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Solving position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet by closed-loop control 被引量:1
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作者 陈刚 金波 陈鹰 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第11期4133-4141,共9页
The semi-round rigid feet would cause position-posture deviation problem because the actual foothold position is hardly known due to the rolling effect of the semi-round rigid feet during the robot walking. The positi... The semi-round rigid feet would cause position-posture deviation problem because the actual foothold position is hardly known due to the rolling effect of the semi-round rigid feet during the robot walking. The position-posture deviation problem may harm to the stability and the harmony of the robot, or even makes the robot tip over and fail to walk forward. Focused on the position-posture deviation problem of multi-legged walking robots with semi-round rigid feet, a new method of position-posture closed-loop control is proposed to solve the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet, based on the inverse velocity kinematics of the multi-legged walking robots. The position-posture closed-loop control is divided into two parts: the position closed-loop control and the posture closed-loop control. Thus, the position-posture control for the robot which is a tight coupling and nonlinear system is decoupled. Co-simulations of position-posture open-loop control and position-posture closed-loop control by MATLAB and ADAMS are implemented, respectively. The co-simulation results verify that the position-posture closed-loop control performs well in solving the position-posture deviation problem caused by semi-round rigid feet. 展开更多
关键词 position-posture deviation semi-round rigid feet closed-loop control multi-legged walking robots
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Bionic Mechanism and Kinematics Analysis of Hopping Robot Inspired by Locust Jumping 被引量:21
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作者 Diansheng Chen Junmao Yin Kai Zhao Wanjun Zheng Tianmiao Wang 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2011年第4期429-439,共11页
A flexible-rigid hopping mechanism which is inspired by the locust jumping was proposed, and its kinematic characteris- tics were analyzed. A series of experiments were conducted to observe locust morphology and jumpi... A flexible-rigid hopping mechanism which is inspired by the locust jumping was proposed, and its kinematic characteris- tics were analyzed. A series of experiments were conducted to observe locust morphology and jumping process. According to classic mechanics, the jumping process analysis was