基于奇异摄动的宏—微机器人控制方法

物理上包含快过程和慢过程的系统可以用奇异摄动方法分析和控制,通过集中微机械手的小参数,提出了将宏－微机器人的动力学模型表示的为标准的奇异摄动模型的方法,这一方法对刚体连杆机械手具有一般性,基于奇异摄动方法设计了宏－微机器人控制器,宏机械手采用计算力短控制,微机械手采用非线性反馈控制,四自由度宏－微机器人的仿真研究证明了方法的有效性。     

3R平面开链机械手灵活度分析

根据Grashof定理和连杆机构特征图划分,在3R平面开链机械手上引入虚拟杆,利用机构分析方法探讨了3R平面开链机械手特征图各区域上的灵活度,分析了机械手在不同工作空间区域上的奇异位置,并通过HD921-3型挖掘机进行实例分析.结果表明:根据3R平面开链机械手的杆件尺度关系,可以将机械手工作空间划分为6个子域;根据杆长关系,可以将各子域归纳为Grashof部分、变点部分和非Grashof部分;3R平面开链机械手的机构构型和特征图及其奇异位置取决于杆长条件,与装配顺序无关;分析机械手时,可利用特征图来分析灵活度,并在此基础上进行机械手运动规划.特征图分析方法适用于包含3R平面开链结构单元的机器设计.     

基于可重构虎克铰链副的仿人变胞手设计与分析

三指手能够模仿人手的大拇指、食指和中指的姿态,从而实现仿人手的动作.变胞手掌的引入,更加提升了机械手的工作空间以及抓取可适应性.着眼于对手掌的仿生设计,基于可重构虎克铰链副(r T铰链副),设计出一款新型的仿人变胞手,使机械手可以部分模拟出人手的真实动作,从而增强机械手在空间中的抓取能力.将含有r T铰链副的六杆机构作为机械手的手掌,基于r T铰链副的可重构特性,使机械手的手掌在r T铰链副的不同构态下呈现出不同的运动方式,变胞手的手掌操作平面与Oxy平面的倾角以及手掌工作空间的大小也可以呈现不同的变化.因为当手指长度固定时,若要获得最大操作空间,机械手手掌的半径与物体半径有近似正比例对应关系,因此机械手掌半径的较大变化有利于提高机械手的抓取灵活性.此外,此机械手掌在非奇异构型下的单自由度特性也有利于机械手的控制,提高其工作稳定性.运用旋量系分解与基于公共约束和冗余约束的活动度扩展准则分析了该手掌在其工作空间内两个奇异位姿及其过渡姿态的活动度,并计算了新型变胞手在不同工作模式下手掌的工作空间大小及手掌工作平面位置,同时给出了手指操作平面倾角的变化与手掌半径的变化,展示了采用此变胞机构作...     

基于工作空间的机械手滑动控制

本文考察了机械手工作空间的滑动控制,提出了一种新的控制方法,此法不需求工作空间向关节空间的逆变换,而且可以用于冗余机械手及奇异位置的控制。等价控制输入由一简单的方程求解,便于实现计算机适时控制,通过对一个自由度机械手的仿真研究,证实了此法的可行法。     

机器人奇异形位分析及协调控制方法

把6R机器人奇异形位分为边界奇异、内部奇异、结构边界奇异和腕部奇异，分析了这些奇异形位的形成条件，并对每一种奇异进行了计算机仿真。在深入分析奇异边界构成的基础上，给出了内部奇异直观的计算机图形仿真结果，克服了以往笼统而欠实用描述方法的不足。通过分析J^-1(J为Jacobian矩阵）提出了采用协调控制法回避机械手奇异形位的理论及在线实时控制方法。     

基于结构奇异值的鲁棒PID控制器设计

本文提出了一种以结构奇异值为优化指标的ＰＩＤ控制器设计方法，该方法直接提出了对闭环系统鲁棒性的要求，符合工程实际需要，由于ＰＩＤ控制器可调参数少，因而采用结构奇异值为优化指标的设计可以用共方向法等非线性的直接方法完成，最后以机械手关节的ＰＩＤ控制器设计为例说明了这种方法。     

工业机器人奇异位形的分析及雅可比矩阵推导

机械手运动过程中的奇异位形是很重要的,而奇异位形对于研究机械手的动力学问题也是十分重要的。雅可比矩阵正是研究这种微分关系的数学方法,它反映了操作空间速度与关节空间速度之间的线性映射关系。本文推导了六自由度关节机器人的雅可比矩阵,对关节型机器人的动力学及轨迹规划进一步研究提供了理论支持。     

25MN单动反挤压机供锭机械手的设计

介绍了一台25MN单动反挤压机供锭机械手的工作过程,总结了供锭机械手的功能特点,详细分析了供锭机械手的结构设计和液压控制系统原理。此供锭机械手是摆臂式的结构,并采用了双导杆导向和＂V＂形定位。液压系统可实现机械手跟随挤压筒移动,系统中设置了有平衡回路。机械手的结构和液压系统具有很好的实用性。     

