关键词： 柔索并联机器人   滑轮特性   动力学耦合模型   滑膜自适应控制  

摘要： 目前对于大型建筑物侧壁的清洁方案主要有人工悬吊擦洗、贴壁擦洗机器人和有轨擦洗等方式,这些清洁方式速度慢,功率大,成本高,人身安全系数低,为了改善这些缺点,本文研究了一种危险系数低、速度和效率高、成本低廉的平面擦洗四索机器人,并针对该机器人展开了运动学,动力学和控制策略的研究。首先对柔索并联机器人进行了位移,速度和加速度的分析,分析了绳索和滑轮的动态特性,通过矢量封闭法建立了机器人的运动学逆解模型。根据实际应用提出两种用于平面擦洗的柔索并联机器人结构,在Adams中将柔索离散化处理,建立仿真模型,根据求得的电机逆解,在Adams中使用ode45求解器对两种结构进行仿真,结果表明立式滑轮结构要优于卧式滑轮结构。根据刚度的基本定义建立系统的固有刚度矩阵与可控刚度矩阵,将固有刚度和可控刚度联合得到系统的总体刚度矩阵,并通过零空间原理提出一种基于刚度矩阵的柔索张力优化方法。考虑电机的转动惯量、粘性摩擦和库伦摩擦等阻尼建立了驱动系统的动力学模型,并通过牛顿-欧拉法得到动平台的动力学模型,从而得到系统的总体动力学方程。根据所建立的总体动力学方程进行仿真,仿真过程中用龙格库塔法求解微分方程,通过高斯消元法求解结构矩阵的伪逆并通过建立的张力优化方法得到柔索实际张力,结果表明所采用的简化动力学模型与Admas中仿真结果相符合,可以准确描述系统动力学特性。将动力学模型分解为线性回归矩阵和自适应参数,根据等速趋近律选取滑模面,基于滑模控制理论建立控制律,通过李雅普洛夫第二法分析了系统的稳定性,通过提出的张力优化方法建立系统的力控制律,得到系统动力学和张力控制器。Simulink仿真结果表明提出的控制策略能够良好的实现轨迹跟踪并提升动平台的刚度性能。针对立式滑轮结构的平面四索并联机器人进行运动学逆解和动力学模型的实验,根据传统标定法对相机进行标定,得到相机的内参矩阵,通过相机的内参矩阵将图像像素坐标转化为世界物理坐标,实验结果表明运动学和动力学实验结果与模型基本一致。

关键词： 码垛机器人   柔性动力学   振动特性   Hamilton原理  

摘要： 码垛机器人由于其高效、快速、清洁的优点而被广泛应用于目前工业制造的生产线上,是实现现代制造业自动化的重要设备。对于铝锭连铸生产线而言,码垛机器人的可靠性和稳定性对整个生产线的生产效率和经济效益都有着重大的影响,而作为码垛机器人关键部件的机械臂的振动将严重影响整机的稳定运行,甚至引发机械臂的断裂。因此分析码垛机器人在高速重载时的动态特性有助于了解码垛机器人机械臂的振动机理,为码垛机器人的结构优化和控制器设计提供理论依据,对提高其稳定性和工作速度有着重大的意义。本文的主要研究内容与成果如下:(1)研究高速重载码垛机器人的整体结构和各部件的位姿关系。利用Wittenburg的图论分析方法对多连杆结构的码垛机器人进行了结构分析和力分析,通过码垛机器人的树状图得到各个关节的运动和力(力矩)的关系。利用D-H参数法建立了码垛机器人各个关节的位姿关系,通过齐次变换矩阵的运算得到末端点在基座标下的位姿,结果表明其运动符合工作空间的要求。(2)研究高速重载下码垛机器人的动态特性。针对MPL300码垛机器人的高速重载工况条件,得到该码垛机器人基本动力学参数。通过Hamilton原理建立在负载下码垛机器人含柔性关节的动力学模型,并推导出其质量矩阵、刚度矩阵、哥氏加速度阵等。通过五阶龙格库塔法对运动方程求解,得到一个工作周期内的运动参数(位移、速度、加速度),结果表明:关节柔性导致惯性力对关节的影响不可忽视,而振动主要集中在小臂关节处,甚至会使小臂关节处承受一定的循环载荷(惯性力)。(3)研究高速重载下码垛机器人的关节振动特性。针对高速重载下码垛机器人的关节振动,以关节变形的位移参数为基础,通过傅里叶变换得到各个关节振动的频域响应和时频特性。分析该码垛机器人关键部件的关节振动特性,结果表明:振动发生在启动停止和运动方向改变的瞬时,而启停时刻的振幅呈衰减趋势,运动方向改变的瞬时振幅则是出现最大峰值。(4)模拟码垛机器人动态特性。根据高速重载码垛机器人的真实工况,确定其仿真环境,在ADAMS中建立码垛机器人虚拟样机。利用ADAMS得到码垛机器人仿真的驱动函数。并针对码垛机器人动态响应特性进行仿真,验证码垛机器人设计的合理性。(5)研究码垛机器人关键部件动态特性。利用码垛机器人小臂关节加速度参数,计算机械臂小臂各个截面的动态应力,分析机械臂小臂断裂原因,结果表明:拉压应力交替循环作用是机械臂小臂断裂的主要因素。

