导读:本文包含了刚柔机械臂论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:刚柔双关节机械臂,振动控制,振动特性分析,机器视觉
刚柔机械臂论文文献综述
刘健[1]（2019）在《基于机器视觉的刚柔耦合机械臂振动控制研究》一文中研究指出随着工业智能化的快速发展,高新技术设备对其材料的要求也在逐渐提高。柔性材料因其质量低,阻尼小等优势被广泛应用于各个领域,特别是在航空航天领域中,柔性材料的使用减少了能源消耗,提高了工作效率。但柔性材料在一定干扰下易产生强烈且持久的颤振,影响定位精度及使用寿命,所以对其振动的控制至关重要。为解决柔性材料的振动问题,相关学者进行了大量的研究并取得了丰硕成果,但依然存在诸如机械臂刚柔耦合振动特性分析不全面,接触式测量影响结构特性以及传统PID振动控制算法参数选取过程复杂等问题。针对上述问题,本文选择双关节刚柔机械臂作为被控对象,探究了其刚柔耦合下的振动特性,并利用非接触的机器视觉技术及智能控制算法设计了振动测量及主动控制系统,通过仿真与实验验证了系统具有较高的测量精度及较好的控制效果,主要论文内容如下:首先,为探究刚柔耦合下的机械臂振动特性,利用拉格朗日方程及假定模态法对其进行动力学建模,并考虑关节柔性修正模型。为验证模型准确性并为后续控制奠定数值基础,设计了多变量的振动测量正交试验,并利用小波变换处理实验测量信号,分析了电机细分、转速等对刚柔机械臂振动的影响关系,探究了刚柔耦合下的振动特性,并确定了需要后续控制的参数设置组别。其次,根据工业相机采集标记点振动图像的测量方案,设计并搭建了基于机器视觉的柔性机械臂振动测量装置;针对标记点振动图像特点,根据阈值与目标波峰之间的灰度分布信息,改进了Otsu阈值分割算法,提高了分割准确度;结合改进算法,编写了基于LabVIEW平台的图像采集及处理程序;通过实验测量结果与压电片测量结果及仿真结果的对比,验证了系统的可行性及测量准确性。最后,阐述了PID控制及人工鱼群寻优原理,设计了基于人工鱼群优化的PID控制算法,将PID参数作为鱼群状态,控制误差作为算法适应度,对控制器参数进行了优化,仿真验证了算法的可行性与优越性;搭建柔性机械臂的主动控制实验平台,利用输入为视觉测量位移的优化控制器,输出控制压电作动片抑制振动;实验结果表明此系统平均控制效果为53.90%,实现了有效的振动抑制。图[78]表[10]参[85](本文来源于《安徽理工大学》期刊2019-06-13）
王航,邵千城[2]（2019）在《基于NSGA-Ⅱ的刚柔耦合机械臂振动抑制轨迹规划》一文中研究指出为抑制柔性臂的弹性振动及获得能耗较低的运动轨迹,提出一种多目标遗传优化算法和3-5-5-3多项式函数插值的轨迹规划方法。采用模态假设法建立刚柔耦合机械臂的动力学方程,获得运动轨迹与残余振动的关系。依据刚性二连杆机械臂的动力学方程计算系统的能耗。在轨迹优化过程中,以轨迹基准点的位移浮动值作为待优化变量,由初始、终止条件和中间插值点连续的关系,得出多项式的系数。运用NSGA-Ⅱ算法,获得待定变量的最优值,使得运动结束后机械臂残余振动和能耗达到最小值,通过数值仿真验证了这种抑制振动方法的有效性。(本文来源于《机械制造与自动化》期刊2019年02期）
边兵兵[3]（2018）在《基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析》一文中研究指出目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行叁维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。(本文来源于《包装工程》期刊2018年09期）
尹秋明,范纪华,谌宏,王琪,方海峰[4]（2018）在《考虑柔性关节的刚柔耦合机械臂的优化设计》一文中研究指出为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据"线性扭簧模型"和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。(本文来源于《组合机床与自动化加工技术》期刊2018年02期）
