起立过程中人体肌肉退化特性分析与关节补偿研究

1

作者 王峰 樊军 +1 位作者 刘琦明 李裴 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第12期176-179,共4页

随着年龄增大人体完成从坐姿到站起的动作愈发困难,需借助一定的辅助装置对关节进行补偿,因此要对人体站起过程运动特性进行研究。首先利用Lagrange方程,建立人体起立运动学和动力学方程,然后分析年轻人和不同年龄段老年人起立过程中身... 随着年龄增大人体完成从坐姿到站起的动作愈发困难,需借助一定的辅助装置对关节进行补偿,因此要对人体站起过程运动特性进行研究。首先利用Lagrange方程,建立人体起立运动学和动力学方程,然后分析年轻人和不同年龄段老年人起立过程中身体姿位的变化,通过仿真获得人体下肢各关节起立过程中角度、加速度和力矩数据,最后对比不同年龄段人体站起时下肢各关节的运动特性和受力分析,给出了退化特性和关节补偿的结果。研究表明,所建模型可准确描述站立过程中关节运动特性,为起立控制奠定了理论基础。 展开更多

关键词 起立过程 关节补偿 运动学 动力学 仿真分析

下载PDF 职称材料

柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制 被引量：17

2

作者 梁捷 陈力 梁频 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期62-70,共9页

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动... 空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动控制方案设计和以及臂、关节双重柔性振动的分阶主动抑制问题。依据线动量、角动量守恒关系并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法推导了系统动力学模型;以此为基础;针对空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入了关节柔性补偿控制器并结合奇异摄动技术将整个系统分解成独立时间尺度的电机力矩动力子系统和柔性臂子系统;针对电机力矩动力子系统,设计了力矩微分反馈控制器来抑制关节柔性引起的系统弹性振动;针对柔性臂子系统,提出了一种基于虚拟力概念的自适应模糊全局滑模控制方案,由于运用了虚拟力的概念,从而通过仅设计一个控制输入就可达到既跟踪期望轨迹又抑制柔性臂柔性振动的控制目标。计算机数值仿真对比实验证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 柔性关节柔性臂空间机器人 关节柔性补偿控制器 虚拟控制力 全局滑模控制 双柔性振动分阶主动抑制

下载PDF 职称材料

基于低通滤波器的柔性关节空间机器人时延估计跟踪控制

3

作者 徐河振 于潇雁 +1 位作者 张宇涵 陈力 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期142-149,共8页

为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即... 为解决位姿不受控情况下柔性关节空间机器人系统预抓取阶段的关节跟踪控制和振动问题,采用拉格朗日方程并结合动量守恒原理进而建立漂浮基三杆柔性关节空间机器人系统动力学方程。为提高柔性关节的等效刚度,引入关节柔性补偿的方法;即根据奇异摄动理论,将柔性关节空间机器人系统分解为慢变系统和快变系统。在此基础上,针对慢变系统设计以时延估计为主框架的滑模控制方法,同时与低通滤波器相结合消除滑模控制带来的系统抖振问题;针对快变系统设计线性速度差值反馈控制系统,抑制柔性关节给系统带来的柔性振动问题。通过仿真验证空间机械臂能够在有限时间内快速、稳定地跟踪上期望轨迹,证实该控制方案具有较好的鲁棒性和可靠性。 展开更多

关键词 柔性关节空间机器人 关节柔性补偿 时延估计 滑模变结构控制 低通滤波器

下载PDF 职称材料

柔性关节-柔性臂空间机器人的神经网络自适应反演控制及双重柔性振动抑制 被引量：6

4

作者 梁捷 陈力 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期459-466,共8页

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节。由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够。为此探讨了参数未知柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学模拟... 空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节。由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够。为此探讨了参数未知柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、轨迹跟踪控制算法设计和关节、臂杆双重柔性振动的主动抑制问题。首先,采用多体动力学建模方法并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性,推导了系统的动力学方程。以此为基础,考虑到空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入一种关节柔性补偿控制器解决了传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题,导出了适用于控制系统算法设计的数学模型。然后,利用该模型,基于反演思想在慢时标子系统中设计神经网络自适应控制算法来补偿系统参数未知和柔性关节引起的转动误差,实现系统运动轨迹跟踪性能;针对快时标子系统,设计了鲁棒最优控制算法抑制因柔性关节及柔性臂引起的系统双重弹性振动,保证系统的稳定性。最后,通过仿真对比实验验证了所设计控制算法的有效性。 展开更多

