基于虚拟样机的拉臂车工作装置动力学分析

针对拉臂车工作装置变负载、多工况的工作特点,利用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS 建立机械-液压联合仿真模型,为得到更加真实的动力学响应,将箱体滚轮与地面、箱体与副车架导向轮定义为非线性弹簧-阻尼碰撞接触力约束关系.分析结果表明:机械-液压联合仿真能够有效地模拟工作装置在装箱和举升卸料过程中油缸力和拉臂作用力的动态变化规律,从而为拉臂车工作装置动态分析提供了一种有效方法.     

基于MATLAB上肢康复机械臂鲁棒控制研究

以穿戴上肢康复机械臂(RuPERT)的人体手臂为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于simMechanics建立仿真模型,实现上肢康复机械臂鲁棒控制系统.考虑到上肢康复机械臂是辅助上肢偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入上肢偏瘫患者的主动作用,在MATLAB/Simulink的环境下运行.仿真结果表明,控制器能适应各种损伤程度的患者,在存在信号传输时延时,仍能保持响应速度和精度,具有很强的鲁棒}生和自适应性.     

Model and characteristic of a new underactuated manipulator and its simulation

The virtual prototype of the type of underactuated manipulator was established under the Solidworks. It is proved that the manipulator has the nonholonomic characteristic from the theoretical analysis to this model. The digital model was imported into ADAMS and the kinematics simulation and analysis were accomplished. The research conclusion shows that underactuated manipulator is controllable from the simulation analysis perspectives. It also provides theoretical foundation for prototypes debugging and control.     

一种仿生机械臂空间位置反馈方法的研究

为了解决仿生机械臂空间位置反馈的问题,将眼电图作为神经反馈,应用于仿生机械臂空间位置反馈系统,通过多角度目标点重复扫视实验,分析眼球转动角度与对应眼电信号特征之间的映射规律,建立了人眼双目视觉定位模型.采用四元数法构建人眼、仿生机械臂坐标转换模型,并通过自行设计的物理实验平台进行坐标转换参数标定、计算旋转矩阵和平移向量,根据参数化定位模型将提取到的目标点转换为机械臂坐标系位置信息,从而实现了空间定位.研究结果表明,人眼双目视觉的定位模型可以有效地提取目标点坐标,为仿生机械臂提供空间位置反馈,同时也为仿生机械臂空间位置反馈提供了新思路.     

Revo测头的自适应测量算法及位置反解

为解决关节臂式三坐标测量机测量精度低的致命弊端,在三坐标测量系统中采用Revo测头.经分析系统的结构特点,确定了转动关节与测杆姿态的几何关系并构造测量时的接近矢量,实现测杆姿态的控制.在此基础上,提出一种基于初始姿态的自适应测量算法,根据数据点的坐标,求得测杆姿态最小变化量,结合位置方程求得该姿态下的位置反解.实验表明：该算法可实现测头姿态的精确控制和位置反解的计算,为具有Revo测头高自由度关节臂式三坐标测量系统的发展和运动学问题的深入研究奠定了理论基础.     

大型空间机械臂制动器陶瓷摩擦副的研制

根据大型空间机械臂制动时的安全需求,基于大型空间机械臂制动安全的数学模型,确定了制动器摩擦副的综合设计指标.以制动器力矩稳定性及寿命等为指标,计算了摩擦副的等效半径及喷涂厚度,设计了基于陶瓷材料的摩擦副.研制了陶瓷摩擦副制动器样机及实验台.通过对制动实验数据的分析,验证了摩擦副设计的正确性.结果表明,以大型空间机械臂制动安全指标推算制动器摩擦副综合设计指标,以此来进行制动器摩擦副设计是可行的.     

机械臂位置跟踪自适应反演滑模控制律设计

针对机械臂位置跟踪控制问题,设计了一种新型自适应反演滑模控制律。该方法利用机械臂各关节的位置和速度误差建立了滑模面函数,并根据反演原理设计了反演滑模控制律。然后,通过设计合适的自适应律对外部扰动进行在线补偿,降低了系统对外部扰动的敏感性,有效地抑制了系统的抖振。最后利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真结果说明该控制律具有较好的控制性能。     

臂载线结构激光手眼矩阵的精确标定——多坐标系转换法

针对臂载线结构激光手眼结构的标定问题,提出一种多坐标系转换法.该方法借助激光跟踪仪和标定物,测量末端连杆和线激光坐标系相对于激光跟踪仪的齐次变换矩阵,从而快速计算线激光坐标系相对于机械臂末端连杆坐标系的手眼矩阵.该方法具有操作简便、误差小、精度高、对实验器材没有严格要求等优点.使用移动-转动-移动(PRP)三自由度机械臂进行手眼矩阵标定实验.实验结果表明:手眼矩阵旋转轴测量误差小于0.001,旋转角度误差小于0.07°,位移矩阵误差小于0.25 mm.该方法适用于任意二自由度及以上的机械臂与二维或三维传感器形成手眼结构的手眼矩阵标定.     

一种仿人机械臂的动力学建模和固有频率研究

气动肌肉驱动器因能很好地解决机械臂柔顺性的问题,其在仿人机械臂上的应用已经成为了研究热点。但目前针对机械臂的建模多忽略驱动器质量,或考虑为集中分布情况,同时一般考虑关节铰为线弹性扭簧。这些假设不太符合气动肌肉驱动器的实际力学性能。因此通过D-H法建立了一种仿人机械臂结构的运动学模型,核算了其奇异位形。通过能量法建立了驱动器质量分散分布下的仿人机械臂的动力学模型;通过假设模态法进行离散化,得到标准特征式方程。基于Wolfram Mathematica 9进行编程,获得了该仿人机械臂在两个关键的奇异位形之间运动时,其固有频率随关节角度和关节铰刚度变化的形式。     

基于模拟退火鸡群算法的平面冗余机械臂逆解

针对平面冗余机械臂逆解求解复杂问题,提出一种基于模拟退火鸡群算法的优化方法。分析了冗余机械臂逆解求解模型,并确定约束条件,以此建立优化目标函数。在传统鸡群算法小鸡粒子位置更新中加入向公鸡粒子学习的功能,增强了小鸡粒子寻优的全局性;引入模拟退火算法提高了小鸡粒子向母鸡和公鸡粒子学习的自适应性。通过分析比较可知,改进算法的时间复杂度与原算法一致,利用测试函数对比仿真,验证了改进算法的稳定性和精度。该策略对由目标坐标求得的机械臂可行解进行寻优,得到了转动角度较小、满足一定精度的机械臂逆解。实验结果表明,该方法可使机械臂在一次位置迁移中平均少转动约1.91°。