腿型跳跃机器人跳跃过程运动学及仿真分析

根据跳跃生物的生理结构及运动特性,设计了腿型跳跃机器人,并建立了简化的机构模型.分析了机器人跳跃过程冗余自由度,建立了机器人的质心运动方程;依据关节空间与质心空间速度的变换关系,对机器人进行运动学分析,并用MATLABR2009b进行数值仿真,得到了机器人关节角度随时间的变化规律,为腿型跳跃机器人控制系统的研究提供了控制参数依据.     

跳跃机器人带传动系统的建模及仿真分析

针对机器人在跳跃过程中各关节受到冲击这一现象,为避免机器人实物样机试验过程中机械本体遭到破坏,对机器人的同步带传动系统进行动力学仿真分析。在模拟带传动中,主要运用 ADAMS 的命令流建立了带传动的模型,其具有快速、准确的优点。仿真结果表明：同步带传动系统能够减小跳跃过程产生的冲击,同时为离散化实现柔性体仿真提供一条路径。     

跳跃机器人浮动基动力学模型及试验

研究了平面腿型跳跃机器人浮动基动力学模型的建立、仿真及试验问题.将跳跃机器人模型抽象成由三根均质连杆组成的平面跳跃机构,建立3个坐标系研究跳跃运动的变约束性.分别对支撑相和腾空相的运动模型进行分析,建立了Lagrange动力学方程.由于支撑相足尖与地面满足Pfaffian约束,因此将机器人足尖平移坐标与关节变量统一作为广义坐标,建立显含力约束的跳跃机器人浮动基动力学模型.确定跳跃运动约束方程和相互识别条件.通过仿真和样机试验说明了跳跃机器人浮动基动力学模型的正确性.     

人体步态分析与负重外骨骼机器人的动力学仿真

分析和识别穿戴者的步态信息,指导负重外骨骼机器人的机械结构设计,使其能够和穿戴者协调同步行走。设计仿人体下肢生物平台,利用传感器系统实时反馈人的步态数据,设计与建立步态数据库,在ADAMS中建立三维离线式仿真系统,结合步态的运动学数据,进行动力学分析,为机械结构的设计和驱动单元的选型提供了理论依据和数据支持。通过负重外骨骼机器人的穿戴测试,表明机械结构设计合理,可以真实反映关节转矩的变化。     

下肢外骨骼机器人的动力学分析及仿真

阐述了正常人体的行走步态及稳定性.构建了人体七杆模型,对其进行了动力学分析.介绍了人体特性参数.利用Solidworks软件建立了下肢外骨骼机器人的三维装配体模型,并导入ADAMS软件中进行仿真研究.通过仿真结果,不仅验证了理论分析的正确性,也得到了各个关节的力矩变化规律及大小.同时,为其控制系统设计和电机选型提供了重要的理论依据.     

仿青蛙跳跃机器人的动力学分析

设计了一种仿青蛙跳跃机器人,该机器人以跳跃能力突出的青蛙为原型设计机械结构,以气动人工肌肉作为其驱动器.这样使得整部机器人的结构接近生物青蛙,具有较高的隐蔽性,能够满足军事侦察等任务的要求.但是,由于仿生结构的复杂性给运动学和动力学的分析带来了困难.运用拉格朗日法对机器人在不同的跳跃阶段进行动力学分析,得出每个跳跃阶段的动力学方程.并利用AD-AMS和Matlab联合仿真的方法对得到的动力学方程进行验证,其结果说明了分析的正确性.这为后续研究工作奠定基础.     

多关节跳跃机器人的起跳机理与运动规划分析

在给定离地任务要求的情况下,针对多关节冗余自由度跳跃机器人起跳机理及运动规划与优化问题进行了研究.以速度方向可操作度为性能指标,将期望的离地质心速度和加速度映射到关节空间,作为关节空间规划的边界条件.采用Fourier基函数参数化关节空间轨迹,从正运动学方程出发,结合驱动约束条件,利用粒子群优化算法搜索和寻求使能量利用率最大的参数值,实现起跳性能的优化.利用计算机仿真证实了此种方法的可行性.此外还建立了滑模控制器,实现起跳阶段轨迹跟踪控制仿真分析,为具有冗余自由度的多关节跳跃机器人的运动规划提供了一种有效的方法.     

