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  • 【期刊】 试论平面柔索并联机器人控制中力的优化

    刊名:科学与信息化 作者:刘嘉韧 关键词:虚牵 ; 控制 ; 力的优化 机构:中国民航大学 ; 中国民航大学 ; 航空工程学院 年份:2019
    摘要:针对柔索的虚牵现象;提出了一种基于结构矩阵零空间的原理优化柔索张力的方法.根据动力学方程;将柔索张力分解为线性回归矩阵和自适应律矢量两部分并建立控制率;在此基础上;根据误差阶数对柔索张力进行多次叠加优化张力;并基于李雅普洛夫方程对其控制稳定性进行分析.最后;以平面柔索并联机器人为研究对象进行仿真;结果表明;提出的力的优化方法能够使柔索张力保持正值;并且使控制系统稳定.
  • 【期刊】 可重构柔索并联机器人协同避障方法研究

    刊名:仪器仪表学报 作者:訾斌 ; 王炳尧 ; 刘浩 ; 钱森 关键词:可重构柔索并联机器人 ; 协同避障 ; 力封闭工作空间 ; 多指抓握 ; 最优索力分布 机构:合肥工业大学机械工程学院 ; 合肥工业大学机械工程学院 年份:2017
    摘要:针对可重构索驱动机器人自身结构与环境障碍物间高碰撞风险问题,设计了一种基于临界支撑线及多指抓握的可重构柔索机器人协同避障方法.通过简化环境障碍物与机器人结构得到一类可重构柔索机器人在复杂环境下的一般模型,在此模型基础上利用其结构的拓扑约束及障碍物间的临界支撑线求取机器人的无碰撞运动区域;通过凸包算法及凸包映射算法求取不同构型及障碍物分布下可重构柔索并联机器人的力封闭工作空间,并分析不同构型及障碍物分布对机器人无碰撞力封闭工作空间的影响;随后,通过优化算法求取指定运动轨迹上最优索分布;最后在重构索驱动机器人实验平台对所得优化结果进行验证.实验结果显示,所设计的可重构柔索机器人协同避障方法能有效避免重构索驱动机器人运动过程中的碰撞.
  • 【论文】 柔索并联机器人张力优化和运动控制

    作者:尚玉萍 关键词:柔索并联机器人 ; 运动学 ; 轨迹规划 ; 力学平衡 ; 张力优化 机构:西南科技大学 ; 西南科技大学 年份:2017
    摘要:近年来,柔索并联机器人作为一种新型的并联机构,其技术正快速发展。应用领域也越广泛。该类机器人是以柔索作为驱动元件,牵引末端执行器实现定位功能,即柔索张力分布直接影响到对该类机器人控制的精度和稳定性。因此为了实现机器人末端在特定的运动轨迹和运动状态下对机器人的稳定控制,本文对3种柔索张力优化算法进行了研究。首先将四柔索三自由度并联机器人和八柔索六自由度并联机器人两种机器人模型作为研究对象,分别对这两种机器人的运动学进行分析;然后在分析力学平衡和张力分布的前提下,采用3种张力优化算法:即OS张力优化算法、3DT张力优化算法以及MID张力优化算法,解决了由于柔索并联机器人的冗余特性造成的张力分布不唯一的问题,并结合末端执行器的速度规划和运动轨迹规划结果,对运动控制中的张力优化算法进行研究并验证其可行性与稳定性。对于四柔索三自由度并联机器人各算法基于动力学平衡并在实体样机平台上进行实验验证,将实验数据和仿真数据对比分析;而八柔索六自由度并联机器人各算法分析则是基于静力学平衡原理且建立在MATLAB软件平台上,验证以上三种张力算法的可行性。
  • 【期刊】 可缠绕式混合驱动柔索并联机器人可靠性分析