姜祚,黎亮,章定国[5]（2016）在《刚柔-机电耦合柔性机械臂的动力学与控制研究》一文中研究指出本文对做大范围旋转运动的中心刚体-智能复合梁系统的刚-柔耦合动力学与振动控制问题进行了研究。以中心刚体-柔性梁系统为研究对象,在梁厚度方向全铺可简化为柔性梁的双层压电片,通过柔性梁变形倾角的描述思想,建立了一种中心刚体-智能梁系统的简化刚-柔耦合动力学模型。以梁变形倾角及轴向拉伸应变为变量,采用梁中轴线弧长坐标积分来精确描述其位移场,对与梁倾角相关的叁角函数进行泰勒级数展开处理,运用假设模态法描述变形,基于Hamilton变分原理导出了系统的离散化动力学模型。由于在建模过程中忽略了与倾角变量相关的叁次及以上高阶非线性项,保留了二次及以下非线性项,本文模型可称之为二次倾角耦合模型。考虑压电材料的机电耦合特性,压电片分别作为作动器和传感器,设计比例微分控制律,将压电效应产生的控制力和力矩作用于旋转智能梁系统,基于二次倾角耦合模型获得系统的振动控制模型。动力学算例仿真结果表明,本文建立的二次倾角耦合模型与一次近似耦合模型具有相同的精度,且具有更为简洁的形式,在系统的振动控制问题上具有适用性。当施加一定的外加控制电压时,柔性梁因大范围旋转运动所产生的不利残余振动可以得到很好的抑制。压电作动电压通过压电传感电压计算获得,通过调节控制反馈系数,可以进一步优化控制效果,系统控制成本较为合理,效果显着。本文的研究对刚柔耦合动力学理论的推广应用具有较大意义。(本文来源于《第十届动力学与控制学术会议摘要集》期刊2016-05-06）
赵斌[6]（2016）在《基于叁自由度挖掘机机械臂系统的刚柔耦合动力学分析》一文中研究指出机械臂作为一种平面叁自由度冗余机械手,广泛应用于空间站卫星天线系统、高速车辆操作系统的构型、机器人与操作机械臂作业和挖掘机完成挖掘任务等。作为主要受力部件,其性能直接决定完成一项任务的成败,而且要求高速、准确的操作以及能在恶劣环境下工作,这些对系统构型也提出新的要求。通过对机械臂进行动力学分析,为产品的更新换代、新产品的研发、降低研发成本和缩短研发周期提供参考依据。本文以23t液压挖掘机机械臂为例,通过对复杂模型进行简化,采用相对笛卡尔坐标方法建立叁自由度挖掘机机械臂系统的数学模型、动力学方程,及约束方程。通过叁维建模软件建立工作装置的实体模型,并建立刚柔耦合系统的虚拟样机仿真流程,然后结合有限元软件Ansys和多体动力学软件RecurDyn对整个工作装置进行数值求解。研究结果主要包括两部分:第一部分为刚体动力学分析,得到主要受力部件大臂、斗杆和铲斗在挖掘过程中的位移、速度、加速度及连接各部件铰链的铰点力随时间的变化规律。第二部分为刚柔耦合动力学分析,采用混合坐标方法,建立大臂柔性体的动力学模型。考虑弹性变形时,得到大臂为柔性体时连接大臂销孔附近的应力、位移随时间的变化曲线,以及大臂在受力最大时刻的应力云图和位移云图。通过对挖掘机机械臂进行刚柔耦合动力学分析,能够更加直观的了解机构运动过程中部件受力的变化,对其可能会出现的问题进行预测和评估,研究结果具有重要的工程意义。(本文来源于《兰州理工大学》期刊2016-04-18）
钱震杰[7]（2015）在《刚柔耦合柔性机械臂含摩擦碰撞动力学研究》一文中研究指出本论文在高次刚柔耦合理论基础上,对柔性杆柔性铰机器人含摩擦碰撞全局动力学的建模与算法问题进行了研究。柔性机械臂的含摩擦碰撞问题是最具挑战性的问题之一,广泛存在于各个工程领域中,例如:机械臂、大型雷达天线、太阳能电池板、运输车辆、制造设备,以及仿生肌肉骨骼系统等等。尽管已经取得了一系列重大进展,但由于该问题涉及到耦合变形的高度非线性、高瞬态的接触变边界非光滑性、粘滞与滑移的物理非光滑性、以及数值求解等问题,实现复杂多体系统的大规模计算机模拟仿真仍然是时下一个非常复杂的任务,因此对柔性机械臂的含摩擦碰撞动力学问题的建模与分析研究在理论发展和工程应用上的具有重要的价值和意义。