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深海力感知多指手结构设计与仿真分析 认领
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作者 刘辰辰 张奇峰 孙斌 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第11期42-49,共8页
面向水下机器人深海作业需求,研究设计了一种具有力感知功能的水下多指手,多指手共有3个手指,每个手指有3个关节,由一根绳索驱动,为欠驱动模式,手指指尖内置传感器用于指尖力检测。针对水下作业环境和目标特点,阐述了手指的设计依据,介... 面向水下机器人深海作业需求,研究设计了一种具有力感知功能的水下多指手,多指手共有3个手指,每个手指有3个关节,由一根绳索驱动,为欠驱动模式,手指指尖内置传感器用于指尖力检测。针对水下作业环境和目标特点,阐述了手指的设计依据,介绍了手指运动机理,研究设计了多指手的运动模块和整体结构,对手指进行了抓取静力学分析和动力学仿真,验证了手指结构的合理性与可行性。 展开更多
关键词 水下多指手 力感知 绳索驱动 驱动
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环形桁架天线展开动力学分析 认领
2
作者 任伟峰 何柏岩 聂锐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第24期2945-2952,共8页
基于Lagrange动力学方程,考虑天线系统动能、索网弹性势能、重力势能及系统耗散能等,建立了环形桁架天线展开过程的动力学模型。根据构建的动力学模型,给定预设驱动,对其进行正动力学分析,对天线的完整展开过程进行仿真分析。扭簧和电... 基于Lagrange动力学方程,考虑天线系统动能、索网弹性势能、重力势能及系统耗散能等,建立了环形桁架天线展开过程的动力学模型。根据构建的动力学模型,给定预设驱动,对其进行正动力学分析,对天线的完整展开过程进行仿真分析。扭簧和电机拉动绳索联合驱动实现了天线的展开,研究了扭簧驱动及电机拉动绳索驱动的参数变化对天线展开过程的影响。研究结果可为天线的展开过程提供指导。 展开更多
关键词 环形桁架天线 可展开结构 动力学分析 绳索驱动 扭簧驱动
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永磁变刚度柔性关节的力学分析与控制器设计 认领 被引量:1
3
作者 张明 房立金 +1 位作者 孙凤 岡宏一 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期89-96,共8页
提出一种采用永磁弹簧、绳索驱动、梯形布置的拮抗式变刚度柔性机器人关节,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。所述永磁弹簧装置,在绳索提供力矩一定的情况下,增加了关节刚度变化范围,同时减小操作臂的质量与惯量。对提高柔性机器人... 提出一种采用永磁弹簧、绳索驱动、梯形布置的拮抗式变刚度柔性机器人关节,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。所述永磁弹簧装置,在绳索提供力矩一定的情况下,增加了关节刚度变化范围,同时减小操作臂的质量与惯量。对提高柔性机器人关节的运动性能具有重要意义。对关节空间与绳索空间的映射关系进行推导并利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度模型,进而实现关节刚度与位置解耦。以轨迹控制为目标,设计了一种双闭环解耦控制器,并进行了试验验证。仿真分析与试验结果共同表明,该柔性关节在较宽刚度调整范围内,都具有较好的位置响应特性和轨迹跟踪能力。上述结构与控制方式同样也适用于多自由度并联柔性机器人关节。 展开更多
关键词 绳索驱动 永磁弹簧 解耦控制 变刚度
变刚度柔性机器人关节的设计与解耦控制方法 认领 被引量:1
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作者 张明 房立金 +1 位作者 孙凤 孙兴伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期120-128,共9页
