多机器人协调吊运系统力位姿混合运动稳定性评价方法 被引量：11

1

作者 赵志刚 王砚麟 李劲松 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期148-155,共8页

针对欠约束多机器人协调吊运系统很难用传统方法评定其运动稳定性的问题,以多机器人协调吊运系统的运动学和动力学为基础,分别定义了位置性能因子、姿态性能因子和柔索拉力性能因子,并将三个性能因子通过加权的方式得到了吊运系统运动... 针对欠约束多机器人协调吊运系统很难用传统方法评定其运动稳定性的问题,以多机器人协调吊运系统的运动学和动力学为基础,分别定义了位置性能因子、姿态性能因子和柔索拉力性能因子,并将三个性能因子通过加权的方式得到了吊运系统运动稳定性评价指标。定义了吊运系统的稳定工作空间和抗干扰稳定工作空间。最后进行实例仿真计算,分析了吊运系统工作空间内不同部位的稳定性高低程度,并通过抗干扰稳定工作空间和稳定工作空间的比较,验证了该方法的合理性和有效性。研究结果为系统的规划和优化控制奠定了基础。 展开更多

关键词 多机器人系统 吊运系统 运动稳定性 工作空间 力位姿混合 协调控制 优化控制

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欠约束多机协调吊运系统工作空间和运动稳定性分析 被引量：9

2

作者 王砚麟 赵志刚 +2 位作者 苏程 李劲松 季钢 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期44-50,共7页

主要针对多机器人协调吊运系统的工作空间和运动稳定性进行分析,根据吊运系统驱动配置情况将系统分为3类;其次应用牛顿欧拉方程建立了系统的广义动力学模型;采用虚拟柔索法给出了该欠约束系统力旋量封闭的解决方案,并对系统工作空间进... 主要针对多机器人协调吊运系统的工作空间和运动稳定性进行分析,根据吊运系统驱动配置情况将系统分为3类;其次应用牛顿欧拉方程建立了系统的广义动力学模型;采用虚拟柔索法给出了该欠约束系统力旋量封闭的解决方案,并对系统工作空间进行了分析,依据广义逆矩阵理论给出了系统满足运动要求时柔索拉力的最优解;根据克拉索夫斯基法给出了吊运系统的运动稳定性判据;根据实例参数,对3类系统的工作空间进行了数值仿真分析,并应用方阵特征值分解法对工作空间中所有点的稳定性进行了计算。结果表明,3类系统在各自工作空间内均是稳定的,并获得了3类系统的稳定程度关系,研究结果为后续优化系统运动轨迹规划和防摆控制打下基础。 展开更多

关键词 吊运系统 多机器人系统 广义动力学模型 工作空间 稳定性分析

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多机器人协调吊运系统控制优化仿真 被引量：8

3

作者 王砚麟 赵志刚 石广田 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第10期404-408,共5页

针对多机器人协同吊运同一重物的紧耦合多机器人协调吊运系统,为了确保吊运物能够按照预期的轨迹运动,研究吊运系统的控制优化问题成为必要,其难点在于耦合力学模型和控制模型的建立。首先对多机器人协调吊运系统的构型进行了配置并建... 针对多机器人协同吊运同一重物的紧耦合多机器人协调吊运系统,为了确保吊运物能够按照预期的轨迹运动,研究吊运系统的控制优化问题成为必要,其难点在于耦合力学模型和控制模型的建立。首先对多机器人协调吊运系统的构型进行了配置并建立了系统的运动学模型,对系统运动学进行了分析;然后利用牛顿-欧拉方程建立了系统的广义动力学方程;随后对系统的运动学进行了仿真;最后利用软件UG/ADAMS/MATLAB搭建了系统的控制仿真平台,在MATLAB/Simulink中控制系统采用PID控制算法,进行控制仿真。仿真结果表明:所建立的系统运动学模型和控制方法是合理的,控制仿真平台可以实现实时采集、控制吊运系统,最大控制误差极小,且运动状态平滑,可为进一步研究多机器人协调吊运系统的稳定性和系统控制方案优化提供依据。 展开更多