本文的研究内容以及成果主要有:建立了含有多杆和多铰的机械臂的高次刚柔耦合动力学模型。系统由n个柔性杆和n个柔性铰链接构成。采用4×4齐次变换矩阵描述系统的运动。柔性铰简化为含质量效应的线弹性扭转弹簧。柔性杆的变形考虑横向、纵向、扭转、以及横向变形引起的纵向缩短,即高阶几何非线性耦合项。采用递归策略得到可适用于计算机编程和实时仿真的高次刚柔耦合动力学方程。编写了通用的C++多体动力学软件。通过仿真算例,研究了刚柔耦合模型与传统零次耦合动力学模型各自的适用范围,对系统在重力场中、微重力场中的大范围运动与变形进行了仿真分析,对铰的柔性效应和刚度进行了分析研究。采用连续接触力法处理多体系统含摩擦碰撞问题。引入数学规划中熵正则化方法的思想,分别建立法向碰撞和切向摩擦的光滑化修正模型以及接触/分离、粘滞/滑移切换准则,将多体系统含摩擦碰撞的非光滑力学问题光滑化处理。引入碰撞力势能的概念,运用拉格朗日方程程式化地得到碰撞产生的广义力,从而得到系统碰撞阶段的动力学方程。编写了相应的C++碰撞多体系统动力学计算模块。通过刚/柔复合摆经典算例以及Canadarm2简化模型算例的数值仿真,研究了柔/刚性铰、零次/高次刚柔耦合模型、不同接触模型、摩擦系数、指数系数等对系统响应的影响,比较了叁种摩擦模型的区别。将多体系统含摩擦碰撞的非光滑力学问题光滑化处理,缩短了已有非光滑力学理论与工程实际应用之间的距离,提高了大型复杂柔性多体系统全局动力学的计算效率。采用附加约束法处理多体系统含摩擦碰撞的非光滑力学问题。基于变拓扑系统的物理思路,根据不同的系统状态,将全局动力学方程分为分离、碰撞初始、粘滞接触、滑移接触等几个阶段描述。采用冲量/动量法求解碰撞初始的速度不协调问题。根据粘滞/滑动接触条件构造附加约束法动力学方程,并给出接触/分离、粘滞/滑移切换准则,通过Baumgarte约束稳定化方法保证约束方程不违约。通过数值仿真准确揭示了碰撞点的粘滞、正向微小滑动、逆向微小滑动以及它们之间的切换等多样性的接触现象。采用互补算法处理柔性多体系统含摩擦多点碰撞问题。引入关联矩阵和四个接触点集来描述多点碰撞对的接触/分离、粘滞/滑移状态。全局动力学方程分为分离、碰撞初始、粘滞碰撞、滑动碰撞四个状态。碰撞初始速度跳跃条件采用冲量/动量法实现运动的协调。在连续接触状态中,根据粘滞/滑动、正/逆向滑动等状态构造接触约束,采用互补条件统一描述动力接触条件,得到简洁、准确且易于编程实现的碰撞动力学求解方程。通过对柔性机械臂与两障碍物含摩擦碰撞的数值仿真,研究了碰撞点位置的切换、碰撞点的粘滞/滑动、粘滞/正向微小滑动、粘滞/逆向微小滑动等接触多样性。(本文来源于《南京理工大学》期刊2015-12-01）
车仁炜,陆念力,薛渊[8]（2015）在《基于EFEM的5R机械臂刚柔耦合动力学分析》一文中研究指出为分析复杂机械系统动力学特性,将系统划分为含有限刚性构件的刚柔耦合系统,基于等效元素集成法,对构件自身的动力学特性进行等效,组建成等效系统。将建模的关键归结为系统中二阶转换张量和相应的叁阶转换张量的求解以及系统质量阵的组装,然后,按多柔体动力学的方式建立方程。建立了港口起重机5R机械臂刚柔耦合动力学模型,给出了动力响应曲线,并与刚性解进行了比较。结果表明,采用EFEM方法,动力学方程维数减少,系统质量阵阶数降低,模型建立简单快捷,规范化、程式化,解题效率和精度较高。(本文来源于《哈尔滨工程大学学报》期刊2015年11期）
梁捷,陈力,梁频[9]（2015）在《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》一文中研究指出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。(本文来源于《载人航天》期刊2015年03期）