conducted to build the relationship of the locust jumping parameters. The take-offphase was divided into four stages in detail. Based on the biological observation and kinematics analysis, a mechanical model was proposed to simulate locust jumping. The forces of the flexible-rigid hopping mechanism at each stage were ana- lyzed. The kinematic analysis using pseudo-rigid-body model was described by D-H method. It is confirmed that the proposed bionic mechanism has the similar performance as the locust hind leg in hopping. Moreover, the jumping angle which decides the jumping process was discussed, and its relation with other parameters was established. A calculation case analysis corroborated the method. The results of this paper show that the proposed bionic mechanism which is inspired by the locust hind limb has an excellent kinematics performance, which can provide a foundation for design and motion planning of the hopping robot. 展开更多
关键词 hopping robot flexible-rigid mechanism bionic mechanism KINEMATICS
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Technical Analysis of Exoskeleton Robot
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作者 Sungjun Yeem Jinyeong Heo +1 位作者 Hongchul Kim Yongjin Kwon 《World Journal of Engineering and Technology》 2019年第1期68-79,共12页
Recently, the need for exoskeleton robots has been increased due to the advancement of robotic technologies and changes in the concept of how the robots can be utilized in direct contact with human bodies. The robots,... Recently, the need for exoskeleton robots has been increased due to the advancement of robotic technologies and changes in the concept of how the robots can be utilized in direct contact with human bodies. The robots, once only used on the factory floor, are now becoming a part of human bodies, which provides the unprecedented level of muscle power boost and the increase of running speed. If used very carefully, the exoskeleton robots can be also used for patients’ rehabilitation. The exoskeleton robots have many potential application areas;?hence most advanced countries are currently developing various types of exoskeleton robots. Those robots can be classified into two major categories, namely the rigid type and the soft type. Each type has own advantages and disadvantages, while the carrying load capacity and the actuation speed can be quite different. There are also many technical difficulties in order to use the exoskeleton robots in the field. The aim of this study is, therefore, to introduce the trends of exoskeleton robot development in advanced countries, while providing the analysis on the technical merits and downside of robot types. The comparison chart also indicates the major technical directions, in which the future technology will be headed for, such as the improved robot response characteristics by employing advanced sensors and artificial intelligence. The robots are becoming smarter, lighter, and more powerful. It is foreseeable that the wearable robots can be a part of human life in the very near future. 展开更多