基于六关节机械臂的推拿按摩康复机器人运动学研究

目的 将RBT-6T/S03S型6自由度工业机器人用于中医推拿按摩康复机器人的执行机构。方法 通过机器人位置反解,得出影响机器人工作空间的关节转角表达式,给出工作空间的数学描述。利用机器人运动螺旋系的线性相关性建立机器人奇异位形的判别准则,得到机器人发生奇异的运动学条件和奇异位形曲面解析方程,以避免机器人在奇异位形及其附近作业。借助MATLAB软件,探索机器人位置工作空间边界和奇异位形的分布曲面,直观地表示机器人工作空间的形状和大小,以及奇异位形对工作空间的分割情况。结果 为了满足作业任务的包容性要求,针对机器人的结构特点,提出描述机器人位置工作空间的方法。为改善当前按摩设备手法单一,无法实现适宜不同对象的个性化康复理疗方案的缺陷,设计出多关节多指推拿按摩机械手。结论 通过研究机器人手腕和多关节多指的运动学,实现了适宜个性化按摩理疗所需的手法,并为影响按摩效果的运动学和动力学刺激量的控制提供了理论基础。     

回转机械手的PLC控制设计

介绍回转机械手的工作过程,针对传送带用旋转型搬运机械手开发了PLC控制系统,给出了机械手系统示意图、梯形图、PLC连线图,实现了机械手自动工作．     

基于反螺旋理论的2-PTR&PSR并联机器人的奇异位形研究

运用反螺旋理论的方法,对2-PTR&PSR并联机器人进行奇异位形分析。应用几何法,求解出机构的反螺旋,进一步得到机构的约束雅可比矩阵和驱动雅可比矩阵,以及全雅可比矩阵;通过计算分析,2-PTR&PSR并联机器人无约束奇异,当任意一个支链上的连杆与其联接的移动副轴线垂直时,产生结构奇异;最后通过数值仿真得出机构的奇异位形3维曲面.     

一种新的奇异研究方法及其应用实例

首先论证了奇异的运动学原理：物体上非共线三点的速度的三个法平面的交点，能落于该三点决定的平面上。这是物体上非共线三点的速度能确定此物体的螺旋运动的充分必要条件。依据此原理得到一种新的判别并联机器人机构奇异的简捷方法，且用此方法分析了3-RPS机构，首次得到此机构的三维奇异轨迹，并用线几何和力雅可比矩阵作了验算以证明方法的有效性。     

5自由度并联机器人奇异位形空间分析

以动平台瞬时运动为基础 ,建立 5自由度并联机器人奇异位形条件方程 ,通过仿真研究 ,首次得出该机器人奇异位形空间形状 ,使确定机器人实际工作空间成为可能 .     

并联机器人奇异位形空间分析

以动平台瞬时运动为基础,建立并联机器人奇位形条件方程,通过仿真研究,首次得出该机器人奇异位形空间形状,使确定机器人实际工作空间成为可能。     

平面并联机器人的机构分类及奇异性

描述了平面并联机构的构型分类，提出基于微分几何方法的并联机器人奇异位形的判定定理，分析了2DOF并联机器人的奇异位形。     

二维驱动直角坐标机器人系统辨识对比研究

比较了空间二维驱动串并联直角坐标机器人系统的RLS算法辨识和KFE算法辨识,并对系统进行了参数估计,通过计算机绘图和运算给出两种不同算法下的辨识结果,可满足机器人特殊奇异位形时的需要和实现"模型引导控制"时的较好逼近.     

3-PRRU并联机器人位置反解和奇异位形的研究

针对一种新型机构3自由度3-PRRU并联机器人,应用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了该机构的运动学方程,得出理论上具有64组位置反解的结论,采用matlab软件对反解进行了数值仿真.最后用雅可比矩阵行列式获得奇异位形条件方程,对此并联机构的奇异问题进行了分析.     

Workspace and rotational capability analysis of a spatial 3-DoF parallel manipulator

The analysis on the workspace and rotational capability of HANA, a spatial 3-DoF parallel manipulator, is concerned. The parallel manipulator consists of a base plate, a movable platform, and three connecting legs. The moving platform has three degrees of freedom (DoFs) which are two translations and one rotation, with respect to the base plate. The new parallel manipulator is very interesting for the reason of no singularity in the workspace, the single-DoF joint architecture and high rotational capability of the moving platform. The inverse kinematics problem is described in a closed-form, which is very useful to present the workspace geometrically. The constant-orientation and reachable workspaces for the manipulator are analyzed firstly. The index that is used to evaluate the rotational capability of the manipulator is defined and discussed in detail. Finally, the distribution of rotational capability index on the workspace is presented, which helps us know how much the index is at different point. The parallel manipulator has wide application in the fields of industrial robots, simulators, micro-motion manipulators, and parallel kinematics machines.     

面向托卡马克第一壁检测的超冗余机械臂运动学分析

针对托卡马克第一壁大范围高精度检测的需要,设计了一种超冗余13-DOF宏微式机械臂.为解决超冗余机械臂运动学计算快速性与精确性之间的矛盾,提出了一种考虑机械臂作业环境结构的运动学算法.该算法利用宏机械臂平面多连杆的构型特点和圆弧形的运动轨迹有效降低了逆运动学计算的复杂性.利用摄动法解决了微机械臂处于奇异位置时,运动学逆解无法解析求取的问题,借助能量最优原则唯一确定存在多解或无穷多解时逆解的选取.最后通过仿真验证了该运动学计算方法的有效性.