关键词 多机器人系统 协调吊运系统 运动学模型 控制仿真平台

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多机器人协调吊运系统逆运动学分析及优化 被引量：5

4

作者 赵志刚 王砚麟 +2 位作者 苏程 李劲松 季钢 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2017年第6期643-651,共9页

针对紧耦合多机器人协调吊运系统的逆运动学问题进行了分析,首先利用几何关系和力旋量平衡方程建立了系统的运动学模型和动力学模型;然后对系统的逆运动学进行分析,将其分为变柔索长度和固定柔索长度两种情况分别进行分析;随后对运动学... 针对紧耦合多机器人协调吊运系统的逆运动学问题进行了分析,首先利用几何关系和力旋量平衡方程建立了系统的运动学模型和动力学模型;然后对系统的逆运动学进行分析,将其分为变柔索长度和固定柔索长度两种情况分别进行分析;随后对运动学逆解在某一时刻存在无穷多解、多组解和无解的情况分别给出了解决方法,对存在多组解的情况,提出一优化目标求解最优解;最后结合软件UG/ADAMS/MATLAB建立了系统的实验平台,通过实例仿真计算验证了方法的有效性,为后续进一步研究系统运动稳定性、优化拉力分布和控制算法奠定了基础. 展开更多

关键词 紧耦合 多机器人系统 协调吊运系统 逆运动学

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紧耦合多机器人联合吊运系统虚拟平台仿真分析 被引量：5

5

作者 苏程 王砚麟 +1 位作者 刘继涛 赵志刚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2981-2987,共7页

构建了紧耦合多机器人联合吊运系统虚拟仿真平台的框架,基于UG(Uni Graphics)建立了多机器人系统模型,建立了移动机器人的数学模型和被操作物的静力平衡方程,搭建了基于ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)和MATLA... 构建了紧耦合多机器人联合吊运系统虚拟仿真平台的框架,基于UG(Uni Graphics)建立了多机器人系统模型,建立了移动机器人的数学模型和被操作物的静力平衡方程,搭建了基于ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)和MATLAB(MATrix LABoratory)的闭环联合控制仿真系统。在紧耦合多机器人联合吊运系统中,根据规划的两种不同运动轨迹,对数学模型的计算绘图和联合仿真模型输出曲线图进行了比较分析,验证了所建立的移动机器人数学模型的正确性,同时也验证了所搭建的联合仿真控制系统的合理性,为后续紧耦合多机器人联合吊运系统动力学、运动稳定性分析等奠定了重要基础。 展开更多

关键词 多机器人系统 移动机器人 数学建模 轨迹规划 联合控制仿真

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多机器人协调吊运系统动力学工作空间分析 被引量：3

6

作者 赵志刚 王砚麟 +3 位作者 马延 苏程 李劲松 季钢 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1079-1085,1161,共8页

针对多机器人通过柔索协同吊运同一重物的并联机器人系统,分析不同因素对系统动力学工作空间的影响。依据力旋量平衡方程建立了吊运系统的动力学模型,采用虚拟柔索法给出了该欠约束系统力旋量封闭的解决方案,并对系统的动力学工作空间... 针对多机器人通过柔索协同吊运同一重物的并联机器人系统,分析不同因素对系统动力学工作空间的影响。依据力旋量平衡方程建立了吊运系统的动力学模型,采用虚拟柔索法给出了该欠约束系统力旋量封闭的解决方案,并对系统的动力学工作空间和工作空间质量进行了分析。通过实例仿真计算得到了系统在不同工况下的动力学工作空间,并获得不同因素对系统动力学工作空间的影响规律,所得结果为进一步研究系统轨迹规划和运动稳定性提供了一定的基础。 展开更多

关键词 多机器人系统 吊运系统 动力学工作空间 工作空间质量 虚拟柔索法

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单曲膝行走步态对下肢力学、肌肉力和肌肉激活度的影响 被引量：4

7

作者 王砚麟 王克义 +2 位作者 章梓星 马春龙 莫宗骏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1363-1372,共10页