关键词： 核用机器人   行驶性能   履带底盘   动力学   预张紧力  

摘要： 核用机器人属于特殊环境作业机器人,在核事故应急抢险、核设施退役作业中起着至关重要的作用。对核用机器人的要求也比普通机器人要高,不仅要满足现场工作要求,还要能适应核辐射环境。核用机器人要搭载传感系统、屏蔽装置等,屏蔽装置一般是由重金属材料组成,质量较大。所以核用机器人行驶底盘往往负载较大,而且还要面临出事故回收困难等问题,所以,需要对核用机器人履带底盘关键参数进行优化,改善行驶性能。本文以核用机器人为研究对象,对核用机器人履带底盘行驶性能进行研究。主要研究内容如下:针对核用机器人履带底盘负载大的问题,对履带底盘进行行驶理论分析。根据履带底盘行驶原理,并对履带底盘行驶过程中牵引力、阻力、驱动转矩、驱动功率等重要参数进行理论计算。综合运用Solidworks与RecurDyn软件建立核用机器人模型,定义履带底盘内部各部件接触参数、履带与地面接触参数。建立直线行驶,30°坡道直行地面模型。对核用机器人履带底盘在平地直行、差速转向、坡道直行等常见工况下进行仿真分析,提取履带底盘行驶速度,驱动功率与驱动转矩,与理论计算值进行对比,验证履带底盘模型的正确性。此外,考虑履带预张紧力对履带底盘行驶性能的影响,设置不同的预张紧力,对履带底盘进行仿真,分析不同预张紧力大小对履带底盘动态张紧力、驱动功率的影响规律,得到履带核用机器人在平地直行时,最佳的预张紧力为整机重量的30%;在30°坡道直行时,可以适当提高预张紧力以提高履带底盘行驶性能,合理的预张紧力范围在整机重量的30%-40%。综合以上研究,调整履带底盘预张紧力为整机重量的30%,对核用机器人行驶性能进行了试验验证,试验结果与仿真结果误差较小。调整预张紧力后,履带底盘具有良好的行驶性能。本文对核用机器人履带底盘进行了动力学仿真与试验验证,获得了一些数据和结果,为改善核用机器人履带底盘行驶性能具有重要意义。

关键词： 工业机器人   职业技能竞赛   广东省  

摘要： 佛山市总工会广东省机械工程学会佛工办函[2019]1号各市总工会、机械工程学会,各有关单位:为深入贯彻落实"中国制造2025"发展战略,进一步提高广东省作为制造业大省的核心竞争力,大力弘扬劳模工匠精神,加快培养工业机器人领域高技能人才,引导社会关注工业机器人技术应用的发展趋势及新技术的应用。根据广东省总工会等四部门印发《关于广东省教育厅等65个行业(系统)91个工种(项目)竞赛纳入2019年度广东省职工职业技能大赛范围的复函》(粤工总函[2019]149号)部署精神,

