检索结果-内蒙古大学图书馆

智能系统学报 2020年第6期15卷 1058-1067页

作者：牛国臣张云霄中国民航大学机器人研究所天津300300

为了适应越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰链连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,并基于常曲率模型的假设建立连续型机器人的运动学模型,研究连续型机器人驱动映射关系,利用MATLAB进行运动学和驱动映射的仿真,仿真... 详细信息

为了适应越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰链连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,并基于常曲率模型的假设建立连续型机器人的运动学模型,研究连续型机器人驱动映射关系,利用MATLAB进行运动学和驱动映射的仿真,仿真结果表明连续型机器人的空间优越性。搭建三关节连续型机器人样机平台,基于连续型机器人的特点设计末端关节跟随手柄操作模式,并在样机平台上实验验证,实验结果表明了运动学模型和驱动映射关系的合理性和正确性以及操控方式的可行性。

关键词：连续型机器人末端跟随操控方式运动学模型柔性机械臂空间转换手柄控制三关节

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连续型机器人运动学的平面圆弧法建模与实验研究

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机械科学与技术 2023年第11期42卷 1811-1820页

作者：高源臧红彬袁卫锋周军尹强李成佳蔡勇刘樾西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室四川绵阳621010

针对当前连续型机器人的运动学逆解求解复杂、低效这一问题,提出了一种基于平面圆弧法的运动学建模方法,其具有运动学逆解求解简单、高效的特点。利用该方法在平面内拟合连续型机器人的弯曲运动形状,建立其运动学模型,分析其驱动空间、... 详细信息

针对当前连续型机器人的运动学逆解求解复杂、低效这一问题,提出了一种基于平面圆弧法的运动学建模方法,其具有运动学逆解求解简单、高效的特点。利用该方法在平面内拟合连续型机器人的弯曲运动形状,建立其运动学模型,分析其驱动空间、关节空间和操作空间的映射关系,并描述其工作空间。分析连续型机器人在平面内弯曲形状的几何约束,建立关节空间变量之间的数学关系,降低求解复杂逆运动学问题的难度。对机器人末端执行器的位置和驱动线长度变化曲线进行仿真分析,求解逆运动学的有效解,并研制原理样机进行样机实验,实验表明该运动学模型的正确性以及逆运动学求解方法的有效性。

关键词：连续型机器人逆运动学平面圆弧法样机实验

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位-力驱动的线驱连续型机器人的动力学建模及实验验证

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机器人 2022年第4期44卷 410-417,430页

作者：刘忠振蔡志勤彭海军王刚张欣刚吴志刚大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁盘锦124221 青岛理工大学理学院山东青岛266520

提出了一种位-力混合驱动的线驱连续型机器人的动力学模型。首先,基于集中质量矩阵法进行机器人动力学建模,将机器人动能的连续积分等效离散为三点求和形式,可简化建模过程并提升仿真的计算效率。其次,分析了驱动力与驱动线几何约束的... 详细信息

提出了一种位-力混合驱动的线驱连续型机器人的动力学模型。首先,基于集中质量矩阵法进行机器人动力学建模,将机器人动能的连续积分等效离散为三点求和形式,可简化建模过程并提升仿真的计算效率。其次,分析了驱动力与驱动线几何约束的力学关系,将线驱动作用等效建模为电机的驱动参数与牵引线张力的线性方程组,不仅可以精确地满足牵引线对系统的约束条件,还可以在不使用拉力传感器的条件下得到线的驱动力,降低了机器人成本及控制难度,这种方法适用于任意数量牵引线的连续型机器人。最后,将线驱连续型机器人的仿真和实验结果进行对比,机器人末端点的轨迹最大误差为3.85%,验证了所提模型的有效性。

关键词：连续型机器人线驱动集中质量矩阵动力学

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大负载作用下绳驱连续型机器人静力学建模分析

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机械工程学报 2024年第15期60卷 28-37页

作者：雷飞刘思宇廖峻北郭朝王志瑞闫曈党睿娜苏波武汉大学动力与机械学院武汉430072 中兵智能创新研究院有限公司北京100072 群体协同与自主实验室北京100072

目前连续型机器人负载能力较弱,不能满足大负载的应用需求,设计了一种基于分布式弹性单元能够承受较大负载的绳驱动十字节连接连续型机器人,而且该机器人具备被动柔顺性,可以用于缓冲、储能等场合。为了分析该连续型机器人的弯曲变形与... 详细信息

目前连续型机器人负载能力较弱,不能满足大负载的应用需求,设计了一种基于分布式弹性单元能够承受较大负载的绳驱动十字节连接连续型机器人,而且该机器人具备被动柔顺性,可以用于缓冲、储能等场合。为了分析该连续型机器人的弯曲变形与所受负载之间的静力学关系,建立了有负载条件下的牛顿-欧拉方程,并通过数值求解器进行计算模拟,与经典的常曲率模型假设计算结果对比,牛顿-欧拉方程的仿真结果更符合实际变形量。对连续型机器人末端进行了水平、竖直、圆周运动三组实验,实验结果表明,在7.5 kg外部负载的作用下,该机器人分隔盘边缘点与对应仿真计算点的位置平均误差最大为9.62 mm,均方误差为4.69 mm,分别占连续型机器人总长的4.20%与2.04%,表明该机器人能够实现大负载作用下的精确运动,验证了机器人承担大负载的能力。