关键词 EXOSKELETON robot WEARABLE robot rigid TYPE robot Soft TYPE robot Artificial MUSCLE
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高压电缆剥离机器人的结构设计与特性研究
4
作者 李林琛 蒋磊 《机床与液压》 北大核心 2024年第11期33-39,共7页
针对高压配电网电缆剥线过程中人工操作效率低和不安全性,提出一种用于10 kV电网的自动剥线机器人。根据剥离机器人的工作环境,对安装在绝缘棒上剥线机器人的关键部位进行了结构设计。对剥离机器人的固定齿轮控制箱结构模态和刚柔耦合... 针对高压配电网电缆剥线过程中人工操作效率低和不安全性,提出一种用于10 kV电网的自动剥线机器人。根据剥离机器人的工作环境,对安装在绝缘棒上剥线机器人的关键部位进行了结构设计。对剥离机器人的固定齿轮控制箱结构模态和刚柔耦合特性进行了仿真分析,为剥线机器人结构设计的合理性提供理论依据。最后搭建机器人样机,对不同横截面积的电缆进行剥离试验。结果表明:电缆的损伤情况良好,验证了剥离机器人的结构设计具有良好的可靠性,有助于提高电网带电检修工作效率。 展开更多
关键词 剥线机器人 结构设计 刚柔耦合仿真
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TYZN-06-04机器人刚柔耦合工况下的运行过程探究
5
作者 罗进生 罗庆怡 《现代制造技术与装备》 2024年第6期84-87,共4页
以TYZN-06-04六自由度关节机器人为研究对象,使用ADAMS构建机器人刚柔耦合仿真模型,将生成的运行轨迹导入ADAMS中,通过刚柔耦合仿真模型分别探究机器人运行速度、运行加速度和负载对其定位精度误差的影响,以便研究在不同运行速度、运行... 以TYZN-06-04六自由度关节机器人为研究对象,使用ADAMS构建机器人刚柔耦合仿真模型,将生成的运行轨迹导入ADAMS中,通过刚柔耦合仿真模型分别探究机器人运行速度、运行加速度和负载对其定位精度误差的影响,以便研究在不同运行速度、运行加速度及不同负载的情况下,机器人执行末端的位置误差变化情况,最终实现Matlab的曲线数据拟合,直观呈现机器人刚柔耦合工况下运行过程的变化规律,根据运行过程变化规律,采取相应的位置精度误差分析及误差补偿措施。 展开更多
关键词 机器人 刚柔耦合 精度误差 位置精度
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弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法 被引量:1
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作者 崔光裕 李波 +3 位作者 乐毅 田威 廖文和 李明伟 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期147-152,203,共7页
针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求,研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理,提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法,并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真... 针对弱刚性航天器舱体壁板多任务并行加工的振动抑制需求,研究了弱刚性构件在切削激励作用下的振动产生、传播与耦合机理,提出了基于双加工激励相位差控制的弱刚性构件双机器人协同加工振动抑制方法,并以薄壁舱体壁板为对象进行了仿真与试验研究。结果表明,该方法能够有效实现振动抑制,验证了其正确性与有效性,为多机器人协同原位加工的复杂振动抑制难题提供了一种新思路。 展开更多
关键词 振动抑制 双机器人 相位差 弱刚性构件 协同加工
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考虑连杆和关节柔性的工业机器人大臂静动态性能优化
7
作者 肖正明 段俊杰 +2 位作者 周川 余世科 伍星 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期449-458,共10页
为提高工业机器人整体性能,减小其静动态性能误差,提出一种综合考虑工业机器人连杆和关节柔性的拓扑优化方法。将机器人动力学与拓扑优化相结合,以变密度法(Solid isotropic material with penalization,SIMP)为基础,通过线性加权和法... 为提高工业机器人整体性能,减小其静动态性能误差,提出一种综合考虑工业机器人连杆和关节柔性的拓扑优化方法。将机器人动力学与拓扑优化相结合,以变密度法(Solid isotropic material with penalization,SIMP)为基础,通过线性加权和法建立工业机器人大臂的多目标拓扑优化函数模型,基于柔性多体动力学理论,利用有限元软件和多体动力学软件建立含关节、连杆柔性的机器人刚柔耦合动力学仿真模型,获得机器人在极限工况下大臂载荷谱,最后,利用层次分析法确定优化目标函数中各子目标的权重系数,并对函数进行求解。优化结果显示,优化后机器人大臂刚度和固有频率都得到提高,并且质量下降18.71%。通过虚拟样机技术重构机器人模型,并对其整体进行分析,结果表明,最大负载作用下,机器人最大变形量从0.208 mm降至0.188 mm,静态变形量误差减小9.62%;动态定位误差从0.777 mm降至0.687 mm,定位精度提高11.58%。上述拓扑优化方法为提升工业机器人整体静动态性能提供了有效的理论参考。 展开更多