单曲膝行走步态是人体某一条腿受伤后的主要行走步态,针对目前关于单曲膝行走步态下的下肢运动生物力学特性研究较少的问题,本文对单曲膝行走步态对下肢的运动学、动力学、肌肉力和肌肉激活度的影响进行了研究。利用FAB无线运动动作捕... 单曲膝行走步态是人体某一条腿受伤后的主要行走步态,针对目前关于单曲膝行走步态下的下肢运动生物力学特性研究较少的问题,本文对单曲膝行走步态对下肢的运动学、动力学、肌肉力和肌肉激活度的影响进行了研究。利用FAB无线运动动作捕捉系统及力学评估系统采集下肢运动的相关数据,将在正常行走步态和单曲膝行走步态下采集到的数据作为驱动数据输入3-D人体模型,并结合建立的下肢运动学、动力学和肌肉力模型进行分析单曲膝行走步态和正常行走步态下的生物力学特点的差异。研究结果表明:与正常行走步态相比,在单曲膝行走步态下,下肢关节角的运动范围减小;在步态周期的早期,除髋关节屈伸外,各关节的驱动力矩均显着增加;在步态周期的后期,膝关节和踝关节的驱动力矩显着降低,且半膜肌、半腱肌、股二头肌、长内收肌、臀大肌、髂肌、腰肌、股四头肌、股直肌和胫骨前肌的肌肉力和激活度增加明显,但比目鱼肌和胫骨后肌的肌肉力和肌肉激活度减小。研究结果增添了在单曲膝行走步态下下肢的生物特征数据,并为康复医疗技术和下肢康复设备的开发提供了数据。 展开更多

关键词 单曲膝行走步态 运动学 动力学 肌肉力 肌肉激活度

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紧耦合多直升机协调吊运系统逆运动学分析与求解 被引量：2

8

作者 王砚麟 赵志刚 +1 位作者 马延 石广田 《应用力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期728-734,共7页

针对紧耦合多直升机协调吊运系统的逆运动学进行了分析,通过描述系统的结构模型,利用闭环矢量和牛顿-欧拉方程建立了系统的运动学模型和动力学模型;随后对系统的逆运动学进行了分析,将其分为定柔索长度和变柔索长度两种情况进行研究;最... 针对紧耦合多直升机协调吊运系统的逆运动学进行了分析,通过描述系统的结构模型,利用闭环矢量和牛顿-欧拉方程建立了系统的运动学模型和动力学模型;随后对系统的逆运动学进行了分析,将其分为定柔索长度和变柔索长度两种情况进行研究;最后在给定被吊运物运动期望位姿的情况下,对两种情况分别进行了数值计算,并通过ADAMS和MATLAB软件搭建了实验平台,进行了实例仿真分析。结果表明,建立的系统逆运动学模型是合理的,可以实时地求得各直升机的运动以及各柔索的受力情况。本文为优化拉力分布和研究系统控制算法奠定了基础。 展开更多

关键词 紧耦合 多直升机系统 协调吊运系统 逆运动学

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柔索牵引式多机器人协调吊运系统的运动性能 被引量：2

9

作者 赵志刚 王砚麟 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2016年第22期2537-2541,2552,共6页

针对柔索牵引式多机器人协调吊运系统的运动性能进行分析,首先建立了系统的运动学和广义动力学模型,依据驱动配置的不同将系统分成定柔索长度、变柔索长度以及机器人末端和柔索长度同时变化3类,随后分析了系统的工作空间,并给出了柔索... 针对柔索牵引式多机器人协调吊运系统的运动性能进行分析,首先建立了系统的运动学和广义动力学模型,依据驱动配置的不同将系统分成定柔索长度、变柔索长度以及机器人末端和柔索长度同时变化3类,随后分析了系统的工作空间,并给出了柔索拉力最优解,接下来采用可操作度和雅克比矩阵条件数性能指标分析了系统的奇异性和灵巧性。最后通过实例计算,给出了其中定柔索长度、机器人末端和柔索长度同时变化这2类系统的工作空间、可操作度和条件数分布情况以及接近奇异位形的空间位置。结果表明,定柔索长度及机器人末端和柔索长度同时变化的2类吊运系统在工作空间内均不存在奇异位形和不定位形,接近奇异位形的区域均在各自工作空间的上半部分,研究结果为系统的规划和优化提供了重要的数据依据。 展开更多

