机器人系统的分布式特点。采用COM技术的多移动机器人仿真系统,具有良好的分布式运行能力和方便的实时交互能力,极大地方便了多移动机器人系统的研究工作。     

异构双腿行走机器人的联合仿真研究

针对异构双腿行走机器人中的人工腿部分建立了运动学和动力学模型,并建立整个机器人实验平台的三维虚拟样机。在仿真软件ADAMS中对异构双腿行走机器人的运动学方程进行了验证,结合MATLAB的simulink模块对动力学方程及控制系统进行了联合仿真研究。针对机器人在不同的步态要求下的驱动力矩要求提出了一阶p型开闭环迭代学习控制算法,实验结果证明这种控制系统能够很好地追踪关节处的力矩并收敛于理想曲线,联合仿真平台的建立对于复杂机器人的开发具有重要意义。