关键词： 机器人   运动学   动力学   雅克比   负载转矩  

摘要： 机器人广泛的应用于生产生活各个领域,其普及程度决定了一个国家的加工制造水平的高低。因此,国内外众多专家对机器人相关领域进行了深入研究,尤其是针对系统动力学的建模,对机器人动力学控制领域有着极其重要的现实意义。本课题以串联型三自由度机器人为研究对象,将机械臂与电机作为一个被控对象建立系统动力学模型,具体工作如下:(1)确定实验室RBT-6T/S03S型机器人的结构参数,依据D-H规则建立机器人坐标系,搭建六自由度机械臂的运动学模型,得到各个关节与末端之间的位置映射。在MATLAB环境下对机器人运动学进行仿真验证。(2)结合矢量法与微分法的优点,建立机械臂的速度/加速度雅克比矩阵,得到各个关节与末端之间的速度/加速度映射。(3)对三自由度机器人的本体进行动力学建模。根据建立的坐标系和机械臂结构参数,利用拉格朗日方程建立三自由度机械臂的本体动力学模型,得到关节动力学参数和力矩之间的映射关系;结合U-K理论求解机械臂的外部驱动力。利用MATLAB对机械臂的位移和力矩之间的关系进行仿真验证。(4)将机械臂和电机结合,作为一个被控对象进行系统分析,确定电机的电磁转矩和负载转矩特性,以及电机侧与机械臂侧的相互对应关系,建立基于三自由度机器人的系统动力学模型。利用MATLAB仿真验证模型的正确性。

关键词： 飞机蒙皮检测机器人   滑模控制   自适应RBF神经网络   反步控制   模糊系统   状态观测器  

摘要： 飞机蒙皮损伤检测问题关系着飞机飞行的安全,越来越受到人们的关注。本文对本实验室设计出来的第一代飞机蒙皮检测机器人进行一些机械结构的改进,使其更加适合在飞机蒙皮外表面运动,在此基础上开展了机器人动力学控制方法研究和综合实验。首先,介绍了一种真空吸附式的双框架飞机蒙皮检测机器人的机械结构,分析了机器人在飞机蒙皮表面的运动步态。针对飞机蒙皮检测机器人在飞机蒙皮表面的单步连续运动控制,建立了机器人多输入多输出动力学模型。其次,根据机器人的动力学模型,设计了一种滑模轨迹跟踪控制方法。针对系统中存在的模型不确定性和摩擦非线性,采用了自适应RBF神经网络进行估计和补偿,通过使用双曲正切滑模函数,改善了普通切换滑模函数带来的系统的颤振,构造李雅普诺夫函数证明了系统的稳定性,仿真结果表明所设计的控制策略在存在模型信息未知、摩擦非线性和未知扰动情况下具有良好的轨迹跟踪性能。然后,设计了机器人在输出受限情况下的反步控制策略,使用Barrier Lyapunov(障碍李雅普诺夫)函数保证飞机蒙皮检测机器人的位置误差控制在给定范围内,进而对机器人位置进行更加准确的控制。对系统中存在的和系统状态有关的不确定性采用自适应模糊系统进行补偿,对未知扰动设计自适应律估计其上界,并引入了鲁棒补偿项减小未知扰动对系统的影响。考虑到实际系统中存在不易测量的状态变量,设计了高增益状态观测器对其进行估计。通过构造李雅普诺夫函数证明了系统的稳定性,仿真结果表明所设计的控制器能够完成对期望轨迹的精确跟踪。接着,为了对机器人进行运动实验和状态监测,设计了基于嵌入式Linux平台的人机交互软件和机器人DSP下位机控制软件,定义了上下位机控制协议以及数据解析协议。DSP下位机控制软件主要包括机器人电机驱动程序、串口通信程序以及ADC驱动程序。人机交互软件在嵌入式Linux平台下QT环境中运行,用来完成机器人的便携式操控以及机器人状态参数的显示。最后,开展了飞机蒙皮检测机器人的运动实验研究,完成了人机交互软件功能的验证以及机器人吸附稳定性的验证。

