基于后推技术的绳驱动拟人肩关节动力学控制

针对并联式绳驱动机器人建模困难、控制复杂等问题,采用拉格朗日动力学建模方法,推导得到便于控制器设计的标准动力学方程,考虑绳驱动的冗余特性和绳索的单方向受力性,提出基于最小预紧力的张力分配算法,求解出各绳索的驱动力.针对机器人轨迹跟踪控制问题,设计了基于后推技术的系统模型控制律.仿真结果表明:后推技术法在收敛速度方面明显优于计算力矩法,且各绳索的驱动力皆能满足其张紧所需的最小张力.

基于动力学的拟人肩关节动载协调分配优化研究

针对并联机构动载分配优化存在的问题,对一种拟人肩关节机构的运动学、动力学、机构性能等方面进行了研究,提出了一种动载协调分配优化方法。首先结合拉格朗日方程和虚功原理建立了动力学模型,并利用动力学仿真软件验证了动力学模型的正确性;然后基于动力学模型,建立了肩关节机构的动力学性能指标和力映射性能指标,并应用加权求和法将其转换成综合性能指标;最后采用Dijkstra算法得到了性能最优的轨迹,并综合考虑时间、能耗和力矩波动,采用遗传算法优化了该机构的广义时间,从而确定了各个关节的力矩、角位移和角速度。研究结果表明:该优化方法能够实现拟人肩关节在时间最短、能耗最小、性能最优的条件下完成运动,且该优化方法也适用于其他并联机构。