绳驱动双足机器人腿部动力学建模及参数辨识研究

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作者 朱振彪 唐俊 +1 位作者 梁志远 李清都 《机械传动》 北大核心 2024年第8期18-25,共8页

绳驱动机器人因具有高效力传导以及本质柔性的特点而受到广泛关注和应用,但也存在关节耦合、动力学模型复杂和参数辨识困难等问题。为此,针对绳驱动双足机器人,提出了一种基于传感器的整体辨识方法,用关节角度和电流信息克服传统力传感... 绳驱动机器人因具有高效力传导以及本质柔性的特点而受到广泛关注和应用,但也存在关节耦合、动力学模型复杂和参数辨识困难等问题。为此,针对绳驱动双足机器人,提出了一种基于传感器的整体辨识方法,用关节角度和电流信息克服传统力传感器的弊端,降低双足机器人整体开发的难度。首先,建立完整的绳驱动力学模型,并运用模式识别算法优化生成的激励轨迹;然后,在实物机器人上执行优化后的轨迹,并通过传感器采集关节角度和电流信息;最后,使用具有物理一致性的最小二乘法进行动力学参数估计。采用M02型绳驱动机器人双足部分进行动力学参数辨识试验,并将所提方法辨识得到的预测结果与实际结果进行了对比。试验结果表明,预测力矩和实际力矩之间的相对误差最小可以达到13.36%。这说明所提出的基于关节角度和电流信息的整体辨识方法可以有效应用在利用绳驱动的双足机器人上。 展开更多

关键词 双足机器人 绳驱动 运动学 动力学 参数辨识

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绳驱动式四指机械手的虚拟设计 被引量：3

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作者 何永亮 庄重 +2 位作者 谢胜琪 冯光荣 杨锡军 《机械研究与应用》 2017年第4期81-83,86,共4页

根据功能需求的变化,从仿生学角度出发,设计一种绳驱动式四指机械手,该机械手共有十三个自由度,通过电机驱动及绳索传动来控制机械手的十三个自由度。该机械手通过耦合连接方式实现远指节的弯曲。详细介绍机械手的组成情况及工作原理,... 根据功能需求的变化,从仿生学角度出发,设计一种绳驱动式四指机械手,该机械手共有十三个自由度,通过电机驱动及绳索传动来控制机械手的十三个自由度。该机械手通过耦合连接方式实现远指节的弯曲。详细介绍机械手的组成情况及工作原理,应用三维软件设计机械手的三维实体模型,并对三维模型进行虚拟装配及运动仿真分析,该机械手的研究可为绳驱动式多指机械手的实际应用提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 绳驱动式 四指机械手 三维建模 运动仿真

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3自由度刚柔耦合并联踝关节康复机构设计及运动学分析 被引量：1

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作者 马志广 王康康 +2 位作者 张磊乐 宋艳 贾少薇 《机械传动》 北大核心 2022年第9期92-96,共5页

在研究踝关节康复运动机理的基础上,提出了一种3自由度刚柔耦合并联踝关节康复机构,以解决现有康复机构存在的柔顺性差、惯性冲击大等问题。求解了该并联康复机构的运动学正反解,验证了计算结果的正确性;进一步求解了机构的雅可比矩阵,... 在研究踝关节康复运动机理的基础上,提出了一种3自由度刚柔耦合并联踝关节康复机构,以解决现有康复机构存在的柔顺性差、惯性冲击大等问题。求解了该并联康复机构的运动学正反解,验证了计算结果的正确性;进一步求解了机构的雅可比矩阵,分析了机构的绳索速度变化与动平台速度变化的关系,并对机构的位置变化及速度变化进行了仿真分析。结果表明,设计的机构运动平稳,可以满足踝关节康复训练的要求,也为后续控制系统的研发提供了理论基础。 展开更多

关键词 踝关节康复 并联机构 运动学 绳传动

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一种绳驱蛇形臂机器人的设计方案

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作者 林晓辉 王程 《科技创新导报》 2022年第27期147-150,共4页