关键词 柔性关节柔性臂空间机器人 动力学模拟 高斯径向基函数神经网络 反演控制算法 关节柔性补偿控制器

下载PDF 职称材料

抗关节角度突变的多机械臂运动轨迹优化方法 被引量：1

5

作者 王志芬 朱强 +1 位作者 边军 于根杰 《计算机仿真》 北大核心 2023年第11期403-407,共5页

机械臂运动轨迹易受到机械臂振动幅度、关节冲击力和障碍物的影响,导致运动轨迹过长,且遇到关节角度突变问题时,影响轨迹运动效果,为了解决上述问题,提出抗关节角度突变下多机械臂运动轨迹优化方法。建立以减少多机械臂运动幅度和关节... 机械臂运动轨迹易受到机械臂振动幅度、关节冲击力和障碍物的影响,导致运动轨迹过长,且遇到关节角度突变问题时,影响轨迹运动效果,为了解决上述问题,提出抗关节角度突变下多机械臂运动轨迹优化方法。建立以减少多机械臂运动幅度和关节运动冲击为目标的运动学模型,运用该模型对多机械臂关节之间的位置误差进行补偿,以提高多机械臂的运动精度。将多机械臂样本输入到RBF神经网络模型中得到平滑的运动曲线,输出最佳优化轨迹,完成多机械臂运动轨迹优化。实验结果表明,所提方法的关节转角控制效果较好,鲁棒性较强,有效缩短了运动轨迹长度,能够有效抑制关节角度突变问题。 展开更多

关键词 运动学模型 关节误差补偿 微分补偿 径向基函数 激活函数 连接权值

下载PDF 职称材料

空间机械臂刚柔耦合动力学模拟及小波基模糊神经网络控制 被引量：5

6

作者 梁捷 陈力 梁频 《载人航天》 CSCD 2015年第3期286-294,共9页

研究了关节和杆件双重柔性影响下空间机械臂系统的动力学模拟,运动控制算法设计和臂杆、关节双重柔性振动的主动抑制问题。利用线动量、角动量守恒关系,并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法建立系统动力学模型。为解决传统奇... 研究了关节和杆件双重柔性影响下空间机械臂系统的动力学模拟,运动控制算法设计和臂杆、关节双重柔性振动的主动抑制问题。利用线动量、角动量守恒关系,并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法建立系统动力学模型。为解决传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题,引入了一种关节柔性补偿控制器,以适当提高系统关节的等效刚度;并基于奇异摄动理论,将系统分解成独立时间尺度的柔性臂子系统和电机力矩动力子系统,借助小波基模糊神经网络的优良特性,将轨迹跟踪的角度误差及角速度误差输入到网络中,通过一阶梯度寻优算法来优化整个网络,降低柔性振动的影响,以达到高精度控制的要求的。计算机数值仿真对比试验证实了该方法的可靠性和有效性。 展开更多

关键词 漂浮基空间机械臂系统 柔性关节 柔性臂 动力学模拟 关节柔性补偿器 小波基模糊神经网络 一阶梯度寻优算法

下载PDF 职称材料

基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量 被引量：3

7

作者 李刚 李锋 +1 位作者 丁孺琦 木学山 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期140-152,共13页

为满足液压机械臂在复杂环境下高精度的作业要求,需使其具备一个精确的力测量系统。由于液压机械臂工作环境复杂且末端接触负载大,力传感器容易受到破坏,因此,针对液压机械臂无末端力传感器的末端力精确感知的难题,以3自由度液压重载机... 为满足液压机械臂在复杂环境下高精度的作业要求,需使其具备一个精确的力测量系统。由于液压机械臂工作环境复杂且末端接触负载大,力传感器容易受到破坏,因此,针对液压机械臂无末端力传感器的末端力精确感知的难题,以3自由度液压重载机械臂为研究对象,提出了基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量方法。本研究通过有限傅里叶级数模型设计激励轨迹,并采用递推最小二乘法辨识机械臂动力学参数。以非线性摩擦力矩模型代替库伦粘性摩擦模型,提升机械臂动力学模型精度。建立神经网络关节力矩补偿模型,减小不确定因素对液压机械臂动力学模型精度的影响。搭建AMESim/Simulink联合仿真模型,设计液压机械臂末端运行三角形轨迹,验证了本研究提出的动力学模型精度较高。分别在液压机械臂末端的水平方向和竖直方向施加500 N的恒力负载和0~500 N的变力负载,在恒力负载下,水平方向和竖直方向的末端力软测量精度分别为4.84%、2.79%;变力负载下,水平方向和竖直方向的末端力软测量精度分别可达5.73%、4.81%。通过与未优化前的末端力软测量精度对比,验证了本研究提出的基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量模型可有效提高末端力软测量的精度。 展开更多