    刊名:机械设计与制造 作者:韩雪 ; 訾斌 ; 孙辉辉 关键词:混合驱动柔索并联机器人 ; 失效模式与影响分析 ; 故障树分析法 ; 模糊集理论 ; 可靠性 机构:中国矿业大学机电工程学院 ; 中国矿业大学机电工程学院 ; 合肥工业大学机械与汽车工程学院 年份:2015
    摘要:根据可缠绕式混合驱动柔索并联机器人的机构组成及工作原理,将失效模式与影响分析法(FMEA)和引入模糊集理论的故障树分析法(FTA)应用到该机器人系统的可靠性研究中,分析了机器人各子系统中零部件所有可能的故障模式、故障原因以及故障模式对系统的影响,找出了系统中潜在的薄弱环节和关键的零部件,通过理论计算可以得到机器人系统的故障隶属函数表及总体失效概率,结果显示机器人控制子系统对系统可靠性影响要大于机器人本体子系统和机器人动力子系统。研究结果对提高可缠绕式混合驱动柔索并联机器人系统可靠性有一定的指导意义。
  • 【期刊】 缠绕式可重构柔索并联机器人驱动机构运动分析

    刊名:华北科技学院学报 作者:孙辉辉 ; 罗建国 ; 丁军 ; 张伟杰 ; 张玉洁 关键词:混合驱动机构 ; 运动性能分析 ; 数值仿真 机构:华北科技学院 ; 华北科技学院 ; 机电工程学院 年份:2016
    摘要:针对混合驱动柔索并联机器人末端执行器工作空间受限的问题,以常速电机,伺服电机作为共同驱动机构,五连杆作为传动载体,将平面五连杆的优势和缠绕机构融合,构造出缠绕式的混合驱动五连杆装置.本文对混合驱动五连杆装置的运动学进行分析、建模,并且基于运动模型对其运动性能进行数值仿真.结果表明,缠绕式可重构机器人驱动机构结构合理,工作空间大,驱动控制性能较好.
  • 【论文】 电液复合驱动柔索并联机器人力学分析

    作者:陈甜甜 关键词:运动学 ; 工作空间 ; 耦合动力学 ; 运动仿真 ; 控制 机构:合肥工业大学 ; 合肥工业大学 年份:2018
    摘要:本文依托于国家自然科学基金“电液复合驱动模块化可重构柔索并联机器人动态耦合特性、控制技术及实验研究(51575150)”项目,以电液复合驱动柔索并联机器人为研究对象,对其运动学、工作空间、耦合动力学、运动仿真及控制方案等问题进行了研究,主要工作如下:1.本文介绍了电液复合驱动柔索并联机器人的结构特点,说明了不同构型的重构原理,对其工作空间的相关问题进行了研究。首先分析了考虑所有驱动时的耦合运动学模型,列写了静力学平衡方程,然后在MATLAB环境下利用Monte-Carlo方法进行了工作空间的搜索,并分析了末端执行器的质量、液压缸的高度以及移动模块的夹角对工作空间的影响,结果表明电液复合驱动柔索并联机器人可重构的特点可以大大提高其工作适应性。2.本文对电液复合驱动柔索并联机器人的耦合动力学进行了研究,首先在考虑柔索的重力,惯性力,阻尼力及弹力的情况下分析了单根柔索的精确动力学模型,然后介绍了所采用的交流伺服系统,在此基础上建立了驱动系统的动力学模型,并采用拉格朗日法建立了整个系统的耦合动力学模型。3.利用SolidWorks和ADAMS对电液复合驱动柔索并联机器人进行给定障碍物的避障运动仿真分析,结果表明上文所建立的耦合运动学模型正确,同时,柔索的弹性也会对系统的运动性能和精度造成影响。再将拉格朗日法和ADAMS建立的耦合动力学模型进行仿真对比,并利用实验进行验证,结果表明,拉格朗日法建立的耦合动力学模型正确。4.根据电液复合驱动柔索并联机器人的特点,采用独立运动学闭环控制策略对系统进行控制仿真,并分析比较了传统PID控制方法和模糊PID控制方法,结果表明模糊PID的控制性能更好,更适用于多变量复杂时变系统,并且模糊PID法控制的实验系统精度更高。
  • 【期刊】 混合驱动柔索并联机器人系统集成设计