近年来,随着核能、航空航天等领域的发展,复杂危险环境的狭小空间作业需求不断提升,传统的工业机器人受关节肘的约束,不便于进入狭小空间中进行作业。为应对这一需求,本文采用仿生学思路,仿照蛇形设计了一款绳驱式的蛇形臂机器人,采用... 近年来,随着核能、航空航天等领域的发展,复杂危险环境的狭小空间作业需求不断提升,传统的工业机器人受关节肘的约束,不便于进入狭小空间中进行作业。为应对这一需求,本文采用仿生学思路,仿照蛇形设计了一款绳驱式的蛇形臂机器人,采用电机驱动后置,三绳驱动与关节固连的形式,能够较好地实现狭小空间中的连续避障、探测及作业。 展开更多

关键词 蛇形臂机器人 绳驱式 运动学 仿真

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一种四自由度运动平台及其姿态控制方法

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作者 张琨 霍建霖 +1 位作者 赵志启 张镭 《电子测量技术》 北大核心 2022年第19期150-154,共5页

为了减少无人机飞行控制算法调试的困难,需要一种地面试验设备以托举并限制飞行器的运动。为此提出了一种由绳索和丝杠复合驱动的四自由度运动平台,该平台垂直方向的直线运动由电机驱动丝杠提供,3个旋转方向的运动由4个电机拉动绳索驱... 为了减少无人机飞行控制算法调试的困难,需要一种地面试验设备以托举并限制飞行器的运动。为此提出了一种由绳索和丝杠复合驱动的四自由度运动平台,该平台垂直方向的直线运动由电机驱动丝杠提供,3个旋转方向的运动由4个电机拉动绳索驱动。为了实现该平台的位置和姿态控制,建立了该平台的动力学模型。由于平台各方向不同的动力学特性,使用模糊控制器实现的姿态补偿方法提高了系统的跟踪性能。通过仿真实验表明,该系统各方向调节时间小于0.2 s,位置跟踪误差为0,具有响应速度快、抗干扰能力强、定位精度高等优点,可以辅助完成飞行器控制系统的调试工作,具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 并联平台 动力学模型 绳索驱动 姿态控制 模糊控制器

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矿用无极绳连续牵引车监控装置的设计 被引量：4

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作者 钱军 毛洪泉 +2 位作者 温小松 许雷 魏鸿文 《煤矿机电》 2011年第5期79-80,83,共3页

为进一步提高矿用无极绳连续牵引车控制系统对安全控制的要求,以PLC可编程控制器为核心,进行信号采集与处理,实现牵引车的控制与保护。重点介绍该牵引车监控装置的系统组成,功能特点,软硬件原理及应用情况。实际应用证明,该监控装置满... 为进一步提高矿用无极绳连续牵引车控制系统对安全控制的要求,以PLC可编程控制器为核心,进行信号采集与处理,实现牵引车的控制与保护。重点介绍该牵引车监控装置的系统组成,功能特点,软硬件原理及应用情况。实际应用证明,该监控装置满足了无极绳连续牵引车在煤矿井下辅助运输的监测、控制与保护要求。 展开更多

关键词 监控装置 无极绳连续牵引车 辅助运输

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无极绳连续牵引车滚筒选型及试验研究 被引量：3

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作者 王金利 《煤炭技术》 CAS 2020年第8期162-165,共4页

为更好地将无极绳连续牵引车用于煤矿辅助运输设备中,针对无极绳连续牵引车滚筒摩擦力不能满足矿井运输重物不断增加,高产高效的生产要求。在试验坡度18°的工况下,对滚筒直径φ1600 mm的基本型、C型,L型3种滚筒形式无极绳连续牵引... 为更好地将无极绳连续牵引车用于煤矿辅助运输设备中,针对无极绳连续牵引车滚筒摩擦力不能满足矿井运输重物不断增加,高产高效的生产要求。在试验坡度18°的工况下,对滚筒直径φ1600 mm的基本型、C型,L型3种滚筒形式无极绳连续牵引车的钢丝绳极限牵引力进行试验。在模拟巷道的实验台上,对不同滚筒结构形式、不同绳衬条件下的牵引力性能分析表明:摩擦材料为MT-4的C型绳槽式滚筒牵引性能最好,摩擦材料为MT-4的L型抛物线滚筒优于摩擦材料为ZG40Mn2基本型抛物线滚筒。 展开更多