关键词 工业机器人 静动态性能 拓扑优化 刚柔耦合动力学 层次分析法 定位精度
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绳驱动刚-柔-软耦合机器人的设计与分析 被引量:1
8
作者 许泽华 杨凯盛 +4 位作者 陈特欢 卢一标 钱灿 胡俊豪 阮阳飞 《机械制造》 2024年第2期1-7,共7页
狭窄空间、复杂结构环境等应用场景要求机器人具有较高的柔顺性、灵活性、适应性、安全性,传统机器人难以满足这些要求。对此,设计了一种绳驱动刚-柔-软耦合机器人。这一机器人由连续型关节和刚性离散型关节串联而成,既具有连续型机器... 狭窄空间、复杂结构环境等应用场景要求机器人具有较高的柔顺性、灵活性、适应性、安全性,传统机器人难以满足这些要求。对此,设计了一种绳驱动刚-柔-软耦合机器人。这一机器人由连续型关节和刚性离散型关节串联而成,既具有连续型机器人的柔顺性和适应性,又通过末端离散型关节弥补连续型关节转弯半径大等不足,提高机器人末端灵活性。这一机器人具有刚-柔-软耦合、串并联混合的特点,机器人逆运动学分析较为复杂,难以获得解析解。对此,提出一种基于复合形优化算法的逆运动学求解方法,具有较高的计算效率。在运动学建模分析的基础上,对这一机器人的工作空间进行了分析。 展开更多
关键词 机器人 刚性 柔性 耦合 绳驱动 设计 分析
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新型刚柔耦合爬壁机器人虚拟样机建模与仿真分析
9
作者 韩力春 王黎明 +1 位作者 薛毓铨 侯佳欣 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第3期42-51,共10页
对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方... 对于具有刚柔耦合性质的船用爬壁机器人在建立虚拟样机时,履带为多柔性体连接件,刚性体与柔性体机构之间难以建立配合关系及动力学约束,从而导致其不能完成仿真运动。针对此问题,文中依据DAE建模原理和SI2积分求解法提出刚柔分离建模方案。设计了刚柔耦合爬壁机器人,其由刚体性质的车体框架和柔体性质的履带移动机构组成。通过此建模方案有效地完成了机器人的多体动力学虚拟样机建模和仿真,联合仿真结果表明:机器人的越障能力提高了3 mm。基于此虚拟样机模型完成了实际样机的制作与试验,验证了此刚柔耦合爬壁机器人设计的合理性及刚柔分离建模方案的可行性,为履带式机器人领域的多体动力学虚拟样机建模提供了新方案。 展开更多
关键词 爬壁机器人 刚柔分离建模 多柔性体 联合仿真 多体动力学
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刚柔耦合串并联康复机械臂运动特性分析
10
作者 李文霞 赵志刚 +1 位作者 赵祥堂 陈毅凡 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期952-958,共7页
针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动... 针对目前大多数上肢康复机器人在结构上存在的不足,首先,设计了一种兼具绳索驱动和并联机构优点的4自由度刚柔耦合串并联康复机械臂。其次,在基于此康复机械臂绳索空间和关节空间映射关系的条件下,运用D⁃H坐标法建立了康复机械臂的运动学模型。最后,在Matlab环境下,仿真分析了各关节角与绳长、速度随时间变化的关系曲线。分析结果表明,该刚柔耦合串并联康复机械臂结构设计的合理性,也为分析康复机械臂的轨迹规划问题提供理论基础。 展开更多
关键词 刚柔耦合 康复机械臂 结构设计 正逆运动学 仿真分析
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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制 被引量:1
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作者 王培栋 王天舒 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2091-2102,共12页
空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 多刚体动力学 对偶四元数 一体化控制 空间机械臂 漂浮基座
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6RSS仿人并联咀嚼机器人的刚性动力学建模分析
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作者 程晨 袁晓静 +5 位作者 阳能军 侯根良 曾繁琦 王友才 罗伟蓬 赵冠 《医疗卫生装备》 CAS 2024年第3期16-22,共7页
目的:对设计的6RSS仿人并联咀嚼机器人进行刚性动力学建模分析。方法:首先,推导刚性动力学建模所需的运动变量(包括平动/转动速度和加速度)函数。其次,使用牛顿-欧拉法则建立机器人的刚性动力学模型。最后,在机器人受到咀嚼反力情况下,... 目的:对设计的6RSS仿人并联咀嚼机器人进行刚性动力学建模分析。方法:首先,推导刚性动力学建模所需的运动变量(包括平动/转动速度和加速度)函数。其次,使用牛顿-欧拉法则建立机器人的刚性动力学模型。最后,在机器人受到咀嚼反力情况下,跟踪口腔健康志愿者的咀嚼运动轨迹,并开展数值计算。结果:数值计算结果表明,机器人的驱动力矩和约束力出现峰值的时刻和咀嚼反力出现峰值的时刻一致。结论:外力对机器人的逆动力学有较大影响,该研究为机器人的运动控制以及优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 6RSS 咀嚼机器人 仿生设计 并联机器人 刚性动力学 牛顿-欧拉法则