机器人关节空间的轨迹规划及仿真

为了保证搬运机器人在整个作业过程中运行平稳、连续,在关节变量空间直接进行轨迹规划,通过示教的方法,确定路径所经过的几个中间点。对于没有给定的区间,则利用5次多项式进行轨迹插补,可方便、实时地得到机器人末端执行器的目标轨迹。应用该方法对搬运机器人关节空间轨迹规划进行仿真,得到的机器人工作过程中4个关节的位移、速度、加速度的仿真直线平滑、连续。实际运行也证明搬运机器人的关节运动的轨迹控制达到了预期的目的。     

袋装物料搬运机器人动力学分析与仿真

鉴于动力学模型对系统仿真、控制系统设计的重要性,基于第二类拉格朗日方程对5自由度袋装物料搬运机器人进行动力学分析,建立动力学模型.采用 MATLAB编程求解动力学微分方程的解,基于 ADMAS虚拟样机平台进行动力学仿真,获得机器人各个关节加速度、驱动力、力矩曲线图.     

上海Ⅱ号机器人动力学建模及关节力矩特性仿真

本文用Lagrange—Euler方法建立了上海Ⅱ号工业机器人动力学模型,对机器人在关节坐标空间内轨迹规划运动时的各关节力矩特性进行了仿真,绘制出了各关节力矩变化曲线,为机器人的动态特性分析和机器人控制提供了可靠的依据。本文的动力学计算和数字仿真均在APOLLO CAD工作站上用C语言实现。     

欠驱动跳跃机器人运动规划

通过对欠驱动跳跃机器人的动力学模型的分析,结合机器人的雅克比矩阵及主被动关节之间的动力耦合关系,推导出了欠驱动机器人的伪逆运动学方程,对运动轨迹的优化数学模型进行降阶处理,并进行了运动规划的仿真分析.仿真结果分析表明了该方法的正确性及有效性,该运动规划方法对其他跳跃机器人的运动规划及控制方法的研究具有一定的理论参考价值,同时,亦可推广至平面多自由度的欠驱动机器人轨迹规划的问题上.     

腿型跳跃机器人控制系统设计与实现

为了研究跳跃机器人的运动性能和控制方法,介绍了一种双关节腿型跳跃机器人系统的特点,并根据其功能要求提出了机器人控制系统的设计目标．据此设计并实现了以TMS320F2812为核心的控制系统,针对相应的功能完成了各功能模块的设计及软硬件实现．最后在试验平台上进行了相关试验,试验结果表明该控制系统的性能指标能够满足对跳跃机器人进行实时控制的要求．     

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.     

滚-跳多运动模式球形机器人的动力学仿真研究

复杂的探索环境对探测机器人的通行能力提出了更高要求,具有多种运动模式的球形机器人是探测机器人领域的研究热点之一。通过对球形机器人内部构件质量分布的调节,设计了一种基于单摆驱动式的滚-跳多运动模式球形机器人,其具有滚动、转向、爬坡与跳跃4种基本运动能力;随后,又根据球形机器人的设计方案建立了球形机器人4种基本运动动力学方程。利用Automatic Dynamics Analysis of Mechanical Systems （ADAMS）软件构建该球形机器人虚拟样机并对其进行了滚动、转向、爬坡与跳跃的动力学仿真,最后以此为依据计算滚动、转向、爬坡与跳跃运动性能的仿真值,并制作实验室样机验证了动力学仿真的正确性。     

一种新型欠驱动型并联机器人的运动学分析与仿真

传统并联机器人具有自由度数量与驱动电机数量相等的问题,效率低下。为解决这些问题,提出了一种基于传统并联机器人的新型欠驱动型并联机器人。分析了欠驱动型并联机器人的结构特点与工作原理,应用空间解析几何与向量代数法,推导了机器人的运动学正解与反解。建立了运动学模型,应用MATLAB验证了运动学正解与反解的正确性,确立了最优工作空间。仿真结果表明,驱动电机数量为3时实现了机器人3或4自由度切换的功能,提高了机器人的抓取效率,具有工作空间大、运行速度快、定位精度高、制造成本低等特点,具有广泛的工业应用前景。     

自抗扰控制器在6自由度液压并联机器人仿真分析中应用

以6自由度液压并联机器人为控制对象,对自抗扰控制器参数的交化与系统动态特性的关系进行了系统的分析,为自抗扰控制器的参数整定及其有效应用提供了依据。理论分析和大量的仿真实验表明,采用自抗扰控制器可以明显改善6自由度液压并联机器人的操作精度,验证了自抗扰控制器的有效性。