关键词 吊运系统 多机器人系统 工作空间 奇异性 灵巧性

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考虑静刚度多机器人联合吊运系统可行域分析 被引量：1

10

作者 马延 赵志刚 +1 位作者 王砚麟 苏程 《计算机仿真》 北大核心 2017年第7期307-311,315,共6页

多机器人联合吊运系统的刚度导致的系统形变会使系统的可行域发生改变,为此需对多机器人联合吊运系统静刚度以及可行域进行分析。利用空间几何位置关系,得到了吊运系统位置方程。利用空间力平衡方程,得到了包含变机器人末端位置的机器... 多机器人联合吊运系统的刚度导致的系统形变会使系统的可行域发生改变,为此需对多机器人联合吊运系统静刚度以及可行域进行分析。利用空间几何位置关系,得到了吊运系统位置方程。利用空间力平衡方程,得到了包含变机器人末端位置的机器人形变模型和柔索形变模型。不仅考虑了吊运系统静刚度模型中柔索的单向受拉性及柔索具有的自由度特性因素,并且结合了机器人刚性形变引起的末端位置变化,耦合机器人静刚度与柔索刚度建立了吊运系统的静刚度模型。最后结论得出考虑静刚度的可行域相对于未考虑静刚度在空间位置上发生了改变,并且得出柔索刚度对于吊运系统可行域的影响大于机器人刚度。 展开更多

关键词 可行域 静刚度 多机器人 联合吊运系统

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紧耦合多机器人协调吊运系统建模和稳定性分析 被引量：1

11

作者 王砚麟 赵志刚 +1 位作者 石广田 李劲松 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2017年第10期1915-1922,共8页

基于紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性分析,提出了一种基于柔索拉力变化率及比值的方法来综合评价系统的运动稳定性。首先建立了耦合系统的运动学和动力学模型,接下来分析了紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性,当各条柔索... 基于紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性分析,提出了一种基于柔索拉力变化率及比值的方法来综合评价系统的运动稳定性。首先建立了耦合系统的运动学和动力学模型,接下来分析了紧耦合多机器人协调吊运系统的运动稳定性,当各条柔索拉力变化率很小,且比值均接近于1时,系统的运动稳定性较好。最后对一类吊运系统的运动学和运动稳定性进行了仿真,验证了方法的有效性。研究结果为柔索紧耦合多机器人协调吊运系统的有效工作空间分析和最优轨迹规划奠定了基础。 展开更多

关键词 紧耦合 吊运系统 多机器人系统 稳定性分析

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多机器人欠约束绳牵引系统静平衡工作空间分析 被引量：1

12

作者 赵志刚 李巍 +2 位作者 李有德 王砚麟 马延 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期708-713,共6页

由于多机器人绳牵引负载的欠约束系统,不满足力封闭条件,同时方程组一般不相容,无法求出准确的工作空间。建立了系统的静平衡方程,提出利用最小二乘法原理结合蒙特·卡罗方法,对负载低速或准静态运动时,能够快速求出其近似静平衡工... 由于多机器人绳牵引负载的欠约束系统,不满足力封闭条件,同时方程组一般不相容,无法求出准确的工作空间。建立了系统的静平衡方程,提出利用最小二乘法原理结合蒙特·卡罗方法,对负载低速或准静态运动时,能够快速求出其近似静平衡工作空间,并分别利用法方程和QR分解给出了绳拉力的表达式。在机器人的位置和负载的位姿不发生力旋量失效的情况下,其有唯一的最小二乘解。通过仿真验证了该方法的有效性,利用该方法可快捷地求出不同空间构型的欠约束绳牵引系统的静平衡工作空间,为系统规划与控制的研究提供了基础。 展开更多

