對具有大范圍運動特性的柔順關節并聯機器人開展了動力學建模、特性分析、控制策略設計及動態性能分析等研究。基于偽剛體法,研究柔順關節特性,建立含大變形柔順關節的系統模型,應用拉格朗日方法建立了系統動力學方程。為補償柔順關節引起的系統振動、未建模動態以及慣性參數攝動造成的模型誤差,設計趨近律滑模控制策略并證明了其穩定性。仿真結果驗證了動力學模型和控制策略的有效性。

為提高儲罐爬壁機器人的噴漆質量及工作效率,研究了一種可實現z字形軌跡的噴漆機構。該機構以爬壁機器人為載體,通過與機器人運動的協同控制,能夠實現良好的噴漆效果,具有噴槍高度、間距及噴射角度調節等功能,該機構便于實現大型儲罐表面的各種自動化噴漆作業。分析了機構實現原理,完成整體結構設計,利用adams軟件建立噴漆機構的虛擬樣機模型并進行運動學仿真,驗證了設計方案的可行性。

無線偵察爬壁機器人專用離心風機

本文討論了用履帶式磁吸附爬壁機器人實現噴漆的問題,闡述了噴漆機構運動的實現以及如何保證噴漆連續條件。設計了可工作于平面和弧面的噴漆機構,并且在罐壁上進行了實驗,達到了預期的效果。

用拉格朗日方法對創新的3ptt型水平滑塊式三桿并聯機器人機構進行了動力學建模,為該機器人的控制提供了基礎·還利用動力學模型對該機器人的可操作性和動力學特性進行了分析,分析結果證明,該機器人在工作空間內部,其加速特性和動態特性良好,而在工作空間邊緣,加速特性和動態特性變差·滑塊驅動力隨平臺重量增加而增加,加速時間應適當,且磨削力對滑塊驅動力也有影響·該新型并聯機器人動力學性能良好,具有很好應用價值·

對走鋼絲機器人姿態的模糊滑模控制問題進行了研究。在靜力學分析的基礎上,利用拉格朗日方法建立了走鋼絲機器人的動力學模型,為克服模型的強非線性和模型參數難以測量等實際難題,基于合理的假設,簡化出適合于模糊滑模控制技術的系統模型,并根據所建立的模型設計了模糊滑模控制器。matlab仿真表明,所提出的控制策略有較好的跟蹤效果。為了進一步驗證控制策略的可行性,進行了實物樣機的實驗驗證,實驗和仿真結果基本吻合。

為了提高儲油罐壁檢測作業的機器人負重能力,設計了一種變磁力吸附多足爬壁機器人。該爬壁機器人由運載平臺、控制系統和攝像模塊組成。運載平臺采用變磁力吸附方式的四足結構;控制系統對爬壁機器人的各分系統進行協調和控制,同時完成各系統狀態監視和顯示;攝像模塊主要采集油罐壁面圖像。應用表明多足爬壁機器人滿足負重作業、吸附可靠的要求。

柔索并聯機器人采用柔索代替連桿作為機器人的驅動元件,它結合了并聯結構和柔索驅動的優點。500m口徑大射電望遠鏡(fast)粗調系統是通過六根索長的協調變化使饋源艙作跟蹤射電源的六自由度運動,其工作特點類似并聯機器人,因此也被看作柔索并聯機器人。基于fast5m縮比實驗模型,首先進行了逆運動學分析;其次,采用拉格朗日方程建立了柔索并聯機器人的逆動力學模型;最后,針對結構特點模擬作用在饋源艙上的隨機風荷,設計了用模糊控制器自動調整免疫系統反饋規律的免疫pid控制器來控制饋源軌跡跟蹤的風振響應。數值結果驗證了該主動控制策略能夠有效衰減風荷振動,從而提高了饋源軌跡跟蹤精度。

針對風力發電機檢測和維護工作的日益增多,為避免工人高危作業,設計出了一種新型風力發電機檢測和維護任務的爬壁機器人。分析了該機器人對風力發電機進行檢測和維護工作的實際意義；提出了該機器人的設計技術指標和技術路線,并對機器人的基本功能方案做了重點分析,確定出了機器人的機械本體結構,為防止吸附失效,建立了機器人克服沿壁面脫落、傾覆及吸盤泄漏等幾種危險狀態下的力學模型,并進行matlab仿真分析,確定出了臨界吸附力,為機器人吸附裝置的吸附力的確定提供參考依據。

針對現有兩輪機器人轉彎速度較低問題,提出一種可軸向擺動的新型兩輪機器人設計方法.該方法使用連桿控制機構擺動來調整機構的重心分布,實現機器人在小轉彎半徑條件下穩定運動的目的.基于拉格朗日方程方法,對機器人的小擺角自由度進行了動力學建模與分析,得到了系統動力學模型,并在此基礎上設計了一種狀態反饋控制器.運用matlab/simulink進行控制器系統仿真,驗證了控制器在機器人穩定控制方面的有效性.結果表明,該兩輪機器人機構設計思路及運動控制手段可有效提高系統運動穩定性.

針對目前船舶除銹設備移動不方便、在現場作業存在一定的難度的情況,設計了一種車載式超高壓水射流船舶除銹設備,并對除銹機器人的控制驅動系統及受力情況進行分析,提出了選擇氣馬達及磁鐵的方法。給出整個系統的設計參數,分析了高壓泵組系統、真空回收系統及空氣供給系統及系統的控制原理,給出機器人轉向過程中的瞬時回轉半徑的計算公式,便于控制機器人行走。

設計了基于雙自由度萬向輪機構的速度測量裝置,該裝置由雙自由度滾輪、旋轉編碼器、角位移傳感器和水平姿態傳感器等構成.機器人運動時,利用水平姿態傳感器檢測爬行機構的轉動角速度,雙自由度萬向輪機構利用角度傳感器測量速度方向,利用光電編碼器測量速度大小,實現對機器人運動狀態的測量.根據其測量結果,建立了電動機輸入和控制點運動狀態之間的關系,為機器精確任務操作提供了基礎.