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基于ADAMS的六关节工业机器人模态仿真分析研究
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作者 孔令超 钟成堡 王长恺 《机械制造与自动化》 2024年第2期182-187,共6页
针对工业机器人的动态特性,以六关节工业机器人为研究对象,应用有限元软件NASTRAN和多体动力学软件ADAMS搭建刚柔耦合模型,引入关节柔性,对其进行整机模态仿真分析方法的研究,采用试验模态分析法进行了模态测试。通过对比仿真和试验得到... 针对工业机器人的动态特性,以六关节工业机器人为研究对象,应用有限元软件NASTRAN和多体动力学软件ADAMS搭建刚柔耦合模型,引入关节柔性,对其进行整机模态仿真分析方法的研究,采用试验模态分析法进行了模态测试。通过对比仿真和试验得到前10阶固有频率和振型,其固有频率仿真相对误差控制在10%以内,振型基本保持一致,从而验证了六关节工业机器人整机模态仿真分析方法的准确性。进一步分析研究关节和关节臂刚性对机器人整机模态的影响规律,为整机刚柔耦合动力学分析、结构动态特性分析、结构优化设计和改进提供了一定的参考意义。 展开更多
关键词 工业机器人 关节柔性 刚柔耦合 模态分析 ADAMS 刚性
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超大型多模块结构组装过程动力学与姿态控制
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作者 符康琦 张乐榕 +3 位作者 李庆军 邓子辰 吴志刚 蒋建平 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期446-459,共14页
机器人在轨自主组装是未来建造超大型航天结构最具潜力的方式.超大型结构通常包含多个模块,需要机器人在柔性结构上反复进行抓捕、安装和爬行等操作.此外,组装过程中结构还受到空间环境干扰力的影响,需要经历构型的增长和参数的变化,导... 机器人在轨自主组装是未来建造超大型航天结构最具潜力的方式.超大型结构通常包含多个模块,需要机器人在柔性结构上反复进行抓捕、安装和爬行等操作.此外,组装过程中结构还受到空间环境干扰力的影响,需要经历构型的增长和参数的变化,导致其动力学行为非常复杂.为了研究机器人空间组装超大型多模块结构的过程,提出了一套轨道-姿态-结构耦合动力学、规划与控制的仿真框架.首先,采用自然坐标法和绝对节点坐标法建立主结构、空间机器人和组装模块的轨道-姿态-结构耦合动力学模型,采用Kelvin-Voigt线性弹簧阻尼模型描述机器人末端夹持机构和模块对接机构的接触碰撞.然后,对机器人进行运动规划、轨迹规划和关节轨迹跟踪控制研究.最后,采用不同的组装姿态和不同的姿态控制方案对组装过程进行动力学仿真.仿真结果表明,由于质心位置的改变和组装模块的轨道差异,主结构在组装过程中可能会出现显著的轨道漂移(取决于组装姿态).如果模块沿轨道半径方向组装到主结构,将导致组装过程长半轴和离心率出现快速增长;反之,如果模块沿轨道切向组装,长半轴和离心率基本保持不变.此外,即使采用了万有引力梯度稳定的组装姿态,仍需进行姿态控制和结构振动控制,以减小结构振动幅值,降低机器人与结构的碰撞风险,提高组装精度和组装效率. 展开更多
关键词 超大型航天器 空间机器人 空间组装 刚柔耦合动力学 绝对节点坐标法
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薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析
15
作者 赵宝旭 姚廷强 +1 位作者 钱建伟 赵德春 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第5期870-877,共8页
在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型... 在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。 展开更多
关键词 刚柔耦合工业机器人 腕部关节系统模型 薄壁四点接触球轴承 结构弹性变形 振动特性 动态接触 薄壁中空轴-球轴承-基座的刚柔耦合多体接触动力学模型
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考虑柔性杆件的分拣机器人的建模与分析
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作者 许侃雯 胡星宇 +2 位作者 缪雨天 李思娜 彭宇航 《机械研究与应用》 2024年第5期26-29,共4页
分拣机器人具有高速度、轻量化的特性,部分轻质细长杆件在高速度的工况下易产生柔性变形,从而影响机器人整体的运动稳定性,严重时甚至影响分拣效率,故对其进行运动稳定性分析十分必要。文章首先运用三维建模软件建立分拣机器人模型并进... 分拣机器人具有高速度、轻量化的特性,部分轻质细长杆件在高速度的工况下易产生柔性变形,从而影响机器人整体的运动稳定性,严重时甚至影响分拣效率,故对其进行运动稳定性分析十分必要。文章首先运用三维建模软件建立分拣机器人模型并进行结构分析;然后综合应用ABAQUS和ADAMS对其进行刚柔耦合仿真分析,分析对比不同速度下全刚性模型和刚柔耦合模型的运动特性。结果表明:速度是影响分拣机器人运动稳定性的重要因素;随分拣速度的增大,其位移、速度和加速度误差也越大;且分拣速度对加速度的影响最大,速度次之,位移最小;此分析结果为分拣机器人的相关优化设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 并联机器人 柔性杆件 刚柔耦合 仿真分析
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基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究 被引量:1
