一种适用于2自由度混合驱动机器的运动控制策略的研究

针对2自由度混合驱动机器的工作特点,进行了混合驱动压力机构实验机构的运动控制研究。以变结构控制策略为基础,提出了基于逆运动学理论的混合驱动机器运动控制实时在线误差补偿控制方法,并进行了仿真研究,误差实时在线补偿后的位移曲线与理论位移曲线的吻合较好,误差在1%之内。

两栖混合驱动机器人单翼动力学分析与试验研究

为了实现足翼混合驱动两栖机器人水中高效、稳定浮游,开展了仿生水翼水动力分析与试验研究。首先针对非常规翼型的三维水翼进行结构简化,采用数值方法建立了单翼拍动水动力学模型,基于该模型分析了拍动周期、拍动幅值和拍动相位差等参数对水翼推进性能的影响;然后采用切片法,从翼尖轨迹特征、翼面压力分布以及尾涡脱落等角度,阐述了水翼水动力的产生机理;最后通过单翼水池试验,验证了所建立动力学模型的正确性。通过研究发现,水翼采用两自由度耦合拍动,摇翼和上下拍翼拍动相位差为1/4周期时,平均推力和平均升力达到最大;摇翼和上下拍翼拍动相位差为1/8周期时,推进效率最高;推进效率随拍动幅值增大而减小。

混合驱动柔索并联机器人系统集成设计

混合驱动柔索并联机器人是机电高度集成系统,其动态性能由结构系统和控制系统共同决定。为了提高混合驱动柔索并联机器人整体系统的动态性能,并考虑到其结构系统和控制系统的密切耦合关系,对混合驱动柔索并联机器人的结构系统与控制系统进行集成优化设计。描述混合驱动柔索并联机器人系统的结构和运动过程;根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对混合驱动柔索并联机器人进行运动学分析;基于Lagrange方程,推导出混合驱动柔索并联机器人的动力学模型;讨论优化过程中涉及的设计变量、约束方程表达式和目标函数,建立混合驱动柔索并联机器人系统的集成优化模型。结合实例,对混合驱动柔索并联机器人系统进行分离优化设计和集成优化设计的数值仿真比较研究,结果表明,集成设计方法能够使系统获得更好的动态性能。

可缠绕式混合驱动柔索并联机器人可靠性分析

根据可缠绕式混合驱动柔索并联机器人的机构组成及工作原理,将失效模式与影响分析法(FMEA)和引入模糊集理论的故障树分析法(FTA)应用到该机器人系统的可靠性研究中,分析了机器人各子系统中零部件所有可能的故障模式、故障原因以及故障模式对系统的影响,找出了系统中潜在的薄弱环节和关键的零部件,通过理论计算可以得到机器人系统的故障隶属函数表及总体失效概率,结果显示机器人控制子系统对系统可靠性影响要大于机器人本体子系统和机器人动力子系统。研究结果对提高可缠绕式混合驱动柔索并联机器人系统可靠性有一定的指导意义。

混合驱动柔索并联机器人自适应迭代学习控制

以一种兼容混合驱动机构与柔索并联机构特点的新型混合驱动柔索并联机器人为研究对象,对其动力学建模及轨迹跟踪控制进行了研究;应用Lagrange方法建立了混合驱动柔索并联机器人系统的动力学模型;针对具有非线性、时变特性以及带有可重复时变干扰的混合驱动柔索并联机器人动态系统模型,设计了一种控制增益随迭代次数变化的自适应迭代学习控制策略,并采用Lyapunov函数证明了该控制器的稳定性;数值仿真结果表明,在该控制器的作用下,混合驱动柔索并联机器人控制系统能够完成高精度跟踪期望轨迹,进一步验证了所建系统动态模型的正确性及控制策略的有效性。

混合驱动机械系统在考虑速度波动情况下的重新规划

混合驱动机械系统是一种机电混合系统,同时具有高承载能力、高效率和适度柔性的优点。为降低机电系统的制造成本和控制难度,采用不可控的三相交流电机作为混合驱动机械系统的主电机,考虑交流电动机的速度波动,采用合理的方法预测两台电机的理想角位移和角速度,以之作为控制目标进行离线动力学仿真,使主副曲柄在每个周期保持固定的相位关系。以一种二自由度七杆混合驱动机械系统为例做了动力学分析。分析结果表明,在采用不可控交流电机提供系统主要的扭矩和运动时,运用预报校正方法,将求解机电系统动力学方程与预测控制的期望值相结合,可以保证主曲柄和副曲柄之间由运动学规划得到的理想相位关系,从而实现了简化系统控制,降低制造成本的目标。