一种新型的三自由度垂直相交运动解耦液压伺服关节的设计

在总结了机器人各种关节的基础上 ,提出了一种新型的三自由度垂直相交运动解耦液压伺服关节的设计方案 ,阐述了其工作原理 ,并对其进行了优化设计 ,给出了该关节的优化设计参数 ,根据优化的参数设计了该关节 (以 X轴运动为例 )的具体结构 ,最后总结了该关节的特点。

一种新型三自由度液压伺服关节的动力学模型

建立了一种新型三自由度液压伺服关节的动力学空间模型 ,提出了一种自适应控制补偿方法 ,该方法能够消除死区造成的位置跟踪误差 .利用Matlab对该动力学模型进行了仿真试验研究 ,仿真试验结果表明 ,死区对位置跟踪误差有直接影响 ,该关节的动力学系统是稳定的 ,采用自适应控制补偿方法 ,可以使位置跟踪精度误差小于 0 1 %,且系统输出无超调 .同时 ,系统对负载变化不敏感 。

连续旋转液压伺服关节性能分析

为解决现有液压伺服关节不能实现连续旋转的问题,探讨一种利用转阀式伺服阀控制双作用叶片马达的转角方案。通过将马达的输出轴与阀套固联,将输出轴上的转角直接作为反馈信号,控制输出轴转角对阀芯输入的跟随。根据马达进油腔和回油腔容积周期变化规律推导出其在一个周期内容积变化的数学表达式并绘制相应的曲线。在此基础上,建立系统动力学模型并进行PID校正,由仿真结果得出校正后关节的调节时间为0.036s,跟随误差为0.018mrad,在外负载为80N·m时的稳态误差为1.25mrad,表明该关节动态响应快、跟随性准确且抗干扰性能强。

三自由度液压伺服关节动力学模型简化

采用拉格朗日法建立了三自由度液压伺服关节精确动力学模型.通过理论分析与仿真试验,阐述了重力项、惯性耦合项、向心项、哥氏项以及它们的组合形式对系统动态响应的影响,并根据以上诸因素对系统各自由度影响程度的不同,对精确模型进行了简化,仿真结果表明:简化模型与精确模型具有一致性.因此,采用简化模型代替精确模型是可行的,可使计算量大大减少.

基于动网格的旋转液压伺服关节动态特性研究

基于Fluent软件提供的计算方法和物理模型,利用动网格及UDF技术对旋转液压伺服关节运动过程进行了动态数值模拟。通过动网格技术较好地解决了因阀体运动而导致的计算区域瞬时变化的问题。分析了工作腔排量、阀芯转速、阀芯输入转角、系统压力和外负载力矩等参数对关节动态响应特性的影响。结果表明:该关节的工作腔每弧度排量取2.7×10-5m3最为合适,同时还发现阀芯输入转角、系统压力和外负载力矩等参数均对关节动态特性影响较大,而阀芯转速对其影响较小。所得结论可为关节的优化设计、试验提供理论参考。

液压伺服关节自适应模糊神经网络控制补偿方法

三自由度液压伺服关节在实现位置跟踪时存在跟踪误差,原因在于液压伺服关节是一个具有饱和、结构死区和强耦合的动力学系统.为了解决这一问题,建立了该关节的动力学模型.通过比较几种控制方法在该关节位置跟踪问题上存在的不足,提出了一种自适应模糊神经网络控制补偿方法.该方法采用样本训练自学习,自适应调整变增益系数.该方法不但消除了饱和、结构死区和强耦合引起的位置跟踪误差,而且解决了控制向量在大范围内变化实现准确位置跟踪.最后,通过仿真试验验证了该动力学系统是稳定的,提出的方法是可行的.