    刊名:机械工程学报 作者:訾斌 ; 曹建斌 ; 钱森 关键词:混合驱动柔索并联机器人 ; 动态性能 ; 优化模型 ; 集成设计 机构:中国矿业大学机电工程学院 ; 中国矿业大学机电工程学院 ; 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室 年份:2012
    摘要:混合驱动柔索并联机器人是机电高度集成系统,其动态性能由结构系统和控制系统共同决定。为了提高混合驱动柔索并联机器人整体系统的动态性能,并考虑到其结构系统和控制系统的密切耦合关系,对混合驱动柔索并联机器人的结构系统与控制系统进行集成优化设计。描述混合驱动柔索并联机器人系统的结构和运动过程;根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对混合驱动柔索并联机器人进行运动学分析;基于Lagrange方程,推导出混合驱动柔索并联机器人的动力学模型;讨论优化过程中涉及的设计变量、约束方程表达式和目标函数,建立混合驱动柔索并联机器人系统的集成优化模型。结合实例,对混合驱动柔索并联机器人系统进行分离优化设计和集成优化设计的数值仿真比较研究,结果表明,集成设计方法能够使系统获得更好的动态性能。
  • 【论文】 柔索并联机器人的轨迹跟踪控制研究

    作者:李长华 关键词:柔索驱动并联机器人 ; 轨迹跟踪 ; 运动学分析 ; 动力学分析 ; 自适应模糊控制 机构:太原科技大学 ; 太原科技大学 年份:2014
    摘要:柔索驱动并联机器人(Parallel Wire Driven Robots,PWDRs)是一种利用柔索代替传统并联机器人中的刚性连杆作为驱动元件,在所期望的工作空间中对末端执行器进行定位和定向的新型机器人[1]。由于其机构简单、误差小、精度高、承载能力强、自重负荷比小、平动工作空间大、制造维护费用较低,因而在国内外引起广泛关注,并逐渐应用于各种工业领域,也己成为机器人研究领域的热点。但是从控制学角度来看,它又是一种高度非线性、大滞后、多变量耦合、时变的极其复杂的控制系统,传统的控制方法并不能满足其高控制品质的要求,因而寻求一种可靠性高、鲁棒性强、自适应效果好的智能控制方法来满足柔索驱动并联机器人这类复杂系统的控制需求一直是控制界亟待解决的难题。因此,本文对柔索驱动并联机器人控制策略的研究,具有重要的理论和现实意义。主要工作如下: (1)结合本课题的研究对象LT50m柔索驱动并联机器人,采用矩阵法对其进行了运动学描述,解决了已知机器人末端执行器运动轨迹求其输入量的逆运动学问题,并进行了运动学仿真,验证了运动学分析的有效性。 (2)在对几种动力学分析方法进行总结的基础上,对LT50m柔索驱动并联机器人进行了动力学分析,应用拉格朗日(Lagrange)建模方法构建了其动力学模型,同时,编写了参数化程序,进行了仿真实验,验证了动力学分析的合理性,为机器人的轨迹跟踪控制奠定了基础。 (3)从控制学的角度出发,针对LT50m柔索驱动并联机器人的工作特点,结合自适应模糊控制与干扰观测器的各自优势,设计出了一种带有干扰观测器的自适应模糊控制器(adaptive fuzzy controller with disturbance observer,AFCWDO)来实现柔索驱动并联机器人的轨迹跟踪控制。这种控制策略通过干扰观测器对外界的干扰进行估计和补偿;同时,在此基础上,引入了自适应模糊控制器来实现机器人系统的轨迹跟踪控制,以抑制系统内部不确定性对其控制品质的影响。MATLAB仿真结果表明,该控制策略能够实现机器人的轨迹跟踪控制,在满足精度要求的同时,具有一定的鲁棒性和抗干扰能力,满足其控制品质的要求。 本课题的研究结果为柔索机器人尤其是并联机器人控制系统的研究提供了一定的思路,奠定了理论基础,为柔索驱动并联机器人的广泛应用贡献了一份力量。
  • 【期刊】 混合驱动柔索并联机器人的设计与分析

