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关键词： 机器人   重力误差识别   重力误差补偿   BP神经元网络   D-H法  

摘要： 为了提高六自由度关节机器人末端执行器的位置精度,文章基于自主设计研发的六自由度关节机器人进行重力误差识别和补偿方法研究。首先,基于D-H法建立机器人各关节转角与末端位置坐标的关系模型,提出采用Levenberg-Marquardt进行主要关节实际扭转刚度的计算方法;其次,基于有限元分析软件,进行不同位姿下机器人在重力场作用下的静力学分析,建立机器人位姿参数为输入、末端变形为输出的BP神经元网络模型,以实现机器人不同位姿下连杆弯曲变形导致的末端位置误差的在线预测;最后,基于自主设计的专用测头进行机器人末端位置误差补偿实验。实验数据表明,补偿后的定位精度比补偿前在X和Z方向分别提高了93.6%和92.2%。

关键词： 变换器   双有源桥   四自由度   电流峰峰值  

摘要： 为了解决双有源桥变换器在输入输出电压不匹配情况下电感电流峰峰值过大的问题，结合对称占空比调制和非对称占空比调制提出一种四自由度调制策略。通过分析四自由度调制策略的工作模式，建立电感电流峰峰值和传输功率模型，以电感电流峰峰值作为优化目标，用KKT条件求解不同传输功率下的最优自由度解。搭建实验样机验证了所提策略的有效性，实验结果表明：所提出的调制策略能有效降低变换器的电感电流峰峰值，提升了双有源桥变换器的效率。

关键词： 工业机器人   切比雪夫多项式   多重识别空间   误差标定   几何误差  

摘要： 针对六自由度工业机器人关节几何误差，提出了一种新型标定方法。采用切比雪夫多项式来表征与关节相关的高阶几何误差模型，揭示了传动误差等来源的影响。根据灵敏度的不同将几何误差分为不同的组，建立了相应的识别模型。仿真结果表明，通过对可观测性指标的评估，该方法可以获得更好的测量配置。在实验验证过程中，通过固定关节3和关节6上的传感器系统建立多重识别空间，研究了关节3上无机械接口的传感器系统替代策略，在此基础上进行了关节几何误差的实际标定，结果表明该方法具有较好的标定精度。

关键词： 柔顺机构   多自由度   拓扑优化   材料不确定性   耦合约束  

摘要： 为了减小机构性能对材料不确定性的敏感程度， 提出一种考虑材料不确定性的多自由度柔顺机构拓扑优化方法. 首先利用级数最优线性估值法对材料随机场进行离散化， 利用多项式混沌展开式和Smolyak稀疏网格积分法求解随机响应统计矩; 然后引入输入/输出耦合约束， 以多输入多输出柔顺机构输出位移加权和的期望值最大化以及标准差最小化为优化目标， 构建多自由度柔顺机构耦合约束稳健性拓扑优化数学模型. 自行设计的2个多自由度微执行器数值算例结果表明， 与无耦合约束确定性优化结果比较， 耦合约束稳健性优化设计的多输入多输出柔顺机构构型有所不同， 具有更好的稳健性， 并且输入/输出耦合效应能够得到有效抑制; 证明了所提方法的有效性.

关键词： 机械手   PLC   设计性能分析   策略  

摘要： 在智能制造的蔚蓝图景中,多自由度机械手因其灵活的操作能力和高度的适应性,成为自动化生产线上的耀眼明珠.这项研究致力于探索一种创新的控制策略,通过精密设计的PLC控制系统,为多自由度机械手赋予更强大的运动控制能力和更高效的工作表现.通过深度整合先进的控制算法和PLC硬件的实时处理优势,本文不仅剖析了系统设计的巧妙之处,还对其性能进行了全面和深入的分析,旨在在理论和实践的双重维度上,描绘出这项技术革新对工业自动化领域可能带来的深远影响.