給出了一種全向的永磁輪式爬壁微機器人。為獲得爬壁機器人運動所需力矩和磁力與其尺寸設計之間的關系,研究了其動力學分析方法。結合爬壁機器人自身永磁輪尺寸、永磁輪間距、轉向齒輪傳輸比、底盤半徑、所需磁吸附力等設計約束,構造所需驅動力矩最小為目標函數,對其主要尺寸參數進行了優化設計。通過ansoft磁力仿真、pro/engineer機械仿真和matlab計算對爬壁機器人整體尺寸優化設計進行求解。對仿真計算結果進行了分析比較,證明上述設計方法的可行性。

為了改進艦船修造行業除銹、噴漆工作落后的、傳統的人工作業方式,設計了一種具有除銹、噴漆功能的機器人裝置。該機器人采用直角坐標和柱坐標相結合的設計方法,通過主從遙控控制或自動軌跡規劃控制,能夠實現平面和曲面作業。詳細介紹了該機器人的本體結構、驅動方式和控制系統構成,并對機器人自動工作方式的軌跡規劃作了闡述。實踐表明,使用該機器人代替人工作業,不僅可以減輕操作工人的勞動強度,還可提高工作效率和施工質量,具有較強的應用價值。

基于修正的固定界面子結構模態綜合法———craig-bampton法,利用多體系統動力學仿真分析軟件msc.adams與有限元分析軟件msc.nastran完成對雙連桿柔性機械臂動力學建模,進行了運動學仿真分析,并且與剛性臂運動相比較,對柔性機械臂末端運動振動信號進行了頻譜分析。分析結果表明,這種方法在多柔體系統建模和分析中是精確和高效的。

針對重型自卸汽車的開發,應用多體動力學分析軟件adams建立了自卸汽車數字化模型,進行了隨機路面下的平順性仿真試驗,綜合評價了自卸汽車駕駛員舒適性能。

中國科學技術大學 碩士學位論文 基于假想柔順控制的膝關節助力機器人動力學分析及其運動控 制 姓名：謝興旺 申請學位級別：碩士 專業：檢測技術與自動化裝置 指導教師：余永研 2011-05 摘要 摘要 近年來隨著全球范圍內人口老年化趨勢日益加劇，可穿戴型助力機器人已 經成為重點的研究領域之一，膝關節助力機器人作為可穿戴型助力機器人的重要 組成部分，科學家對其技術的開發和研究已經取得巨大的進步。膝關節助力機器 人將環境感知和多傳感器信息融合和運動控制等多種功能集于一身，是典型的人 機一體化系統。當人穿上膝關節助力機器人時，機器人在人的智力指導下為人的 行走提供助力從而擴展了人的運動能力和活動范圍。 在國家自然科學基金“可穿戴型智能助力機器人技術研究”的資助下，本 文采用假想柔順控制策略和pid控制算法，實現了膝關節助力機器人為人提供助 力的目的。具體內容包括： 1．通過分析

介紹了4種支承輪式管道機器人變徑方案的工作原理,比較分析得出絲杠螺母副變徑機構具有更高的驅動效率。在此基礎上,基于虛功原理分析了絲杠螺母—支承桿變徑機構的驅動特性,并應用多體動力學仿真軟件adams對其進行了動力學仿真驗證,結果顯示絲杠螺母—支承桿變徑機構具有更高的驅動效率和更強的管徑適應能力,并給出了其驅動電動機隨管徑變化的一般動力學特性,為支承輪式管道機器人推廣應用奠定了基礎。

依據船舶修造行業的現狀,多方面考慮適應各種不同大小船舶的使用條件,提供一種可滿足各種船艙除銹噴漆工藝技術要求的除銹噴漆移動機器人的設計,通過變換機器人前端手部不同工具,實現在同一臺機器人上既能夠進行除銹作業,也能夠進行噴漆作業,尤其是能夠實現在船艙中的三維空間作業面的方便轉換和簡單曲面的連續除銹噴漆作業.

應用牛頓-歐拉方法推導了6自由度機器人的動力學方程,在matlab中進行了編程求解。并應用adams軟件建立虛擬樣機模型進行動力學仿真,用仿真的結果驗證了編程計算的正確性。最后采用adams的參數化分析方法,搜索出了滿足一定約束條件下機器人各關節的最大驅動力矩,為機器人電機精確選型提供了參考依據。

本文以雙連桿機械臂為對象,針對這一類非線性的機械模型對象,利用拉格朗日法對被控對象進行運動學建模,以便于根據模型設計各種不同的控制器,不僅使雙連桿機械臂系統具有良好的穩態和暫態性能,同時也保證了系統具有較好的魯棒性。筆者通過仿真實例驗證了所給結果的有效性,為機械臂的控制提供了一種新的思路。

采用pro/e和adams軟件相結合的方法,建立了草方格鋪設機器人動力學模型,同時探討了二者聯合建模仿真的一般步驟。模型添加必要的邊界條件后,對縱向壓輪和橫向插刀正常動作時的草方格鋪設機器人振動狀態進行了仿真。通過仿真,得到了牽引車、縱向鋪設機構、橫向鋪設機構、縱向壓輪和橫向插刀質心的位移、速度以及加速度曲線。分析了這些曲線出現波動的原因,為進一步的優化提供了數據。通過試驗,得到實際狀態下的試驗曲線,并與仿真曲線進行對照,證實了草方格鋪設機器人仿真模型和仿真結果的合理性和可靠性。