关键词 无极绳连续牵引车 滚筒形式 牵引力 负载 摩擦材料

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三平动绳牵引并联机器人轨迹预处理算法 被引量：2

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作者 仲志丹 党国辉 +2 位作者 王冰雪 杨晴霞 李鹏辉 《计算机测量与控制》 北大核心 2014年第9期2856-2859,共4页

研究了一种新型飞行摄像平台,能够实现摄像机在大范围的三维空间内可以沿任意轨迹快速运动的摄像平台;摄像平台的运动由四台伺服电机带动四根缆绳并联拖动;绳牵引并联机器人是一种将电机的运动和力以绳为介质并行地转换为末端执行器运... 研究了一种新型飞行摄像平台,能够实现摄像机在大范围的三维空间内可以沿任意轨迹快速运动的摄像平台;摄像平台的运动由四台伺服电机带动四根缆绳并联拖动;绳牵引并联机器人是一种将电机的运动和力以绳为介质并行地转换为末端执行器运动和力的装置,具有结构简单、工作空间大、惯性小等优点;运动过程中满足轨迹光滑、不能出现停顿、振动,为了获得连续、平稳、无噪声的轨迹,文章采用轨迹预处理的方法,当出现轨迹不光滑,且影响了拍摄质量的情况下,采用三次样条圆弧插补的方法对其进行光滑处理,仿真结果表明该圆弧插补预处理算法能够很好地解决吊舱在高速运行而引起加速度过大的问题,进而达到提高运行效率的目的。 展开更多

关键词 绳牵引并联机器人 轨迹预处理 轨迹光滑 三次圆弧插补 仿真

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基于气囊结构的腱驱灵巧手

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作者 郑浩贤 方斌 +2 位作者 孙富春 宋亦旭 闫俊霞 《机械传动》 北大核心 2022年第11期82-87,121,共7页

提出了一种基于气囊结构的腱驱灵巧手,具有驱动简单、质量轻、柔性等优点。介绍了灵巧手腱绳驱动的手指结构和气囊驱动的根关节结构;建立了灵巧手指的运动学模型并求得运动空间,推导了指尖的运动学模型;分析了增加气囊驱动结构后手指的... 提出了一种基于气囊结构的腱驱灵巧手,具有驱动简单、质量轻、柔性等优点。介绍了灵巧手腱绳驱动的手指结构和气囊驱动的根关节结构;建立了灵巧手指的运动学模型并求得运动空间,推导了指尖的运动学模型;分析了增加气囊驱动结构后手指的侧摆力、侧摆力矩和侧摆角度,进行了三维运动仿真;搭建实验平台,对灵巧手进行了性能测试,通过各类物体的抓取实验,验证了研制的基于气囊结构的腱驱动灵巧手设计的有效性。 展开更多

关键词 腱绳驱动 气囊结构 侧摆空间 灵巧手 运动仿真

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变频调速在煤矿井下钢绳牵引带式输送机上的应用 被引量：1

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作者 胡登恩 《起重运输机械》 北大核心 2006年第9期72-75,共4页

分析比较了在用的钢绳牵引带式输送机调速驱动机构的结构组成、工作原理、性能,介绍了防爆变频调速装置在煤矿井下钢绳牵引带式输送机上的使用情况、优点等。

关键词 钢绳牵引带式输送机 防爆变频调速 原理 比较 使用

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无极绳连续牵引车载重车厢的振动分析

11

作者 王金利 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期828-833,共6页

载重车厢是无极绳连续牵引车的重要部件,针对车厢在运输人员或者货物由于振动造成的脱轨、掉道、侧翻等安全事故,在平巷直线,水平转弯半径9 m,垂直转弯半径15 m三种工况下,对普通轨轮系装置和卡轨轮系装置载重车厢的振动进行试验。在多... 载重车厢是无极绳连续牵引车的重要部件,针对车厢在运输人员或者货物由于振动造成的脱轨、掉道、侧翻等安全事故,在平巷直线,水平转弯半径9 m,垂直转弯半径15 m三种工况下,对普通轨轮系装置和卡轨轮系装置载重车厢的振动进行试验。在多种运行速度的条件下,对不同轮系的振动性能分析表明:卡轨轮系装置的载重车箱稳定性能最好。随着速度的增大,平巷直线运行时,当运行速度超过2.0 m/s,普通轨轮系装置的横向振幅较大;水平转弯运行时,当运行速度超过1.5 m/s,普通轨轮系装置比卡轨轮系装置运行的车箱纵向振幅、横向振幅都明显增加,建议在此处增设护轨装置;垂直转弯运行时,运行速度不宜超过1.8 m/s。 展开更多