设计一种采用永磁变刚度装置的绳索驱动式柔性机器人关节,在不增加驱动力的情况下,增加关节刚度调整范围。详细阐述关节的机械结构和变刚度原理。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度,位置和绳索伸长量的对应关系,实现了刚... 设计一种采用永磁变刚度装置的绳索驱动式柔性机器人关节,在不增加驱动力的情况下,增加关节刚度调整范围。详细阐述关节的机械结构和变刚度原理。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度,位置和绳索伸长量的对应关系,实现了刚度与位置解耦。建立变刚度关节的动力学模型,以轨迹控制为目标,设计解耦控制器,搭建实验系统,验证本方案的可行性。采用永磁弹簧,绳索驱动的柔性关节可以有效的减小关节的质量,惯性和体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的调整时间,较快的响应速度和较小超调量。此柔性关节的构型和控制方式也适用于多自由度柔性并联机器人关节的构建。 展开更多
关键词 变刚度 磁弹簧 绳索驱动 解耦控制器 柔性关节
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2-DOF绳索驱动并联机构轨迹跟踪控制 认领
5
作者 姜雷杰 高丙团 +1 位作者 刘传德 朱振宇 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1103-1108,共6页
基于PD控制和前馈控制方法,对2-DOF的绳索驱动并联机构的空间运动控制问题进行研究.首先,基于拉格朗日方程建立系统的空间运动数学模型.为了保证所有绳索在机构的工作空间范围内始终处于张紧状态,绳索内力原则被应用于所提的控制方法中... 基于PD控制和前馈控制方法,对2-DOF的绳索驱动并联机构的空间运动控制问题进行研究.首先,基于拉格朗日方程建立系统的空间运动数学模型.为了保证所有绳索在机构的工作空间范围内始终处于张紧状态,绳索内力原则被应用于所提的控制方法中.然后,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出闭环系统的稳定性证明.最后,为了检验所提控制策略的正确性,给出仿真和实验结果.仿真和实验结果的近似一致性证明了所提控制策略的有效性和合理性. 展开更多
关键词 绳索驱动 拉格朗日方程 PD控制 前馈控制 轨迹跟踪
空间可重复展收套筒式伸展机构技术 认领
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作者 姜强 咸奎成 王治易 《空间电子技术》 2018年第2期36-41,93共7页
针对现有的绳系套筒式伸展机构无法实现在轨逐步展开、可重复展收的难点,根据现有套筒式伸展机构的设计理念.提出了一种绳索传动、内置弹簧销锁定兼具低质量与高刚度的空间可重复展收套筒式伸展机构。通过对伸展机构的核心技术——锁... 针对现有的绳系套筒式伸展机构无法实现在轨逐步展开、可重复展收的难点,根据现有套筒式伸展机构的设计理念.提出了一种绳索传动、内置弹簧销锁定兼具低质量与高刚度的空间可重复展收套筒式伸展机构。通过对伸展机构的核心技术——锁定与解锁方式的研究进展进行综述,归纳出了内置弹簧销锁定、外置弹簧销锁定、内置摆杆锁定和外置摆杆锁定四种锁定方式,不同的锁定方式分别与螺纹传动、绳索传动这两种展开方式结合,严生了目前大多数类型的空间套筒式伸展机构。套筒式伸展机构正向着高刚度、低质量、可重复展收、高可靠性的方向发展.通过改进锁定方式提高锁定刚度并适应绳索驱动下套筒重复展收是当前研究的热点。但该套筒式伸展机构仍然存在相邻套筒的直径差较大、收展机构复杂、移动副较多,容易产生卡滞等问题,需要后续进一步改进。 展开更多
关键词 伸展机构 可重复展收 绳索驱动 逐步展开 锁定方式
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绳索驱动的仿生关节设计与仿真分析 认领 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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蛇形机械臂的机构设计与关节驱动分析 认领 被引量:3
