关键词： 空间柔性机器人   冗余度机器人   动力学特性   空间   机器人   柔性   冗余度   动力学  

摘要： 该文致力于空间柔性机器人与冗余度机器人两个域的结合,在空间柔性机器人的动力学建模、动力学特性分析、运动规划、动力规划及最优设计方面进行了全面系统的研究.首先,综合考虑杆和关节的弹性变形及其耦合作用,提出了空间柔性转子梁单元,首次建立了同时具有杆和关节柔性的空间机器人动力学模型,并通过一空间4R机器人的数值算例,分别分析讨论了杆和关节的弹性变形对机器人系统的变形、机器人末端的位置误差和方向误差、机器人关节驱动力矩的影响.其次,对空间机器人的频率特性进行了研究,主要分析了机器人的截面参数、几何参数及关节处的集中质量与机器人的频率特性和动力响应之间的变化关系,得出了一些有价值的规律,为机器人的结构设计奠定了基础.然后,利用机器人的冗余度,对空间柔性机器人进行了运动规划.接着,对空间柔性机器人进行了动力规划,主要是针对柔性机器人的关节力矩最小来规划机器人的关节运动.最后,在前面研究的基础上,以提高机器人的载荷质量比为目标,对空间柔性机器人进行了最优设计.

关键词： 冗余度   柔性机器人   动力学   机器人姿态  

摘要： 论文在柔性机器人动力学分析的基础上,深入研究了柔性多冗余度机器人运动过程的最优规划问题和考虑末端姿态的柔性冗余度机器人动力学综合问题.首先,建立了柔性机器人动力学模型,对柔性机器人由于变形带来的末端误差进行了分析和比较.接着,利用机器人冗余度特性研究了以减小末端变形误差为目的的最优规划问题.在多冗余度的情况下,增大冗余空间为最优解的获取提供了更大的可能,论文通过比较四柔性臂冗余度机器人和三柔性臂冗余度机器人变形误差的减小程序,说明了四柔性臂机器人由于冗余度增加而使其整体效果明显优于三柔性臂机器人.文中首次研究了最小能量意义下的柔性冗余度机器人最优规划问题,结果显示在保持能量最小的情况下可得到末端误差很小的满意结果.最后,对柔性冗余度机器人姿态的影响进行了研究,并在考虑末端姿态的情况下进行了四柔性臂冗余度机器人的最优规划.

关键词： 大型喷浆机器人   机械结构   优化设计   遗传算法   运动学   动力学  

摘要： 该文首先分析了大型喷浆机器人的机械结构和工作原理,并将目前最成功的优化算法-遗传算法应用于其机械结构的优化设计.然后建立了大型喷浆机器人的Devavit-Hartenberg杆件模型,并用代数法对其运动学正、逆问题进行了分析,且得到了逆问题的解析解.在此基础上进行了雅可比矩阵的求解,并用牛顿-欧拉方法进行了动力学分析.在进行机器人动力学分析时,求杆件的质心坐标和惯性矩阵是一项十分复杂的工作,该文用MDT(Mechanical Desktop)软件精确地求出了大型喷浆机器人各杆件的质心坐标和惯性矩阵,提高了动力学分析的精度.该文的分析结果为大型喷浆机器人的轨迹规划、控制系统的设计和机械结构的改进提供了重要参考依据.

关键词： 机器人   动力学   仿真  

摘要： 该文主要包括两个部分:第一部分对目前存在的三种基本的动力学建模方法进行了研究,通过研究总结出每种方法的优缺点,并通过一个例子采用同样的手算处理对三种方法的计算效率进行了比较;第二部分介绍了一个基于微机的工业机器人动力学仿真系统.该系统包括了机器人运动轨迹规划仿真、逆动力学问题仿真以及仿真曲线输出三个主要部分.在轨迹规划中,该文采用的是多段带有过渡域的线性插值方法,鉴于国内外机器人的发展状况,该文提出了一种新的机器人逆运动学问题求解方法来求得关节变量.该方法适用于任何开链的全转动关节的机器人的逆运动学问题求解.在进行逆动力学计算时,该文采用齐次变换矩阵法推导了该机器人的正运动学方程,通过第一部分的研究,该文采用效率最牛顿--欧拉法对弧焊机器人进行了逆动力学仿真,得到了机器人在作连续弧焊时前三个关节的仿真结果.在此基础上,该文对机器人的工作性能作了评价,并对如何进一步改进结构设计提出了具体措施.

