平面2自由度并联机器人的解耦控制和仿真分析

以平面2自由度并联机器人为研究对象,推导其运动学模型,在运动学模型的基础上结合欧拉-拉格朗日动力学方程推导其动力学模型,根据得到的动力学模型引入计算力矩解耦控制方法,并证明该方法在理想估计与非理想估计下,对应的李雅普诺夫函数是全局渐进稳定的,从而得到解耦控制率方程,根据控制率方程和机器人的实际结构参数搭建Simulink仿真模型,进行运动控制仿真,仿真方法有:基于传统PD控制器的计算力矩解耦控制仿真方法和基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制仿真方法,仿真输出机器人跟踪给定运动轨迹的效果图和误差图。仿真结果表明,无论是在理想或非理想状态下,计算力矩解耦控制方法确实可以使控制系统趋于稳定,且跟踪误差小,通过比较可知,基于自适应模糊控制器的计算力矩解耦控制方法的效果更佳。

2TPT-PTT并联机器人工作空间的研究

提出了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。对机器人工作空间边界面进行了研究,仿真出其工作空间。研究结果表明:该机构工作空间大,且不存在空洞,为并联机器人的机构设计提供了一定的理论基础。

一类可重组模块化少自由度并联机器人

提出了一类可重组的模块化少自由度并联机器人,其分支运动链都由单自由度运动副构成,具有相同的模块化结构,通过改变分支运动链自身和相互之间的结构关系,可以得到三自由度、四自由度和五自由度的并联机器人。由于分支运动链中不含有闭环子链和复合铰链,使制造成本降低且容易保证精度。

2TPT-PTT并联机床运动学研究

提出了一种新型的 2TPT -PTT三平移自由度并联机床构型·建立了运动学方程 ,给出运动学方程的正、逆解·通过对雅可比矩阵及其逆矩阵的研究 ,分析了机构的奇异性及各杆的速度·在Solidworks和visualNastrandesktop环境下建立其三维实体运动模型 ,并对各杆在三维空间内速度变化做了进一步研究·研究结果表明 :对运动学方程所求正、逆解及雅可比矩阵正确 ,该机构具有结构紧凑、运动平稳、不存在奇异点、易于控制等优点 ,为并联机床的机构设计提供了一定的理论基础·

双足机器人并联踝关节优化设计

通过对人的踝关节运动机理分析,设计一种新型的双足机器人踝关节并联机构。建立并联机构的参数化模型,并对该模型进行运动学和动力学分析,得出该并联机构的一阶影响矩阵、伸缩运动的驱动力与零力矩点(Zeromomentpoint,ZMP)轨迹关系。由于实际双足机器人行走时踝关节驱动力矩与角速度差异较大,为解决双足机器人步态行走中踝关节的动力学不平衡特性,结合并联机构的运动特点,迭代计算优化并联机构的结构参数,使踝关节两个驱动元件的驱动功率峰值和速度趋于一致。进行双足机器人步行试验研究,结果表明,优化后的并联结构踝关节的驱动功率峰值是串联结构下功率峰值的50%左右,降低驱动元件的功率设计要求。在满足双足行走时踝关节的运动性能要求下选择小功率的驱动元件,有利于减小关节的体积和质量,减小能耗。