摘要：为了实现超冗余机械臂动力学模型的精确辨识,提出了一种基于迭代优化和神经网络补偿的半参数动力学模型辨识方法。首先,介绍了超冗余机械臂的动力学模型和最小参数集,建立了关节非线性摩擦模型,使用遗传算法优化回归矩阵条件数生成激励轨迹。然后建立了机械臂动力学模型物理可行性约束,基于迭代优化方法设计了两层循环网络对超冗余机械臂的惯性参数和关节摩擦模型进行辨识。最后,利用数据集训练BP神经网络,得到超冗余机械臂半参数动力学模型,并与多种算法进行了比较分析。实验结果表明:相较于传统的最小二乘算法和加权最小二乘算法,通过使用本文提出的辨识算法,关节辨识力矩残差均方根(Root Mean Square,RMS)之和分别提高了32.81%和23.76%,半参数动力学模型相比于全参数动力学模型力矩残差均方根之和提高了23.56%,辨识结果验证了辨识方法的有效性和优越性。

摘要：为解决传统机械臂难以在非结构化的狭窄空间中进行探测、维修、清理等作业的问题,设计一款绳驱超冗余机械臂并进行力学分析。该机械臂整体由驱动部分与机械臂组成,在机械臂根部加装一段可伸缩杆,使它可在水平方向移动;并在每个连杆内部都加装滑轮,减少绳索与连杆的摩擦。通过ADAMS分析关节与绳索的瞬态受力情况,通过力矩平衡方法对绳索进行静力学理论分析,计算出各个关节在任意角度时绳索受力情况,验证仿真结果。利用ANSYS Workbench对受力最大的关节进行强度校核,验证其应力符合材料强度要求。

摘要：以空间机械臂为载体的在轨服务技术已经成为航天领域的研究热点,绳驱超冗余机械臂相比于传统的空间机械臂,因具有灵活柔顺的构型和狭小空间操作能力,已经成为未来复杂航天任务需求的重要潜在工具。针对绳驱超冗余机械臂传动过程中因接触应力大、传递路径长从而导致的传动摩擦大、传动效率低等问题,提出了一种具有低摩擦特性的绳驱超冗余机械臂新结构,通过对传动结构优化以降低绳索传动摩擦磨损,从而提高机械臂整体性能。设计搭建绳索传动摩擦磨损试验台对绳索传动过程摩擦系数和磨损量进行实验研究,分别利用布鲁克UMT Tribo Lab多功能摩擦磨损试验机测定绳索摩擦系数和白光干涉仪观测绳索表面磨损轮廓,结果表明优化后的结构能够有效降低绳索传动摩擦系数以及减小绳索磨损量,可以提高绳索的传动效率;进一步设计搭建机械臂实验样机开展多关节协同重复运动实验,关节经过500次重复运动实验的结果表明,改进后的机械臂系统关节运动能力正常,绳索传动正常,证实了所提减磨优化设计的合理有效性。

摘要：针对冗余机械臂末端轨迹跟踪与避障运动冲突情况,提出一种考虑任务优先级的超冗余机械臂避障轨迹优化方法。采用雅克比矩阵对不同的任务约束实施优先级排序划分,能够保证任务的精度。构建出7自由度机械臂结构模型,利用超冗余自由度避开障碍物,发挥其运动特性,并引入臂平面和避障面,通过虚拟排斥力推导零空间运动方程。将避障空间缩小至一维空间内,运算超冗余机器臂的运动学逆解。依据逆动力学控制方法获得障碍与机械臂间最小距离值的变化,采用任务优先级转化的避障算法实现超冗余机械臂避障轨迹优化。对比实验结果表明:所提方法能够防止冲突现象发生,关节变化角度的实际值与期望值基本重合,机器人手臂与障碍物之间的平均距离维持在(0.2~0.3)m之间,完成机械臂避障轨迹优化。