关键词 无极绳连续牵引车 载重车厢 振动 轮系装置 振幅

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三自由度绳驱动波浪补偿装置的动力学建模与振动特性分析

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作者 李建 王生海 +3 位作者 赵世龙 王建立 韩广冬 孙玉清 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期220-231,共12页

受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均... 受波浪运动的影响,在使用起重机进行海上补给作业的过程中,吊具容易产生不良运动,严重影响了补给作业的效率和安全性。为实现船用起重机在横摇、纵摇和升沉方向上的波浪补偿功能,提出了一种三自由度绳驱动波浪补偿装置;首先,考虑到不均匀装载工况,基于Newton-Euler法建立了补偿装置的动力学模型,并通过Adams虚拟样机仿真验证了数学模型的正确性;其次,对不均匀装载工况下的绳索张力分布情况进行分析,得到了吊具重心位置的危险分布区域;再次,采用特征值法求解补偿装置的一阶固有频率,得到了载荷质量、绳索刚度以及吊具位姿对补偿装置一阶固有频率的影响规律;最后,在理论分析的基础上,通过试验验证了补偿方案的可行性,并证明了数学模型的正确性。 展开更多

关键词 波浪补偿 船用起重机 绳驱动 动力学分析 振动特性

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绳索驱动式环形天线传动系统的动力损耗建模与应用

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作者 胡建峰 张大羽 +3 位作者 段玉柱 杨军刚 冯涛 段浩 《机械工程师》 2023年第3期96-99,共4页

传动系统是大型可展开天线的重要组成系统,在其展开过程中起到驱动天线展开的作用。针对绳索驱动式环形天线在轨展开动力损耗问题,基于理论力学及摩擦学原理,分析得到动力绳绕过线轮动力损耗模型,该模型给出了动力绳与过线轮之间分别在... 传动系统是大型可展开天线的重要组成系统,在其展开过程中起到驱动天线展开的作用。针对绳索驱动式环形天线在轨展开动力损耗问题,基于理论力学及摩擦学原理,分析得到动力绳绕过线轮动力损耗模型,该模型给出了动力绳与过线轮之间分别在静、滑动摩擦工况下的动力绳传动效率计算公式,揭示了摩擦效应对传动系统效率的影响机理;在此基础上,修正了已有绳索驱动式环形天线展开动力学的系统模型,实现了环形天线展开过程精准仿真与实验验证。文中提出的动力损耗模型可为绳索驱动式环形天线的展开设计与优化提供重要理论参考。 展开更多

关键词 绳索驱动 传动系统 动力损耗 动力学仿真

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四自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构的动力学建模 被引量：3

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作者 姜媛 唐梁 陈原 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1767-1780,共14页

为了避免船舶过驳吊运过程中货物与甲板间的碰撞,提出一种安装在船用吊装设备的四自由度绳驱动刚柔混合式波浪补偿运动机构。首先,设计该波浪运动补偿机构的实验装置,基于螺旋理论验证该波浪运动补偿机构的可行性。然后,基于代数法建立... 为了避免船舶过驳吊运过程中货物与甲板间的碰撞,提出一种安装在船用吊装设备的四自由度绳驱动刚柔混合式波浪补偿运动机构。首先,设计该波浪运动补偿机构的实验装置,基于螺旋理论验证该波浪运动补偿机构的可行性。然后,基于代数法建立该波浪运动补偿机构的位置正/反解模型,并推导该补偿机构结构的运动学模型,最后,基于牛顿-欧拉法建立该波浪运动补偿机构的系统动力学模型,运用仿真软件对所推导的数学模型进行验证。研究结果表明:该波浪运动补偿机构的位置正/反解的误差数量级为10-5 mm;运动学和动力学模型的MATLAB数值模拟结果与Adams虚拟样机的结果基本吻合,最大相对误差为理论值的1.6%,在可接受的范围内,表明本文提出的四自由度绳驱动刚柔混合式波浪运动补偿机构能够实现主动波浪运动补偿。 展开更多