林俐[10]（2015）在《托卡马克柔性内窥机械臂刚柔耦合动力学建模与仿真》一文中研究指出托卡马克柔性内窥机械臂是针对托卡马克第一壁检测和维修任务设计开发的具有特殊串联结构的机械臂。为了完成第一壁大范围高精度的检测任务,该机械臂使用轻质的材料建造并具有大跨度、单连杆、自支撑的特点,是典型的柔性细长机械臂。具有类似结构的机械臂在运动时往往会表现出柔性大变形与大范围刚体运动相耦合的特性。柔性变形的存在不仅会影响末端定位的精度,导致机械臂与腔内部件发生碰撞的可能;同时由于用于检测的相机安装于机械臂末端,因柔性引起的振动还会导致末端相机在检测任务过程中无法返回清晰的图像进而影响检测工作的效率。传统的基于运动学或多刚体动力学的建模与控制理论已经无法满足机械臂安全高效运行的实际需求,因此建立机械臂刚柔耦合的动力学模型对机械臂的安全控制具有重要的意义。考虑到刚柔耦合动力学模型需要兼顾精度与计算效率,本文采用绝对节点坐标方法建立了机械臂刚柔耦合的动力学方程。针对托卡马克柔性内窥机械臂特殊的弧形伸缩结构,提出了一种基于绝对节点坐标方法的空心矩形截面曲梁单元。该单元基于Euler-Bernoulli梁假设,避开了梁截面变形带来的复杂的闭锁问题,使用格林应变求得了单元非线性的弹性力,可以应用于大变形、大位移和大转动的系统的动力学建模。然后,基于该单元建立了机械臂刚柔耦合的动力学模型。针对机械臂安全控制的要求,开发了实时的动力学求解程序。基于绝对节点坐标方法的动力学方程采用非增量迭代的方法得到数值解,针对各单元动力学方程在建立时互不相关的特点,采用基于GPU的并行处理算法将总动力学方程求解的周期降低到毫秒级。为了便于验证控制算法的控制效果,基于所建立的动力学求解程序结合现有的遥操作平台中的虚拟仿真模块,构建了完整的动力学虚拟仿真系统。该系统实现了机械臂控制信息的实时获取及运动状态的实时计算与显示。不仅为操作人员提供了直观的视觉反馈信息,提高了遥操作的安全性与可靠性。同时也提供了验证控制算法的各种接口,为机械臂末端位姿的准确控制和抑振工作打下了良好的基础。最后,通过静力学与动力学的仿真和分析,验证了该模型对托卡马克柔性内窥机械臂的适用性和正确性。(本文来源于《上海交通大学》期刊2015-01-01）
刚柔机械臂论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为抑制柔性臂的弹性振动及获得能耗较低的运动轨迹,提出一种多目标遗传优化算法和3-5-5-3多项式函数插值的轨迹规划方法。采用模态假设法建立刚柔耦合机械臂的动力学方程,获得运动轨迹与残余振动的关系。依据刚性二连杆机械臂的动力学方程计算系统的能耗。在轨迹优化过程中,以轨迹基准点的位移浮动值作为待优化变量,由初始、终止条件和中间插值点连续的关系,得出多项式的系数。运用NSGA-Ⅱ算法,获得待定变量的最优值,使得运动结束后机械臂残余振动和能耗达到最小值,通过数值仿真验证了这种抑制振动方法的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
刚柔机械臂论文参考文献
[1].刘健.基于机器视觉的刚柔耦合机械臂振动控制研究[D].安徽理工大学.2019
[2].王航,邵千城.基于NSGA-Ⅱ的刚柔耦合机械臂振动抑制轨迹规划[J].机械制造与自动化.2019
[3].边兵兵.基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析[J].包装工程.2018
[4].尹秋明,范纪华,谌宏,王琪,方海峰.考虑柔性关节的刚柔耦合机械臂的优化设计[J].组合机床与自动化加工技术.2018
[5].姜祚,黎亮,章定国.刚柔-机电耦合柔性机械臂的动力学与控制研究[C].第十届动力学与控制学术会议摘要集.2016
[6].赵斌.基于叁自由度挖掘机机械臂系统的刚柔耦合动力学分析[D].兰州理工大学.2016
[7].钱震杰.刚柔耦合柔性机械臂含摩擦碰撞动力学研究[D].南京理工大学.2015
[8].车仁炜,陆念力,薛渊.基于EFEM的5R机械臂刚柔耦合动力学分析[J].哈尔滨工程大学学报.2015
[9].梁捷,陈力,梁频.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[J].载人航天.2015
[10].林俐.托卡马克柔性内窥机械臂刚柔耦合动力学建模与仿真[D].上海交通大学.2015