关键词 液压机械臂 参数辨识 非线性摩擦模型 关节力矩补偿 末端力软测量

下载PDF 职称材料

柔性关节空间机器人自适应模糊鲁棒H_∞控制 被引量：3

8

作者 张丽娇 陈力 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1223-1228,共6页

为了解决参数未知情况下柔性关节空间机器人关节运动与关节柔性振动主动抑制的问题。引入一种关节柔性补偿器,以提高关节的等效刚度;之后,采用奇异摄动理论将系统分解为快、慢变子系统。为慢变子系统设计了自适应模糊H∞控制,用模糊逻... 为了解决参数未知情况下柔性关节空间机器人关节运动与关节柔性振动主动抑制的问题。引入一种关节柔性补偿器,以提高关节的等效刚度;之后,采用奇异摄动理论将系统分解为快、慢变子系统。为慢变子系统设计了自适应模糊H∞控制,用模糊逻辑系统逼近系统不确定项的同时,采用H∞鲁棒控制项来克服模糊逼近遗留的误差对输出跟踪误差的影响。为快变子系统采用速度差值反馈控制律来抑制关节柔性引起的系统弹性振动。仿真表明,所设计的控制算法能够精确、稳定地控制空间机器人的关节运动的同时,主动抑制关节柔性振动;证实了控制算法的有效性。 展开更多

关键词 柔性关节空间机器人 关节柔性补偿器 自适应模糊 H∞鲁棒控制

下载PDF 职称材料

基于MOTOMAN UP50型机器人的切削加工误差补偿方法 被引量：1

9

作者 张永贵 程兵 +1 位作者 邹琰 黄中秋 《机械设计与制造工程》 2018年第3期46-50,共5页

工业机器人由于刚度不足会在切削加工中产生切削深度误差,在分析了产生切削深度误差的主要原因后,利用机器人逆运动学原理在切削深度误差与关节间隙误差之间建立一个映射关系,通过调整机器人各关节角来改善机器人的切削加工精度。最后... 工业机器人由于刚度不足会在切削加工中产生切削深度误差,在分析了产生切削深度误差的主要原因后,利用机器人逆运动学原理在切削深度误差与关节间隙误差之间建立一个映射关系,通过调整机器人各关节角来改善机器人的切削加工精度。最后通过对实验结果进行分析计算,证明所采用的误差补偿方法是正确有效的。 展开更多

关键词 工业机器人 切削深度误差 逆运动学 关节角补偿

下载PDF 职称材料

基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制 被引量：1

10

作者 段梦珍 张巍 《自动化应用》 2021年第3期20-22,共3页

由于现有方法在机械臂轨迹跟踪控制实际应用中,容易受到刚性连杆和柔性连杆之间耦合作用影响,导致控制后轨迹与实际目标轨迹一致性系数较低,为此提出基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制。首先利用旋转矩阵对多轴串联机械... 由于现有方法在机械臂轨迹跟踪控制实际应用中,容易受到刚性连杆和柔性连杆之间耦合作用影响,导致控制后轨迹与实际目标轨迹一致性系数较低,为此提出基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制。首先利用旋转矩阵对多轴串联机械臂空间位姿描述及坐标变换,然后利用关节角补偿对多轴串联机械臂末端关节角进行补偿计算,根据计算结果规划多轴串联机械臂期望轨迹。最后,利用滑膜控制器控制多轴串联机械臂运动变量,以此完成基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制。经实验证明,设计方法一致性系数高于传统方法,控制后的运动轨迹与实际目标轨迹最接近,为机械臂轨迹控制提供了基础依据。 展开更多

关键词 关节角补偿 多轴串联机械臂 轨迹自动跟踪 控制

下载PDF 职称材料

冗余度机械臂末端执行器误差补偿 被引量：2

11

作者 吴鹏 《黑龙江科技信息》 2015年第30期125-,共1页

基于雅克比矩阵的伪逆解,提出了一种补偿冗余度机械臂关节角从而达到补偿机械臂位姿误差的方法。利用雅克比矩阵的伪逆解计算关节角增量,通过循环算法把末端位姿误差控制在要求精度范围内。

关键词 关节角补偿 微分变换 位姿误差 误差分析

下载PDF 职称材料