艾灸机器人柔性臂的设计与仿真

对艾灸机器人柔性臂进行了设计和仿真。柔性臂选用热塑性聚氨酯弹性体(Thermoplastic Polyurethane,TPU)材料、分段式波纹管结构,包括弯曲段和伸长段。应用Abaqus CAE分析软件,对波纹管壁厚、波纹角等结构尺寸进行了设计优化,从弯曲角度与气压关系、灵活度方面对柔性臂进行了运动学仿真分析,并对柔性臂力学性能进行了计算分析。结果表明,设计的艾灸应用场景的机器人柔性臂能够满足负载能力和灵活度的要求。

一种混合结构柔性臂的轨迹跟踪控制器设计

本文对混合结构柔性臂进行了刚柔分离建模,针对其轨迹跟踪控制问题,采用滑模控制法对刚性模型设计了轨迹跟踪控制器,并采用Barrier Lyapunov函数结合反演方法对柔性模型求解过程中存在部分变大的状态变量进行合理的输出约束。

基于PSO非均匀样条插值的混合结构柔性臂抑振轨迹规划

柔性臂广泛应用于核工业、建筑业、太空探索等领域,但由于自身刚度低、大挠度、低阻尼等特点,其末端易产生振动且难以在短时间内消除.对此,研究一种具有一个旋转关节和一个伸缩关节的混合结构柔性臂的抑振轨迹规划方法.通过对其结构分解和刚柔部分分解,建立动力学和运动学模型.为了提高算法效率,引入权重因子,构造映射函数,选取非均匀插值点,采用粒子群算法(PSO)优化插值点位置增量,利用3次样条插值拟合优化后的轨迹函数.最后,通过设计混合柔性臂的控制系统,验证所提出抑振轨迹规划方法的有效性.

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。