面向UAV的绳驱动空中机械臂动力学建模分析

为解决空中机器人与外界环境交互作业问题,设计了一种面向UAV的绳驱动空中机械臂系统,并研究了其系统建模方法。首先,设计了绳驱动空中机械臂的虚拟样机,详细地介绍了其机械结构、工作原理以及绳索解耦方式;其次,综合牛顿-欧拉法、拉格朗日法、旋量理论、空间算子代数理论4种方法推导出了整个系统的正反向运动学模型和正反向动力学模型;最后,通过仿真算例对绳驱动空中机械臂的性能进行了模拟评估。结果表明,所建立的绳驱动空中机械臂系统模型是合理有效的,能较为准确地反映系统的动态特性,所提出的综合建模方法对其它多刚体系统的建模具有一定的参考价值。

基于BOA-BP神经网络的绳驱动空中机械臂系统辨识

针对绳驱动空中机械臂的系统辨识问题,提出了一种基于BOA-BP神经网络的系统辨识算法。首先,将系统分为四旋翼飞行器和绳驱动机械臂两个子系统,分析了子系统之间的耦合效应以及子系统的输入输出变量;其次,考虑到传统BP神经网络存在收敛速度慢、局部极小化等问题,引入蝴蝶优化算法(BOA)对BP神经网络的权值、阈值进行优化;最后,采集实验数据并应用BOA-BP神经网络对绳驱动机械臂的两个子系统进行辨识。结果表明:BOA-BP神经网络的辨识精度比BP神经网络和WLC辨识算法均有所提高。