关键词 欠约束 静平衡 工作空间 仿真

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仿肌肉绳索驱动下肢康复机器人系统使用安全性评价 被引量：5

13

作者 王砚麟 王克义 +2 位作者 王奎成 莫宗骏 王璐莹 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期168-177,共10页

为了研究仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人使用安全性的评价方法和指标,基于Hill肌肉模型,给出仿生肌肉绳索模型,介绍仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人(BM-CDLR).在康复机器人的刚性运动支链的运动规划和力学分析的基础上,定义了安全性能... 为了研究仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人使用安全性的评价方法和指标,基于Hill肌肉模型,给出仿生肌肉绳索模型,介绍仿生肌肉绳索驱动下肢康复机器人(BM-CDLR).在康复机器人的刚性运动支链的运动规划和力学分析的基础上,定义了安全性能因子.考虑不同患者的运动承受能力和刚性运动支链滑块运动速度的波动性,提出康复机器人的使用安全性评价指标.通过实例分析验证了使用安全性评价方法的合理性. 展开更多

关键词 仿生肌肉绳索 下肢康复机器人 运动规划 安全性能因子 使用安全性

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绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析

14

作者 王砚麟 安宗文 +4 位作者 黄华 马强 王克义 李竞航 王燕卓 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1135-1143,共9页

针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影... 针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。 展开更多

关键词 绳索驱动机器人 下肢训练机器人 绳索拉力优化 系统刚度 运动稳定性 运动学 动力学 速度影响函数 稳定工作空间

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牧草干燥装置干燥效果仿真计算及分析

15

作者 张官正 李晓康 +4 位作者 李正锁 李京默 谢艳 杨龙飞 王砚麟 《机械研究与应用》 2022年第3期43-45,50,共4页

以牧草干燥装置为研究对象,针对牧草干燥过程耗时估算问题及最终干燥效果评价问题,采用计算流体力学的方法对内部流场进行计算。将给定的工况作为计算边界条件,通过引入非定常计算方法、标准k-ε湍流方程,配合SIMPLEC算法,在计算该装置... 以牧草干燥装置为研究对象,针对牧草干燥过程耗时估算问题及最终干燥效果评价问题,采用计算流体力学的方法对内部流场进行计算。将给定的工况作为计算边界条件,通过引入非定常计算方法、标准k-ε湍流方程,配合SIMPLEC算法,在计算该装置对被干燥牧草草捆的加热效果的基础上,分析计算了草捆内部水分的蒸发状况。将仿真分析的方法应用于牧草干燥装置干燥效果的评价中,可在设计初期对装置设计参数进行调整,得出合理的参数匹配结论,保证装置的工作效率。同时能够缩短研发周期,降低研发成本,为产品的设计提供高效便捷的手段。 展开更多

关键词 牧草 干燥装置 水分 仿真计算

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9QZ-200自走履带式青饲料收获机设计与试验

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作者 李正锁 李晓康 +4 位作者 王砚麟 张家瑞 刘圆园 沈小波 谢艳 《机械研究与应用》 2022年第5期98-101,共4页

为解决我国丘陵山地等地区青饲料机械化收获的难题,以适用于丘陵、山地和小地块,作业范围广为目标,提出了一种自走履带式青饲料收获机设计方案。重点分析结构设计及原理的合理有效性,设计最大行进速度2 m/s,最大爬坡角度15°,田间... 为解决我国丘陵山地等地区青饲料机械化收获的难题,以适用于丘陵、山地和小地块,作业范围广为目标,提出了一种自走履带式青饲料收获机设计方案。重点分析结构设计及原理的合理有效性,设计最大行进速度2 m/s,最大爬坡角度15°,田间试验表明,其生产率可达11.99 t·h-1,标准草长率为86.14%,割茬高度为125.98 mm,收获损失率为2.76%,此机在安全性、可靠性、适应性等方面达到设计要求,满足生产作业需求,解决了丘陵山地等地区青贮饲料收获难题,为青贮饲料收获机的进一步优化提供数据参考和技术支持。 展开更多

关键词 青饲料 收获机 履带底盘 田间试验 料仓

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