    刊名:机械工程学报 作者:訾斌 ; 朱真才 ; 曹建斌 关键词:柔索并联机器人 ; 混合驱动 ; 机构设计 ; 动态分析 机构:中国矿业大学机电工程学院 ; 中国矿业大学机电工程学院 年份:2011
    摘要:为了使柔索并联机器人高效率、大负载、高性能的运动输出,根据并联机器人机构结构综合理论,设计一种新型混合驱动柔索并联机器人机构,给出机构虚拟样机模型,该机构通过混合驱动平面五连杆并联机构驱动柔索牵引末端执行器完成期望轨迹跟踪运动。基于牛顿—欧拉方法,建立混合驱动柔索并联机器人系统的动力学方程,结合实例进行力学分析和数值仿真。结果表明,混合驱动柔索并联机器人机构设计合理,数学模型正确,为混合驱动柔索并联机器人物理样机设计制造和控制系统的设计提供了理论依据。
  • 【期刊】 基于YOLO模型的柔索并联机器人移动构件快速定位方法

    刊名:机械工程学报 作者:訾斌 ; 尹泽强 ; 李永昌 ; 赵涛 关键词:柔索并联机器人 ; 深度学习 ; 目标检测 ; 快速定位方法 机构:合肥工业大学机械工程学院 ; 合肥工业大学机械工程学院 年份:2019
    摘要:针对柔索并联机器人移动构件实时定位问题,提出一种基于YOLO目标检测模型的柔索并联机器人移动构件快速定位方法。首先根据YOLO目标检测模型设计深度卷积神经网络结构,根据PASCAL VOC数据格式构建自己的数据集,并在该数据集上训练及测试模型,然后将工业摄像机采集得到的图像数据输入模型中进行标靶检测,记录标靶的类别和位置。分析标靶的颜色特征,并将标靶图像进行二值化,进一步计算出柔索并联机器人的精确位置。试验表明该方法能对图像中的目标进行准确分类和定位,定位误差在1°以内,图片处理帧率可达33帧,满足实时性要求,同时算法具有良好的准确性和有效性。
  • 【期刊】 基于Matlab与Labview的柔索并联机器人监控系统联合仿真

    刊名:制造业自动化 作者:吴瑕 ; 訾斌 ; 林俊 关键词:柔索并联机器人 ; 模糊控制 ; 联合仿真 机构:中国矿业大学机电工程学院 ; 中国矿业大学机电工程学院 年份:2012
    摘要:针对柔索并联机器人的结构特点,搭建了该机器人监控系统的总体框架。考虑到柔索并联机器人系统具有非线性强、外界干扰等特性,提出带有模糊补偿的自适应控制算法。进一步,通过Matlab与LabVIEW混合编程对柔索并联机器人进行了运动轨迹跟踪的联合仿真、监控界面的设计及网络发布。联合仿真结果表明,柔索并联机器人监控系统具有良好的轨迹跟踪性能,且监控人机界面友好,仿真效果较为直观明显。
  • 【期刊】 6自由度柔索并联机器人的动力学建模与抗扰控制

    刊名:系统仿真学报 作者:刘欣 ; 仇原鹰 ; 盛英 关键词:柔索并联机器人 ; 大型射电望远镜 ; 冗余驱动 ; 复合控制 机构:西安电子科技大学电子装备结构教育部重点实验室 ; 西安电子科技大学电子装备结构教育部重点实验室 年份:2009
    摘要:大型射电望远镜柔索-馈源舱粗调子系统的改进方案通过8根柔索长度的协调变化来控制馈源舱的6自由度运动。首先进行了该机器人的运动学分析,并分别建立了末端执行器和驱动系统的动力学模型;其次,考虑柔索强度和电机负荷的约束条件,给出了以索力范数为目标实时优化求解索驱动力的方法;在此基础上,针对系统的非线性、强耦合特点以及随机风荷对系统的扰动,提出了一种新的复合控制策略。即利用基于绳长关节空间的PD修正前馈控制器引入非线性状态反馈补偿,通过干扰观测器观测外部扰动对电机跟踪性能的影响,进行振动抑制。数值结果表明方法的有效可行。
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