关键词：绳驱动连续型机器人大负载运动学建模静力学建模

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基于Cosserat理论的仿生鱼骨连续型机器人静力学分析

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农业机械学报 2023年第10期54卷 432-440页

作者：周盼姚建涛朱坤明张轩浩燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室秦皇岛066004 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004

连续型机器人具有良好的灵活性、柔顺性和人机安全性等优点,受生物鱼骨结构启发,提出了结构紧凑、质量轻、灵活性高的仿生鱼骨连续型机器人。但多节垂直交叉的刚柔软耦合结构模式使仿生鱼骨连续型机器人静力学的精确建模难度增加。本文... 详细信息

连续型机器人具有良好的灵活性、柔顺性和人机安全性等优点,受生物鱼骨结构启发,提出了结构紧凑、质量轻、灵活性高的仿生鱼骨连续型机器人。但多节垂直交叉的刚柔软耦合结构模式使仿生鱼骨连续型机器人静力学的精确建模难度增加。本文基于Cosserat理论考虑了驱动绳索和弹性骨干的耦合作用对该机器人进行静力学分析,建立了仿生鱼骨连续型骨干的Cosserat-rod模型和驱动绳索的Cosserat-string模型以及二者的耦合模型,预测了一节仿生鱼骨单元以及垂直交叉串联布置的两节仿生鱼骨单元的变形规律。理论与实验结果相比,理论值误差在1.5 mm之内,为其长度的1.2%。本文为绳索驱动的刚柔软耦合连续型机器人的静力学建模提供了理论参考。

关键词：刚柔软耦合结构连续型机器人静力学 Cosserat理论

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丝驱动连续型机器人的建模与避障控制

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2021年第6期54卷 651-660页

作者：康荣杰刘跃耿仕能杨铖浩天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室沈阳110016

连续型机器人是一种基于章鱼触手、象鼻等生物器官仿生的新型机器人,其不具有刚性连杆和离散关节,因而具有优越的柔顺性和灵活性,在微创手术、狭小环境探测救援、空间操作等领域具有非常广阔的应用前景,逐渐成为新的研究热点.然而它的... 详细信息

连续型机器人是一种基于章鱼触手、象鼻等生物器官仿生的新型机器人,其不具有刚性连杆和离散关节,因而具有优越的柔顺性和灵活性,在微创手术、狭小环境探测救援、空间操作等领域具有非常广阔的应用前景,逐渐成为新的研究热点.然而它的柔顺性和超冗余的特点也给连续型机器人的建模和控制带来了极大的考验.针对以上问题,搭建多模块丝驱动连续型机器人物理样机,并基于堆叠的两自由度并联机构拟合机器人本体构型,利用DH参数法分析其运动学和速度雅可比矩阵,基于集中质量原理建立其牛顿-欧拉动力学模型,进而通过末端位置反馈搭建连续型机器人的闭环控制系统.面对多障碍的复杂环境,通过构造障碍势函数评估机器人与障碍物之间的距离变化,在机器人轨迹控制中,合理地选择运动学求逆运算时的雅可比矩阵零空间变量,控制机器人在机械臂本体改变构型躲避障碍物的同时末端保持轨迹跟踪.分别对机器人进行末端轨迹跟踪与避障控制的仿真和实验验证,观察机器人的末端轨迹误差与构型变化,以评估机器人模型、控制闭环与避障算法的正确性.仿真和实验结果均表明机器人具有良好的运动控制和避障能力.该研究工作为连续型机器人在复杂实际应用环境中的构型控制和安全操作提供了思路与方法支持.

关键词：连续型机器人运动学动力学零空间避障

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基于雅可比矩阵的连续型机器人灵活性分析

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2020年第4期53卷 341-348页

作者：康荣杰王聪耿仕能杨铖浩天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300350 天津工业大学机械工程学院天津300387

连续型机器人是一种新型的仿生机器人,由于其内在的柔顺结构,适合在狭小复杂等领域中进行探测、抓持等操作.相比于传统的刚性机器人,连续型机器人不仅具有更高的安全性,而且有望获得更高的灵活性,但是目前却很少有针对连续型机器人的灵... 详细信息