关键词 绳驱动 海上吊装作业 波浪运动补偿 刚柔混合驱动补偿机构 动力学建模

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船用批量换乘吊篮减摆装置的设计及动力特性 被引量：2

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作者 王建立 王生海 +2 位作者 孙玉清 毕坚裔 李昊霖 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2022年第7期89-95,108,共8页

救助船在海上使用吊篮进行伤员转移时,船舶在波浪作用下使吊篮发生大幅摆动,为避免吊篮摆动对伤员造成2次伤害,设计了一种绳驱动刚柔混合型吊篮减摆控制系统,并基于达朗贝尔原理建立了系统的动力学精确模型,将刚柔混合模型应用到船用吊... 救助船在海上使用吊篮进行伤员转移时,船舶在波浪作用下使吊篮发生大幅摆动,为避免吊篮摆动对伤员造成2次伤害,设计了一种绳驱动刚柔混合型吊篮减摆控制系统,并基于达朗贝尔原理建立了系统的动力学精确模型,将刚柔混合模型应用到船用吊篮减摆控制与仿真中。仿真结果表明:驱动绳索的各个指标是平稳连续的,数值的变化也都在合理范围内。通过加装刚性球铰式伸缩套管,吊篮的4根控制绳索受力分别减小了约24.1%、23%、26.4%及25.1%,确保了吊篮系统的安全性。该船用吊篮减摆装置能够实现船舶主动运动的补偿,具有良好的摆动抑制效果。 展开更多

关键词 波浪补偿 主动防摆控制 动力学仿真 绳驱动 伺服控制 船用吊篮

原文传递

绳驱动假肢手指参数优化及抓取力分析 被引量：3

16

作者 李群明 李耀文 +1 位作者 吕亚平 潘祺 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2015年第8期145-149,共5页

鉴于实现假肢手指类人手指运动规律在假肢手设计中的重要性,通过对假肢手指运动学进行分析,得到假肢手指关节转角与弹簧刚度的关系,并采用数据手套对人手食指自然弯曲过程中各关节转角进行采集,在此基础上,以假肢手指弯曲过程中关节转... 鉴于实现假肢手指类人手指运动规律在假肢手设计中的重要性,通过对假肢手指运动学进行分析,得到假肢手指关节转角与弹簧刚度的关系,并采用数据手套对人手食指自然弯曲过程中各关节转角进行采集,在此基础上,以假肢手指弯曲过程中关节转角与人手食指相近为设计目标,对假肢手指的参数进行优化,得到满足目标的弹簧刚度。最后根据虚功率原理建立假肢手指静力学模型,并将得到的数学模型与ADAMS虚拟样机的静力学仿真结果进行对比,验证了所建立的静力学模型的合理性。 展开更多

关键词 绳驱动 假肢手指 运动规律 静力学

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绳驱动纱筒抓取仿生机械手设计 被引量：2

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作者 王静国 管声启 +1 位作者 张凡 李振浩 《软件》 2020年第4期1-5,共5页

针对纱筒上下料对人力过度依赖的问题,在研究仿生学手指基础上,构建面向智能制造的纱筒抓取仿生机械手。首先,采取模块化设计思想,设计适合纱筒抓取的仿生机械手结构模型,并选择绳索传动作为驱动方式;其次,详细分析仿生机械手的组成及... 针对纱筒上下料对人力过度依赖的问题,在研究仿生学手指基础上,构建面向智能制造的纱筒抓取仿生机械手。首先,采取模块化设计思想,设计适合纱筒抓取的仿生机械手结构模型,并选择绳索传动作为驱动方式;其次,详细分析仿生机械手的组成及其抓取原理,运用D-H坐标法,实现机械手指坐标系和手指基座坐标系之间变换,推导机械手末端位置方程,得到最优抓取姿态;最后,利用有限元软件,建立三维欠驱动仿生机械手模型并对其进行虚拟装配与运动仿真分析,以验证机械手抓取纱筒的可行性和稳定性,形成机器人智能抓取仿生机械手的关键技术。 展开更多