关键词： 机械臂   路径规划   贪婪算法   RRT-Connect算法   九点标定  

摘要： 针对双向快速随机扩展树（RRT-Connect）算法的随机性强、搜索效率低、路径规划时间过长等问题，文章提出一种改进的RRT-Connect算法，该算法在起始点与目标点连线的中垂线上设置第三节点，通过采用高斯分布限制第三节点的采样区域，避免了第三采样节点距离中点较远导致路径冗余。算法通过第三节点分别向起始点和目标点生成两颗随机树，并结合贪婪算法思想并引入动态步长的方法，提高算法的规划效率。仿真结果表明，改进的RRT-Connect算法相较于传统RRT-Connect算法，平均运行时间缩短了48.7%，平均迭代次数减少了38.9%，平均路径长度减少了25.2%。另外，针对传统的九点标定法精度的问题，提出了一种改进的九点标定方法，该方法通过获取机械臂在空间同一点的多组位姿计算机械臂第六轴长度，在已知机械臂各关节角和轴长情况下，计算得到机械臂末端执行器安装后第六轴的长度，以提高手眼标定的精度。试验结果表明，改进的方法相比于传统九点标定法其精度平均提高了2.09%。最后在机械臂平台验证改进的RRT-Connect算法和改进九点标定法，试验结果表明，改进的RRT-Connect算法相较于DRRT-Connect算法在路径规划总时间和总长度上分别减少了8.28%和4.79%，改进的九点标定法相较于传统的九点标定法抓取精度提高了3%。

关键词： 液压机械臂   关节耦合   电动静液作动器   轨迹跟踪控制   联合仿真  

摘要： 液压机械臂相比于电动机械臂在重载搬运领域具有不可替代的优势,而多自由度液压机械臂强耦合、本质非线性和模型不确定的特点,给高精度轨迹跟踪控制带来挑战。以多自由度电动静液驱动机械臂为对象,提出一种轨迹跟踪控制策略。首先,建立含电动静液作动器动态的多自由度机械臂动力学模型;其次,基于反步思想设计控制器,并且通过Lyapunov分析证明了系统稳态性;最后,以三自由度电动静液驱动机械臂为例,搭建AMESim-Simulink联合仿真模型,选取3种控制器对比机械臂各关节轨迹的跟踪精度。2种跟踪指令验证结果表明:相较C3控制器和C2控制器,所设计的C1控制器可以较好地补偿机械臂动态,使机械臂各关节更好地跟踪期望轨迹,本研究可为多自由度电动静液驱动机械臂的控制策略设计提供参考。

关键词： 机翼颤振   多尺度法   非线性   时滞反馈控制  

摘要： 因气动或结构非线性因素所引发的亚临界颤振,使得飞行器在低于线性颤振临界速度时发生极限环振荡,导致机载设备振动环境恶化、飞行控制性能下降等问题,给飞行安全造成隐患.本文针对带有俯仰刚度非线性的两自由度二元翼段,设计了基于俯仰速度反馈的亚临界颤振时滞控制器.首先,基于拉格朗日原理建立了两自由度二元翼段的非线性气动弹性数学模型,利用MATCONT数值软件获得了系统的亚临界颤振分岔特性.然后,利用多尺度法得到了带有时滞俯仰速度反馈的闭环控制系统近似解析解,通过稳定性切换理论得到了系统颤振的稳定边界,获得了亚临界颤振时滞控制器的参数范围.最后,通过不同风速下非线性气动弹性系统的闭环数值仿真,验证了所设计亚临界颤振时滞控制器的有效性.数值仿真结果表明,基于俯仰速度反馈的气动弹性时滞控制器可以将亚临界颤振转换为有益的超临界颤振,且大幅降低极限环幅值.

关键词： 六角系统   完美匹配   双强迫多项式   强迫多项式   反强迫多项式   自由度  

摘要： 六角系统是一个2-连通的有限平面二部图,其中每个内面边界都是单位的正六边形。具有凯库勒结构的六角系统H的双强迫多项式是H的所有完美匹配的强迫数和反强迫数的二元计数多项式。本文计算了苯环数目不超过六的六角系统的双强迫多项式,由此得到其强迫多项式,反强迫多项式,内自由度与外自由度,为六角系统的结构分析提供了新的数学工具和结果。The hexagonal system is a 2-connected finite plane bipartite graph, in which each inner boundary is a regular hexagon of a unit. The di-forcing polynomials of hexagonal systems H with Kekulé structure are the binary counting polynomials of all perfect matchings forcing and anti-forcing numbers of H. In this paper, the di-forcing polynomials of hexagonal systems with no more than six benzene rings are calculated, from which the forcing polynomials, anti-forcing polynomials, internal and external degrees of freedom are obtained, it provides a new mathematical tool and results for the structural analysis of hexagonal system.