关键词： 空间柔性机器人   冗余度机器人   动力学建模   动力学特性   运动规划   动力规划   最优设计  

摘要： 该文致力于空间柔性机器人与冗余度机器人两个领域的结合,在空间柔性机器人的动力学建模、动力学特性分析、运动规划、动力规划及最优设计方面进行了全面系统的研究.首先,综合考虑杆和关节的弹性变形及其耦合作用,提出了空间柔性转子梁单元,首次建立了同时具有杆和关节柔性的空间机器人动力学模型,并通过一空间4R机器人的数值算例,分别分析讨论了杆和关节的弹性变形对机器人系统的变形、机器人末端的位置误差和方向误差、机器人关节驱动力矩的影响.其次,对空间机器人的频率特性进行了研究,主要分析了机器人的截面参数、几何参数及关节处的集中质量与机器人的频率牧场生和动力响应之间的变化关系,得出了一些有价值的规律,为机器人的结构设计奠定了基础.然后,利用机器人的冗余度,对空间柔性机器人进行了运动规划.接着,对空间柔性机器人进行了动力规划,主要是针对柔性机器人的关节力矩最小来规划机器人的关节运动.最后,在前面研究的基础上,以提高机器人的载荷质量比为目标,对空间柔性机器人进行了最优设计.

关键词： 空间   柔性机器人   混和梁单元   建模方法  

摘要： 论文采用有限元法,考虑机器人杆的柔性,首次提出了综合考虑集中质量、分布刚度和混和梁单元作为空间柔性机器人动力学分析的数学模型.集中质量采用动替代原理,横向变形采用独特的六次插值多项式,轴向和扭转方向分别采用一次和三次插值多项式,同时考虑了轴向应变、弯曲应变、扭转应变、轴向力对横向变形影响以及重力的影响,应用的拉格朗日方程,建立了空间柔性机器人单元运动方程.文章对多臂机械手上任一点的位移、速度、加速度、任一单元的角速度、角加速度以及各关节的受力进行了详细的推导.并给出了各量在单元系下度量的一般表达式.然后,针对一般空间n杆柔性机械手,建立了整体方程,编写了动力学分析的通用程序.论文对一个空间三臂机械手进行了数值计算,通过和以前文献的比较,结果说明,这种新方法在计算精度和效率上都有所提高.论文还对不同关节处的集中质量和重力作用的空间三臂机械手以及具有一定冗余度的空间四臂机械手分别进行了弹性动力分析,这些是在前人的工作中很少涉到的.

关键词： 机器人   多刚体系统   动力学方程   完整运动约束  

摘要： 建立了以广义坐标表示的， 受完整运动约束的多刚体系统 Ｅｕｌｅｒ Ｌａｇｒａｎｇｅ方程， 并讨论了将此方程应用于操作机器人时正交补矩阵的递推算法。

关键词： 动力学方程   模态分析   柔性机器人   建模  

摘要： 提出一种建立具有柔性关节的多柔杆机器人动力学方程的方法．首先给出了柔性关节及柔性臂杆的简化模型，然后利用Ｋａｎｅ方法和假设模态法推导出完整的动力学方程并给出了递推公式．在此基础上利用一个算例研究了臂杆柔性与关节柔性对机器人动力学响应的影响．结果表明：所建立的动力学模型更接近于实际的柔性机器人系统；臂杆柔性与关节柔性都起着非常重要的作用。

关键词： 高层建筑物清洗   机器人   动力学方程   结构优化   动力学优化  

摘要： 该论文首先对高层建筑物清洗机器人进行了运动学、动力学分析,得到了操作臂的拉格朗日动力学方程,然后对该动力学方程进行了仿真.通过分析仿真曲线,确定了该机器人结构与动力学优化的目标.结构优化是通过改善重力矩性能而进行的.动力学优化是通过离线规划操作臂末端运动加速度来实现.经曲线仿真验证,结果是较为令人满意的.

关键词： 自由飞行   空间机器人   动力学控制   计算机仿真  

摘要： 基于动量守恒定律和拉格朗日方程，建立了卫星姿态不受控时自由飞行空间机器人（ＦＦＳＲ）的动力学模型，提出了位置调节与轨迹跟踪的动力学控制方法并用计算机仿真验证了所提出的控制方法的有效性。