关键词 仿生机械手 绳驱动 纱筒抓取 模块化设计 运动仿真

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混联式柔性踝关节康复机构设计及运动性能分析 被引量：1

18

作者 王海芳 李广宇 +2 位作者 李鸣飞 崔阳阳 陈晓波 《中国工程机械学报》 北大核心 2022年第2期146-150,共5页

根据踝关节的生理结构特点以及对踝关节康复训练机构的研究现状,针对刚性驱动杆件惯性大、容易产生惯性冲击,以及康复机构与患者踝关节两者的转动中心不能重合造成反复扭伤的问题,设计了一种柔性驱动混联式的踝关节康复机构。首先介绍... 根据踝关节的生理结构特点以及对踝关节康复训练机构的研究现状,针对刚性驱动杆件惯性大、容易产生惯性冲击,以及康复机构与患者踝关节两者的转动中心不能重合造成反复扭伤的问题,设计了一种柔性驱动混联式的踝关节康复机构。首先介绍了康复机构的整体结构;然后分析了机构的自由度并推导出运动学正反解,并建立了Jacobian矩阵;最后,基于雅可比矩阵分析了机构的运动性能。结果表明,所设计的踝关节康复机构能够满足患者康复后期踝关节康复运动治疗的要求。 展开更多

关键词 柔性驱动 运动学 工作空间 混联机构 踝关节康复

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两关节绳驱式欠驱动手爪设计与仿真分析 被引量：2

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作者 王远行 刘玉旺 +1 位作者 朱树云 杨尚奎 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第5期149-152,共4页

传统攀爬机器人的抱持机构都是采用全驱动的机构,具有结构复杂,控制繁琐,无自适应的缺点。为了改变这种状态,提升攀爬机器人抱持机构的抱持性能,设计了一种基于绳驱式欠驱动原理的抱持机构,具有结构简单,驱动源较少,自适应好的优点。同... 传统攀爬机器人的抱持机构都是采用全驱动的机构,具有结构复杂,控制繁琐,无自适应的缺点。为了改变这种状态,提升攀爬机器人抱持机构的抱持性能,设计了一种基于绳驱式欠驱动原理的抱持机构,具有结构简单,驱动源较少,自适应好的优点。同时对此欠驱动机构进行静力学模型的建立,并运用ADAMS/Cable模块对欠驱动手爪进行运动学以及动力学仿真分析。此仿真方法为绳驱式欠驱动手爪仿真提供了一种新的方法,并通过仿真验证轮手抱持杆件的可行性,从而验证了欠驱动手爪作为攀爬机器人抱持机构的可行性。 展开更多

关键词 绳驱式 欠驱动 攀爬机器人 ADAMS/Cable 运动学 动力学

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绳索驱动的仿生关节设计与仿真分析 被引量：1

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作者 王从浩 张春 +1 位作者 林佳裔 朱春涛 《机械工程师》 2018年第5期13-15,共3页

关节是机器人的重要组成部分,传统机器人的驱动方式大部分是采用电动机加减速器驱动,此种驱动方式使得机器人质量比较大,运动不自然;为解决上述问题,首先通过仿照人体肌肉肌腱驱动方式设计一种绳索驱动仿生关节,其次通过运动学得出绳索... 关节是机器人的重要组成部分,传统机器人的驱动方式大部分是采用电动机加减速器驱动,此种驱动方式使得机器人质量比较大,运动不自然;为解决上述问题,首先通过仿照人体肌肉肌腱驱动方式设计一种绳索驱动仿生关节,其次通过运动学得出绳索长度与关节转动角度的关系;最后利用上述结果作为驱动在ADAMS仿真软件中对该关节进行动力学仿真,验证通过绳索长度驱动关节的正确性,测量绳索所需要的拉力大小。该研究对于机器人的关节设计以及绳索驱动的研究具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 绳索驱动 仿生关节 动力学 ADAMS/cable

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