基于轨迹规划的柔性机械臂的抑振策略的研究
发布时间：2021-07-09 19:11
柔性机器人因其结构简单、重量轻、灵活度高等特点,目前在航空航天和工业领域中广泛应用。但柔性机构因其固有刚度较低,在运行过程中易产生自激振动或受外部激励产生振动,导致结构变形过大,从而影响到机器人的控制精度、定位精度和可靠性。柔性臂作为一种广泛应用的柔性结构,对其在运行过程中的振动形态和幅度进行有效控制,显得尤为重要。常规的通过外加控制器模式的主动或被动模式的抑振方法,都会引起柔性臂系统自身阻尼的变化和额外质量的增加,能耗较大。本课题拟通过对柔性机械臂系统的运动轨迹进行合理优化,在不改变柔性臂系统刚度、阻尼和质量等自身结构参数的前提下,基于机械臂的动力学特性,对机械臂关节处的电机实施优化控制,可有效降低柔性机械臂系统末端振动。本课题基于拉格朗日方程和假设模态法建立双连杆柔性机械臂系统的动力学模型,推导其动力学方程。在柔性机械臂动力学模型的基础上,基于最小振动原理,对其运动轨迹进行规划设计。基于上述约束条件,在关节坐标系下设计了三种机械臂的运动轨迹规划策略和运动学仿真分析,并进行了分析和比较。基于电磁场理论建立机械臂关节处伺服电机的数学模型,并结合运动轨迹规划,设计基于神经元的自适应PID...
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加拿大SRMS[3]
2图 1-2 C-leg 机器人[12]合结构、神经细胞控制和高效的能量转换的类生命系统方向STO 公司[14]在 2010 年运用碳纤维材料和柔性翅膀研制出了可
图 1-3 非弹性约束的 N 连杆机械手示意图[22]凯恩法是一种引入了矢量力学和分析力学的方法，运用偏速度和偏角速度念求得系统的广义主动力和惯性力，可以避免出现内力项。Zakia Hussain 等发了三自由度运动链的动态模型作为示例来展示使用凯恩方法进行建模所的详细步骤。然后使用拉格朗日方法成功对所制定的模型进行了验证。ukulwuthiopas 等[25]采用凯恩方法推导出受非完整约束的单轮机器人动力学，降低了运算的复杂性，描述了与用于稳定和转向的陀螺仪集成的单轮机器运动。Yang Ke 等[26]提出了使用 Kane 动力学方程对遥控无人潜水器进行动模的详细方法，推导出广义主动力和广义惯性力。Xiang Zhang 等[27]基于凯法建立了应用柔性梁技术的空间柔性探针-锥体对接系统的动力学模型，并凯恩模型和实验方法获得冲击力与时间的关系曲线。拉格朗日法从系统的势能和动能出发，将广义坐标系下的动能、势能带入朗日方程，即可推导出系统动力学方程，计算效率较高，同时可以忽略掉内
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间机械臂建模及分析方法综述[J]. 郑棋棋,汤奇荣,张凌楷,黎杰,谢宗武,刘宏. 载人航天. 2017(01)
[2]天宫二号空间实验室实现多项“首次”验证[J]. 文汇. 中国航天. 2016(11)
[3]骨科机器人研究进展[J]. 田伟. 骨科临床与研究杂志. 2016(01)
[4]基于遗传优化算法的柔性机械臂抑振轨迹规划研究[J]. 娄军强,魏燕定,李国平,杨依领,彭文飞. 振动与冲击. 2016(11)
[5]振动控制研究进展综述[J]. 徐鉴. 力学季刊. 2015(04)
[6]伺服电机控制技术的应用与发展[J]. 刘雄平. 时代农机. 2015(11)
[7]空间机械臂技术发展综述[J]. 刘宏,蒋再男,刘业超. 载人航天. 2015(05)
[8]医疗机器人技术发展综述[J]. 倪自强,王田苗,刘达. 机械工程学报. 2015(13)
[9]仿生机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国彪,陈殿生,陈科位,张自强. 机械工程学报. 2015(13)
[10]柔性臂机器人控制关键技术的研究进展[J]. 陈宵燕,张秋菊,孙沂琳. 机械设计与研究. 2015(01)
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的柔性机械臂抑振方法的实验研究[D]. 陈希.安徽工程大学 2017
[2]基于形状记忆合金驱动的仿章鱼腕足柔性机械臂研究[D]. 张林飞.中国科学技术大学 2017
本文编号：3274327
【文章来源】：安徽工程大学安徽省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
加拿大SRMS[3]
2图 1-2 C-leg 机器人[12]合结构、神经细胞控制和高效的能量转换的类生命系统方向STO 公司[14]在 2010 年运用碳纤维材料和柔性翅膀研制出了可
图 1-3 非弹性约束的 N 连杆机械手示意图[22]凯恩法是一种引入了矢量力学和分析力学的方法，运用偏速度和偏角速度念求得系统的广义主动力和惯性力，可以避免出现内力项。Zakia Hussain 等发了三自由度运动链的动态模型作为示例来展示使用凯恩方法进行建模所的详细步骤。然后使用拉格朗日方法成功对所制定的模型进行了验证。ukulwuthiopas 等[25]采用凯恩方法推导出受非完整约束的单轮机器人动力学，降低了运算的复杂性，描述了与用于稳定和转向的陀螺仪集成的单轮机器运动。Yang Ke 等[26]提出了使用 Kane 动力学方程对遥控无人潜水器进行动模的详细方法，推导出广义主动力和广义惯性力。Xiang Zhang 等[27]基于凯法建立了应用柔性梁技术的空间柔性探针-锥体对接系统的动力学模型，并凯恩模型和实验方法获得冲击力与时间的关系曲线。拉格朗日法从系统的势能和动能出发，将广义坐标系下的动能、势能带入朗日方程，即可推导出系统动力学方程，计算效率较高，同时可以忽略掉内
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间机械臂建模及分析方法综述[J]. 郑棋棋,汤奇荣,张凌楷,黎杰,谢宗武,刘宏. 载人航天. 2017(01)
[2]天宫二号空间实验室实现多项“首次”验证[J]. 文汇. 中国航天. 2016(11)
[3]骨科机器人研究进展[J]. 田伟. 骨科临床与研究杂志. 2016(01)
[4]基于遗传优化算法的柔性机械臂抑振轨迹规划研究[J]. 娄军强,魏燕定,李国平,杨依领,彭文飞. 振动与冲击. 2016(11)
[5]振动控制研究进展综述[J]. 徐鉴. 力学季刊. 2015(04)
[6]伺服电机控制技术的应用与发展[J]. 刘雄平. 时代农机. 2015(11)
[7]空间机械臂技术发展综述[J]. 刘宏,蒋再男,刘业超. 载人航天. 2015(05)
[8]医疗机器人技术发展综述[J]. 倪自强,王田苗,刘达. 机械工程学报. 2015(13)
[9]仿生机器人研究现状与发展趋势[J]. 王国彪,陈殿生,陈科位,张自强. 机械工程学报. 2015(13)
[10]柔性臂机器人控制关键技术的研究进展[J]. 陈宵燕,张秋菊,孙沂琳. 机械设计与研究. 2015(01)
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的柔性机械臂抑振方法的实验研究[D]. 陈希.安徽工程大学 2017
[2]基于形状记忆合金驱动的仿章鱼腕足柔性机械臂研究[D]. 张林飞.中国科学技术大学 2017
本文编号：3274327
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