连续旋转液压伺服关节整体模态分析及关键部件静力学分析

利用ANSYS Workbench对新型连续旋转液压伺服关节整体进行模态分析,得到3阶振型状态,同时对关节关键部件叶片组和定子进行静力学分析。结果表明,连续旋转液压伺服关节的一阶模态频率为138.63Hz,在该频率下变形最大的外壳体最大直径处为整个关节的薄弱环节,但该处不会发生共振;叶片的薄弱环节为叶片上部的1/3处,定子的薄弱环节为定子曲线大圆和小圆的过渡曲线处,但这两处的最大应力都小于其材料的屈服强度,故可认定该关节的设计具有可行性。

基于伺服关节用三维压力传感器的设计研究

机器人智能化最重要的是关节智能化,关节智能化取决于伺服关节用三维传感器的灵敏度和精度。针对伺服关节用三维力传感器,开展了基于伺服关节用三维压力传感器的结构设计、应力分析、三维压力传感器的输入输出特性曲线及传感器的标定研究,通过分析可知所设计的三维传感器耦合效应小,可以用于伺服关节的力/力矩测量和相应的实验测试,对机器人智能化关节技术的发展提供了一定的参考。

一种液压伺服关节稳定性及其稳态误差分析

针对液压伺服关节存在的稳态误差,使得由该关节组成的机器人操作臂跟踪目标时存在位置跟踪误差问题,分析了其产生的原因,阐述了三自由度垂直相交运动解耦液压伺服关节的工作原理,采用拉格朗日法建立了该关节的动力学模型,对该关节的动力学模型进行了简化。从理论上分析了重力矩是产生稳态误差的根源,并通过仿真试验证明了这一模型简化是可行的,关节是稳定的,从而验证了结论的正确性。

3自由度液压伺服关节动力学建模与仿真研究

分析了3自由度液压伺服关节的工作原理,建立了该关节的动力学模型,并应用MATLAB软件的SIMULINK工具箱对该关节进行了仿真研究,仿真结果说明了该关节的动力学性能是稳定的,同时还对一些对动力学特性影响较大的因素进行了探讨。

基于动网格的旋转液压伺服关节内部流场数值模拟

为了研究旋转液压伺服关节自伺服特性和内部流场的瞬时流动情况,利用Fluent软件中的动网格和UDF技术对其内部流场进行了动态数值模拟,并分析了其内部流场中的压力、流速及叶片受力的瞬时变化规律。结果表明:该模拟方法突破了以往CFD稳态模拟的局限,更能真实地模拟出关节内部流场的瞬时变化情况,为关节优化设计提供了理论依据。通过分析可知该关节具有较好的自伺服特性,能在负载力矩为100 N·m情况下,完成对阀芯输入信号的快速跟随。

液压伺服关节实验系统的设计

为满足液压伺服关节设计研究的需要,笔者设计了液压伺服关节的实验系统,包括其流量控制方案与压力控制方案,以用于验证与评估三自由度液压伺服关节系统及其组成元件的性能指标与品质参数。

液压伺服关节缸体的有限元分析

以液压伺服关节缸体为例,应用UG有限元分析模块进行了分析计算,验证了强度与刚度要求,为该零件的结构设计与优化提供了依据。

三自由度液压伺服关节样机的试验系统研究

初步探讨新型三自由度液压伺服关节试验系统的构建与试验。在研制试验样机的基础上,对关节试验系统所涉及的一些基本问题、方法及分析进行阐述,通过试验验证关节的基本性能。

机器人电液伺服关节的仿人智能控制实践

为解决关节式液压伺服机器人的动态控制问题,使机器人达到希望的响应要求,本文根据仿人智能控制器的基本思想,提出了新的改进算法,并针对喷漆机器人的关节电液位置伺服系统,进行了在新的仿人智能算法下的计算机仿真和实时控制研究.实验证明.控制算法是有效的.