关键词： 智能机器人  

ISBN: (纸本)9787115518415

摘要： 本书针对乐高机器人赛事的各个方面，包括四个主要板块：设计、导航、操作和组织。通过对这些板块的阐述，能够指导读者设计出高水准的乐高机器人作品。

关键词： 地方科协   青海省   防灾减灾意识   农技协   科协工作   防灾减灾能力   机器人竞赛   防灾减灾日  

摘要： 青海科协举办农技协领办人培训班为学习山东省寿光果蔬种植先进技术和管理水平,提高青海省农技协领办人和基层科协项目主管"三农"服务能力及水平,推动青海省农技协组织高质量发展,5月10日,2019年青海省农技协领办人培训班在山东省寿光市山东乐义农业科技职业培训学校举办。青海省各级科协项目主管、农技协负责人共38人参加培训。

关键词： 农技协   青海省   机器人竞赛   中国公路学会   时间生物学  

摘要： 中国热带作物学会赴广西、四川调研4月22日—23日,中国热带作物学会理事长、党委书记李尚兰,副理事长、党委副书记陈东奎,党委委员、常务理事雷朝云,副秘书长杨礼富等一行赴广西、四川开展热带作物产业调研。中国热带农业科学院、广西农科院等单位的相关人员参加调研。此次调研目的是为深入了解热带作物产业的发展现状、主要问题和重大技

关键词： 可控机构   焊接机器人   运动副间隙   运动学   动力学   机器人控制  

摘要： 可控机构综合了闭环机构和开链机构的优点,运行速度高、承载能力强、控制简单且具有一定的柔性,很好地适应现代机械工业的发展需要。将“多自由度可控机构”应用到机器人机构领域,在振动大小、残余振动时间、工作速度、工作效率等方面都相对现行串联式机器人具有优势。然而,在使用过程中该类机器人有时会出现一种较大的异常振动,严重影响了其正常工作。因此,迫切需要对这类多自由度可控机构机构式机器人动态性能进行全面、深入的研究,发现这种异常振动的原因。而运动副间隙是影响机械系统平稳、高效、准确运行的一个关键因素。因此深入研究运动副间隙对可控机构式机器人动态性能的影响有一定的理论意义和实际工程价值。本文以一种可控机构式焊接机器人为研究对象,系统地对不考虑和考虑间隙状态下的机器人运动学和动力学进行了分析,并采用一定的控制方法,对间隙导致的末端位移误差进行了补偿。本文主要工作有以下几个方面:分析了可控机构式焊接机器人构型,利用D-H法则建立了其运动学模型,在此基础上,采用连续接触间隙副模型,并对该模型下考虑间隙机器人的运动学进行了分析,并与理想焊接机器人对比,得到考虑间隙状态下的机器人末端位置误差。采用三状态间隙模型,建立了考虑间隙的转动副模型,对不考虑和考虑间隙的可控机构式焊接机器人进行了动力学建模。对不考虑和考虑间隙状态下的机器人进行了动力学仿真和对比分析。分析了不同间隙大小、不同驱动速度、不同运动副材料下的考虑间隙的机器人动态响应,为该机器人装配精度选择,运动副材料选择,和工作速度范围选取提供一定的理论参考。建立了存在间隙非线性环节的机器人关节控制系统,采用粒子群优化算法对控制系统进行了参数识别。对机器人控制系统进行了仿真分析。结果表明,采用一定的控制方法,可以有效降低考虑间隙的可控机构式焊接机器人末端位移误差,提高机器人运行精度。