仿人机器人混联构型手臂的动力学建模与控制

针对串一并混联结构机器人因其复杂的拓扑结构给动力学建模与控制带来困难的问题,以一种4自由度串一并混联仿人机械臂为例进行了动力学建模与控制方法研究。利用旋量与李代数计算结合虚功原理推导了基于质心螺旋系数的动力学方程,以避免约束反力处理和逻辑开链划分以及大量的微分运算。在此基础上,考虑混联结构的强耦合性及系统不确定性,提出了基于反演策略的神经网络自适应鲁棒控制方案并对其进行轨迹跟踪控制仿真,将仿真结果与理想反演控制方案进行了比较,验证了所提控制方案的有效性及优越性。

平面3-DOF混联机构构型综合及其同构分析

通过应用Assur杆组法及图论理论对平面3-DOF全转动副机构进行了构件分类和构件组合,得到了一种最基本的3条支链对称的运动链结构。然后运用拓扑胚图插点法画出了其拓扑胚图,对其支链进行分类并插入拓扑胚图中,再进行同构分析得到了6种运动链构型。最后,运用一种新的基于构件关系的图论描述方法推导出了此机构的混联构型,并对其进行了应用研究。这些为以后非全转动副平面3-DOF机构的研究打下了基础。同时,通过研究平面3-DOF机构也更加有利于空间少自由度机构的研究。

四足仿生机器人混联腿构型设计及比较

四足仿生机器人一直是机器人领域研究的热点之一。对国内外的研究现状和代表样机进行综述,总结现有四足机器人的腿构型的优缺点。混联腿构型结合了并联机构和串联机构的优点,可在提高机器人载重/自重比的同时,满足快速稳定响应的需求,从而实现高速、低能耗、高承载的运动。提出三种不同的3自由度混联腿机构,由1自由度的四杆机构和2自由度的平面并联机构串联组成。建立3种混联腿的运动学模型。根据四足机器人的行走设计需求,总结三种混联腿机构的特点,并建立其各自的工作空间模型。基于对角小跑的轨迹,分析三种混联结构在空间上的承载能力和各向同性度。通过对比分析选择第三种混联腿作为最优选项,并进一步与经典串联腿进行驱动力矩比较,证实混联腿的优越性。通过样机负重行走试验验证结果的可靠性,为四足混联腿机构机器人的后续研究奠定理论基础。

四足仿生机器人混联腿构型设计及比较分析

在机器人能研究领域当中,四足仿生机器人是一个十分重要部分.在此类机器人的研发当中,混联腿构型是一种较为常用的结构,其中对串联、并联等机构的特点进行融合,对于机器人的运动性能有着十分良好的提升.从自由度不同的角度,主要采用三种不同的构型,各自具有不同的特点.基于此,本文对四足仿生机器人混联腿构型的特点进行了分析,并且对不同构型进行了比较.

基于分形理论的混联机器人构型设计方法

为综合得到混联机器人构型,基于分形理论提出了一种新的混联机器人机构构型设计方法,其能够有效地解决多路径横向非典型混联机构构型的设计问题.首先,阐述了机构拓扑图和分形理论的概念;其次,建立了运动副及其空间方位关系的二进制码,规定了为求解机构拓扑图的路径法则和用以推导运动副的输出位移子集的串并联计算法则;然后,根据分形理论推导出分形后的机构拓扑图,并适配运动副从而获得混联机器人机构的整体构型;最后,根据该构型设计方法,实现了2T1R三自由度混联机构的构型设计,并对综合后的混联机器人机构进行分析,验证了该构型设计方法的可行性.

一种双操作模式混联机构的设计与可行性分析

针对串联、并联两种基础构型在性能上对偶互补而不能综合发挥的问题,引入运动分岔机构,提出一种可实现串并联切换的全新混联构型,并以此设计了一款可重构双操作模式机械臂。介绍机械臂的结构组成,分析可重构臂部各构型下的自由度,运用旋量理论分析3-RSR/S并联基座的自由度特性。通过对臂部邻接构型约束螺旋系的对比,进行可行性分析。根据臂部不同模式下的运动特性,基于中枢模式发生器(CPG)的控制理论,可实现臂部的多模式控制和模式切换;通过仿真实验对臂部模式切换可行性进行验证,结果表明,设计方案合理可行,并进一步完成了实物样机模型的设计。该新构型是复杂先进装备创新研制方面的新尝试,可推广至工位性质较多的特殊工况作业。

一种新型可重构装备TriVariant的概念设计

文章首先介绍了可重构装备的演变过程,其次详细描述了自主创新混联5自由度装备TriVariant的结构特点.TriVariant结构紧凑,与传统并联机床相比,具有更大的工作空间,以及更高的速度和加速度,特别是可重构性强.最后,利用TriVariant模块进行了几种可能布局设计,指出了每种布局的特点及应用.

仿人机器人构型

对人形机器人构型的研究现状进行综述,分析国内、外现有人形机器人普遍采用的串联构型的特点；介绍人体的结构,对关节、肢体构成与运动进行简化,建立人体的简化构型；利用基本运动单元,以人体构型为原型,从结构、运动、功能仿生的角度出发,在多自由度关节处引入并联机构,采用等效机构替代关节及组合方法,构建人形机器人构型,得到肢体并联、混联(串、并联共存)构型与整体混联构型。试验证明,采用该类构型可使机器人肢体末端的运动更灵活、平滑连续；改善输出状态,提高机器人的机动与操作能力；使机器人刚度大、承载力大、运动稳定性高。丰富了人形机器人构型,为人形机器人设计提供理论依据和更多的构型选择。

行星齿轮混联液压驱动车辆匹配方法的研究

针对带行星机构的液压混联式混合动力客车,提出了基于城市综合循环工况的动力系统关键元件参数匹配方法。该方法主要以保证车辆动力性为前提,综合考虑整个系统效率,提出"由主及次"的顺序依次确定发动机、液压元件A与B和蓄能器动力元件功率及其转矩和转速的参数匹配原则,最后确定了整个系统主要元件的关键参数和选型。通过Matlab/Simulink建模和仿真进行验证,结果表明:所提出的匹配方法完全满足设计要求。

全断面盾构掘进机管片拼装系统的技术现状研究

作为盾构掘进系统的一个关键子系统,管片拼装机是一种典型的复杂机电液产品。文章概述了全断面盾构掘进机管片拼装系统的工作原理,分析了国内外典型拼装机产品的技术现状及目前存在的问题。并根据隧道管片拼装的工作特点,提出了基于混联构型的管片拼装机的构型设计方案。

基于动态权值分配的登乘系统运动规划方法

针对冗余混联构型登乘系统各关节运动在海浪主动补偿过程中难以分配的问题,提出了一种基于动态权值分配的运动规划方法.首先,介绍了登乘系统的组成与结构尺寸;然后,对登乘系统进行构型拆解和分体化建模,分别对其内部构型中的6自由度并联机构和3自由度串联机构进行运动学分析,根据构型特点,以登乘系统末端姿态为优化目标,内部构型的可操作度和运动范围为约束条件,通过动态权值分配法进行运动规划;最后,采用动态权值分配法与两种常规方法分别对6自由度运动补偿轨迹进行数值仿真.通过仿真实验,验证了基于动态权值分配法在冗余混联构型登乘系统运动规划的有效性.