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作者 马可 李斌 +2 位作者 王聪 张良全 常健 《高技术通讯》 北大核心 2017年第11期958-965,共8页
考虑到蛇形机械臂相比于传统六轴机械臂在运动灵活性和避障性能等方面具有明显优势,选择蛇形机械臂进行了研究。为了使其适应各类非结构化环境,给出了一种基于绳索驱动的设计方法,并用等效转轴描述方法建立了蛇形臂运动学模型,进行了静... 考虑到蛇形机械臂相比于传统六轴机械臂在运动灵活性和避障性能等方面具有明显优势,选择蛇形机械臂进行了研究。为了使其适应各类非结构化环境,给出了一种基于绳索驱动的设计方法,并用等效转轴描述方法建立了蛇形臂运动学模型,进行了静态逐模块受力分析。机械臂各模块之间串联连接,采用绳索驱动方式实现机械臂全驱动。在静态逐模块受力分析中,考虑了绳索所受摩擦力的影响,并引入了一种优化函数,分析了关节驱动绳索的牵引力大小,从而对绳索驱动位移伸长量进行补偿。同时,建立了基于CAN总线的闭环控制系统,提高了关节姿态准确度。最后,在ADAMS仿真环境中进行运动学仿真,通过与理想位姿的对比验证了位移补偿方法的可行性,并通过样机试验验证了控制系统的有效性。 展开更多
关键词 蛇形机械臂 绳索驱动 关节驱动分析 冗余机械臂
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一种驱动后置连续多关节机械臂的结构及控制方法介绍 认领
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作者 张震 孙存俊 《计量与测试技术》 2016年第4期27-29,共3页
本文将介绍一款驱动后置且采用绳索驱动的多关节机械臂,内容包括该机械臂结构部分的详细介绍以及提出一种能够实现有效控制该机械臂姿态的控制方法。该机械臂关节数目多,自由度数目多,其姿态较传统的机械手臂更具灵活性,因此,更能适应... 本文将介绍一款驱动后置且采用绳索驱动的多关节机械臂,内容包括该机械臂结构部分的详细介绍以及提出一种能够实现有效控制该机械臂姿态的控制方法。该机械臂关节数目多,自由度数目多,其姿态较传统的机械手臂更具灵活性,因此,更能适应复杂多变的环境,而且该机械臂的结构部件是刚性的,这也使其具有一定的承载能力。另外,本文介绍的针对该机械臂的控制方法对于实现其姿态控制方面简单有效,对于目前开发离散冗余度机械臂具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 机械臂 绳索驱动 驱动后置 灵活性 承载力
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6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的快速求解方法 认领 被引量:6
10
作者 欧阳波 尚伟伟 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第15期34-41,共8页
针对6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的现有求解方法计算效率较低这一问题,提出一种力封闭工作空间的快速求解方法。此方法通过计算结构矩阵零空间和解线性矩阵不等式来实现力封闭工作空间的求解,并且给出欠约束、完全约束和... 针对6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的现有求解方法计算效率较低这一问题,提出一种力封闭工作空间的快速求解方法。此方法通过计算结构矩阵零空间和解线性矩阵不等式来实现力封闭工作空间的求解,并且给出欠约束、完全约束和冗余约束三种不同情况下,6自由度绳索驱动并联机器人力封闭工作空间的计算过程。该算法在8根绳索驱动的6自由度并联机器人平台上进行仿真试验,仿真结果验证了所提出的力封闭工作空间求解方法的快速性。 展开更多
关键词 绳索驱动 并联机器人 力封闭工作空间 矩阵零空间 线性矩阵不等式
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仿生柔性并联机器人的逆运动学与优化设计 认领 被引量:1
11
作者 孙黎霞 宋洪刚 +1 位作者 高丙团 汤奕 《东南大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期736-741,共6页