伺服关节驱动的柔性臂系统耦合动力学模型辨识与实验

针对整个伺服关节驱动的柔性机械臂系统,在考虑其机电、刚柔耦合特性的基础上,理论上进行了动力学建模。分析了包含直流伺服电机、谐波减速器以及伺服驱动器的伺服关节的驱动及摩擦特性,对实验中测到的电机匀速正反转数据进行线性拟合,得到了关节驱动模型中的库伦摩擦力常数和黏滞摩擦力系数。分别建立了从伺服电机驱动电压到光电编码器检测的电机转角、从伺服驱动电压到代表柔性臂振动的应变桥路输出之间的理论传递函数,以伪随机二进制序列为激励信号,通过实验辨识得到了此对应伺服关节柔性臂转动与振动耦合以及机电耦合的两个传递函数,在伪随机和正弦信号激励下,辨识得到的传递函数模型与实际结构的转动位移和振动响应具有较高的一致性。从而得到了伺服关节驱动的柔性臂系统刚柔耦合、机电耦合的动力学模型。

易控液压转角伺服关节的性能研究

为了获得结构性能优越的易控液压转角伺服关节,介绍了该关节的基本构成及工作原理,建立了该关节数学模型,借助Matlab的Simulink工具模块对该模型进行了动态特性仿真分析。通过仿真,讨论了阀口、通油油道和控制腔等结构参数与该关节的性能关系。在此基础上,确定了对应的结构参数使易控液压转角伺服关节具有优越动态特性。仿真结果表明,该关节能实现快速、准确地跟随,同时具备较强的抗干扰能力。

三自由度解耦液压自伺服关节运动特性分析

针对机器人关节中普遍存在的运动耦合、运动不够平稳、输出力矩小等问题,设计了一种径向配油的单叶片转角自伺服液压摆动缸,将其作为液压机器人关节的驱动机构,该液压摆动缸具有运动平稳、输出力矩大的优点,且其降低了液压机器人关节尺寸。通过ADAMS对三自由度解耦液压自伺服关节进行运动解耦性分析验证,然后利用MATLAB/Simulink仿真记录三自由度液压自伺服关节末端所能到达的空间轨迹,最终绘制出该三自由度液压关节的工作空间。仿真结果表明,该三自由度液压自伺服关节具有运动平稳、输出力矩大、运动解耦、工作空间大的特点。

旋转伺服关节的反馈线性化滑模控制研究

针对以叶片摆动缸为机器人旋转伺服关节的电液伺服系统中,存在多种非线性因素以及不确定因素扰动的问题,为提高电液伺服系统的控制精度和鲁棒性,提出了一种基于反馈线性化滑模变结构控制理论的控制器。通过对伺服系统非线性模型的建立,利用反馈线性化理论对非线性模型进行了线性化处理;结合滑模变结构控制原理为改进后的系统模型设计了控制器,同时设计了基于模糊自适应PID理论的控制器作为对照模型,通过MATLAB/Simulink模拟了在无干扰、时变负载干扰以及油源油压波动干扰情况下两种控制器驱动的伺服系统,并观测了系统的跟踪特性与稳定性。研究结果表明:相较于模糊自适应PID控制下的伺服系统,基于反馈线性化滑模控制器控制的伺服系统具有更小的跟踪误差、更强的抗干扰能力,可以有效提升伺服系统的鲁棒性。

基于特征模型的5阶关节伺服系统扰动补偿策略

针对工业机器人关节伺服系统负载时变和模型不确定性问题,提出将线性扩张状态观测器和基于特征模型的全系数自适应控制相结合的控制策略。建立双惯量柔性关节动力学模型并得到关节伺服系统5阶扩张状态方程。基于该模型设计5阶线性扩张状态观测器,通过该观测器估计系统总扰动并进行扰动补偿,并证明观测器收敛性。基于特征建模的方法,通过实验数据和梯度下降法对特征参数进行辨识,并基于参数值设计全系数自适应控制律,将该控制律结合线性扩张状态观测器设计一种控制策略,对系统进行精确控制。实验结果表明,新的控制策略使系统在变负载扰动工况下的定位精度达到0.003°,正弦信号跟踪误差保持在0.92°以内,系统具有较强的鲁棒性和控制精度。