17
作者 张冬冬 江一行 +1 位作者 范云杰 孙垒 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第4期739-746,共8页
针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获... 针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获得了两个闭环求解方程,并以此为依据,给定了一个尺寸设计案例;然后,采用ANSYS软件对设计案例进行了刚柔耦合分析和模态分析,对关键结构的强度和刚度进行了验证,获得了结构的低阶模态频率及振型,并为声学驱鱼装置的选择提供了依据;最后,根据设计模型制作了实物样机并进行了水下调试,获得了试验参数并验证了机器人的功能。研究结果表明:多杆推进机构在运动过程中最大等效应力约为4.92 MPa,最大变形量约为3.89 mm,该结构满足强度和刚度要求;通过实物样机制作与试验,实现了仿生水母机器人的水下游动和转向等功能,初步验证了方案的可行性;机器人在主驱动电机初设转速的驱动下,直线运动速度约为58.3 mm/s,转向速度约为22.5°/s。 展开更多
关键词 水下探测机器人 多杆推进机构 运动学求解 刚柔耦合分析 特征提取 功能耦合
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双关节刚性机器人自适应BP神经网络算法 被引量:17
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作者 杨航 刘凌 +1 位作者 倪骏康 张诚 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期129-135,164,共8页
为解决反向传播(BP)神经网络学习速度慢、泛化能力弱以及易陷入局部极小值等问题,提出了一种双关节刚性机器人自适应BP神经网络算法。首先,设计了一种新结构的参数可调激活函数,其映射范围、斜率因子、水平和竖直位置等参数皆可自适应调... 为解决反向传播(BP)神经网络学习速度慢、泛化能力弱以及易陷入局部极小值等问题,提出了一种双关节刚性机器人自适应BP神经网络算法。首先,设计了一种新结构的参数可调激活函数,其映射范围、斜率因子、水平和竖直位置等参数皆可自适应调整,以使BP神经网络具有更强的非线性映射能力;然后,设计了一个模糊推理器来整定激活函数的斜率因子,以使斜率因子保持参数最优;最后,设计了一套控制系统并应用于双关节刚性机器人系统的位置跟踪控制,采用自适应BP神经网络算法对该系统位置控制器的比例增益、积分增益和微分增益进行了实时整定。仿真结果表明:与使用经典固定参数S型激活函数的BP神经网络算法相比,所提出的自适应BP神经网络算法考虑了激活函数的自适应性,提高了BP神经网络的学习速度和泛化能力,并抑制了假饱和现象,对位置误差的收敛速度可提高20倍以上,且可使位置和速度误差减小并接近于0。 展开更多
关键词 刚性机器人 反向传播神经网络 自适应 激活函数&莫糊推理
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仿生机器人研究现状与发展趋势 被引量:182
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作者 王国彪 陈殿生 +1 位作者 陈科位 张自强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期27-44,共18页
仿生机器人是指依据仿生学原理,模仿生物结构、运动特性等设计的性能优越的机电系统,已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。按照工作环境可将仿生机器人分为陆面仿生机器人、空中... 仿生机器人是指依据仿生学原理,模仿生物结构、运动特性等设计的性能优越的机电系统,已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等不适合由人来承担任务的环境中凸显出良好的应用前景。按照工作环境可将仿生机器人分为陆面仿生机器人、空中仿生机器人以及水下仿生机器人三类。指出仿生机器人经历了原始探索、宏观仿形与运动仿生、机电系统与生物性能部分融合三个阶段,并概述三类仿生机器人国内外研究现状。分析发现当前研究还存在着生物运动机理研究不深,结构设计、材料应用、驱动及控制方式大多较为传统、能量利用率低等问题,导致了仿生机器人从宏观到微观与生物都存在较大差异,'形似而神不似',远未达到实际应用程度。指出仿生机器人正向着刚柔混合结构,仿生结构、材料、驱动一体化,神经元精细控制,高效的能量转换的类生命系统方向发展。 展开更多
关键词 仿生机器人 刚柔混合结构 结构材料驱动一体化 类生命系统
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刚性机械臂系统的抗饱和神经网络动态面控制 被引量:6
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作者 姚月琴 王影星 张磊 《机床与液压》 北大核心 2019年第3期27-31,共5页
针对机械臂系统轨迹跟踪控制中存在外界干扰及控制输入受限问题,提出一种抗饱和神经网络动态面控制方法。其中模型中不确定项和外界干扰由径向基函数神经网络补偿,控制输入受限部分由辅助的抗饱和函数解决,完整的系统控制律由动态面控... 针对机械臂系统轨迹跟踪控制中存在外界干扰及控制输入受限问题,提出一种抗饱和神经网络动态面控制方法。其中模型中不确定项和外界干扰由径向基函数神经网络补偿,控制输入受限部分由辅助的抗饱和函数解决,完整的系统控制律由动态面控制方法获得。该控制算法解决了反步法中可能存在的"微分爆炸"现象,避免了滑模控制中存在的"抖振"现象以及自适应控制的鲁棒性受限现象。最后,设计相应的Lyapunov函数证明整个闭环系统的半全局渐进稳定性,仿真结果证实了所设计控制算法的有效性。 展开更多
关键词 机械臂 抗饱和 神经网络 动态面控制
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