连续型机器人是一种新型的仿生机器人,由于其内在的柔顺结构,适合在狭小复杂等领域中进行探测、抓持等操作.相比于传统的刚性机器人,连续型机器人不仅具有更高的安全性,而且有望获得更高的灵活性,但是目前却很少有针对连续型机器人的灵活性展开分析的研究.针对这种情况,设计开发了一种采用模块化关节的连续型机器人,基于运动学模型与雅可比矩阵等相关概念,对连续型机器人的局部灵活性指标以及全域灵活性指标进行了定义和计算,并发现当机器人的总长在一定范围内、采用不同关节长度设计时,对应的工作空间中各末端点灵活性分布存在较大的差异.而后,结合连续型机器人的结构特点,引入粒子群仿生优化算法,利用灵活性来指导机器人的关节长度设计,使机器人获得全域灵活性指标下最优的关节灵活性.最后,引入操作灵敏度指标来对采用最优关节长度设计的连续型机器人进行直观的灵活性仿真与实验验证,并与传统的各关节长度一致的结构设计进行了对比实验.结果揭示了机器人灵敏度指标与基于雅可比矩阵条件数的灵活性指标之间的关系,即灵活性较高的末端点其各向灵敏度分布亦较为均匀.

关键词：连续型机器人灵活性运动学模型雅可比矩阵结构设计

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连续型机器人的动力学建模与仿真

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机械设计与研究 2012年第2期28卷 18-22页

作者：李强何斌谢红同济大学机械工程学院现代制造技术研究所上海201804 同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系上海201804

提出一种新型的连续型机器人动力学建模方法。首先利用NiTi合金丝超弹性的性质建立了机器人的三维实体模型,并以末端受纯弯矩为研究对象,根据欧拉—伯努利方程,得到了机器人的变形曲线方程。然后通过求解变形曲线对时间的导数,得到其上... 详细信息

提出一种新型的连续型机器人动力学建模方法。首先利用NiTi合金丝超弹性的性质建立了机器人的三维实体模型,并以末端受纯弯矩为研究对象,根据欧拉—伯努利方程,得到了机器人的变形曲线方程。然后通过求解变形曲线对时间的导数,得到其上任意点的速度,进而推出连续型机器人的动能表达,再根据已有的公式导出机器人系统的势能及广义力的表达式。在此基础上,利用拉格朗日方程建立连续型机器人的动力学模型。最后通过算例仿真验证了该方法的可行性。

关键词：连续型机器人仿生机器人动力学拉格朗日方程

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基于目标导向的连续型机器人路径规划

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北京航空航天大学学报 2013年第11期39卷 1486-1490页

作者：高庆吉王磊牛国臣王维娟中国民航大学机器人研究所天津300300

采用连续型机器人对空间约束严格的飞机油箱进行检查,研究了其在类似凸体空间内的路径规划问题,提出一种基于目标导向的规划算法.针对空间盲目搜索算法时间复杂度高问题,研究降维和区域划分策略.引入目标导向角,建立目标点与变量搜索范... 详细信息

采用连续型机器人对空间约束严格的飞机油箱进行检查,研究了其在类似凸体空间内的路径规划问题,提出一种基于目标导向的规划算法.针对空间盲目搜索算法时间复杂度高问题,研究降维和区域划分策略.引入目标导向角,建立目标点与变量搜索范围的关系,优化搜索过程并设计评价函数对搜索结果寻优.进行仿真实验,结果验证了算法的可行性和有效性.

关键词：连续型机器人凸体空间路径规划降低维度目标导向

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连续型机器人非结构化环境下运动规划算法研究

连续型机器人非结构化环境下运动规划算法研究

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作者：张云霄中国民航大学

学位级别：硕士

为了适应飞机油箱等越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,连续型机器人具有多冗余自由度结构,具有连续性,柔韧性等特点,在非结构环境中具有极强的优越性。然而,由于其复杂的运动学,... 详细信息

为了适应飞机油箱等越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,连续型机器人具有多冗余自由度结构,具有连续性,柔韧性等特点,在非结构环境中具有极强的优越性。然而,由于其复杂的运动学,关节运动的耦合性,其运动路径规划和关节操纵控制是具有挑战性的任务。主要研究内容如下。(1)设计连续型机器人的结构和分析运动学模型。分析连续型机器人的空间映射关系,建立连续型机器人从工作空间到姿态空间再到绳长变化空间、驱动空间的映射关系,并进行了相关的仿真,验证理论的正确性。(2)设计基于路径拟合的连续型机器人路径规划方法,以飞机油箱建立仿真环境,完成连续型机器人路径规划方法。首先建立飞机油箱仿真环境,然后利用改进的RRT算法生成更加符合于连续型机器人模型的离散路径,设计路径拟合方法,根据油箱环境设计避障策略,能够更好地完成飞机油箱复杂环境中的路径规划任务,设计连续型机器人隔舱路径规划策略,完成连续型机器人隔舱路径规划任务。(3)搭建了连续型机器人三关节样机平台,设计连续型机器人整体控制系统,编写整体驱动和控制程序,设计连续型机器人控制模式,实现关节路径跟随控制和手柄操纵末端跟随控制,并在样机平台上进行实验,实现连续型机器人的操纵控制。

关键词：连续型机器人路径规划运动控制操控方法电机驱动

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