提出一种绳索驱动的柔性仿人头颈并联机器人,其基座和动平台由3根绳索和1个压缩弹簧连接.采用压缩弹簧模拟人的颈椎作为并联机器人的支撑脊柱,以绳索模拟人颈部肌肉对机器人进行驱动控制.将作用在动平台上的外力等效为动平台中心的矢量... 提出一种绳索驱动的柔性仿人头颈并联机器人,其基座和动平台由3根绳索和1个压缩弹簧连接.采用压缩弹簧模拟人的颈椎作为并联机器人的支撑脊柱,以绳索模拟人颈部肌肉对机器人进行驱动控制.将作用在动平台上的外力等效为动平台中心的矢量力和力矩,基于力和力矩平衡条件,结合压缩弹簧侧向弯曲方程,解得机器人的逆运动学模型.为了使绳索驱动力最小,以绳子拉力的最小平均值和最小-最大值为优化目标,基于非线性最优化拟牛顿算法对绳索在基座及动平台上端点位置进行了优化设计.仿真结果验证了并联机构逆运动学模型和优化方法的正确性和可行性. 展开更多
关键词 并联机器人 逆运动学 绳索驱动 优化设计
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绳索式3D打印机驱动装置的设计与分析 认领 被引量:1
12
作者 王树国 杨一通 +2 位作者 严卫庆 张骏杰 赵辉 《设备管理与维修》 2018年第11期139-142,共4页
为解决3D打印过程中,由于连接工作台连杆导致打印设备无法大型化制作的问题,设计了一种新型的利用绳索作为传动机构牵制工作平台进行运动的驱动装置。通过对系统模型进行运动学分析,得到了该装置的运动学正解与逆解,为装置的速度分析和... 为解决3D打印过程中,由于连接工作台连杆导致打印设备无法大型化制作的问题,设计了一种新型的利用绳索作为传动机构牵制工作平台进行运动的驱动装置。通过对系统模型进行运动学分析,得到了该装置的运动学正解与逆解,为装置的速度分析和运动控制等研究提供基础。利用Adams仿真软件建立仿真模型,得到工作平台的位移曲线和速度曲线,验证该方案的可行性。 展开更多
关键词 绳索驱动装置 运动学分析 模型仿真
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7自由度冗余绳驱动机械臂运动分析及仿真 认领 被引量:1
13
作者 徐伟 陈柏 +2 位作者 李彬彬 华达人 王尧尧 《机电工程》 CAS 2017年第10期1095-1100,共6页
针对传统机械臂负载自重比小、臂身惯量大、人机交互安全性弱等问题,对绳驱动机械臂的结构、绳驱关节耦合、冗余运动学等方面进行了研究,创新设计了一种新型7自由度冗余绳驱动机械臂。采用绳索间接驱动前端4个关节自由度,作为位置控制;... 针对传统机械臂负载自重比小、臂身惯量大、人机交互安全性弱等问题,对绳驱动机械臂的结构、绳驱关节耦合、冗余运动学等方面进行了研究,创新设计了一种新型7自由度冗余绳驱动机械臂。采用绳索间接驱动前端4个关节自由度,作为位置控制;采用电机直接驱动腕部关节3个自由度,作为姿态控制。利用绳索将驱动力从基座电机传递至机械臂关节处,实现驱动机构后置;对绳驱关节耦合问题进行分析,建立了电机-关节耦合映射关系;利用位姿分离方式,结合加权最小范数法,进行机械臂逆运动学冗余位置求解。仿真结果表明:耦合映射关系建立正确,冗余运动学求解准确高效,为绳驱机械臂结构优化、动力学建模奠定了基础。 展开更多
关键词 绳索驱动冗余机械臂 绳驱耦合 位姿分离 加权最小范数法
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GKS-1A高层建筑水带垂直铺设及器材快速提升供水系统力量编程讨论 认领
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作者 洪航 丁谢镔 《消费电子》 2014年第16期178-178,共1页
在如今城市建设的加快,大型规模化的商业建筑、高层建筑越来越多,此类建筑物一旦发生火灾,摆在我们面前的问题是多样的、复杂的。因此,针对高层建筑灭火救援中的供水问题就需要深入探讨研究。本文就GKS-1A高层建筑水带垂直铺设及器... 在如今城市建设的加快,大型规模化的商业建筑、高层建筑越来越多,此类建筑物一旦发生火灾,摆在我们面前的问题是多样的、复杂的。因此,针对高层建筑灭火救援中的供水问题就需要深入探讨研究。本文就GKS-1A高层建筑水带垂直铺设及器材快速提升供水系统力量编程进行介绍,供大家共同探讨。 展开更多
关键词 GKS系统 复合水带 高层建筑 绳索驱动
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