孔民秀-哈尔滨工业大学机电工程学院
并联机器人研究的进展与现状
文章编号:1002-0446(2002)05-0464-07并联机器人研究的进展与现状X陈学生 陈在礼 孔民秀(哈尔滨工业大学机械电子工程教研室 哈尔滨 150001)摘 要:并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,在21世纪将有广阔的发展前景。
本文根据掌握的大量并联机器人文献,对其在运动学、动力学、机构性能分析等方面的主要研究成果、进展以及尚未解决的问题进行了阐述。
关键词:并联机器人;运动学;动力学中图分类号: T P24 文献标识码: BRECENT DEVELOPMENT AND CURRENT STATUSOF STEWART PLATFORM RESEARCHCHEN Xue-sheng CHEN Zai-li KONG M in-x iu(M echanism E lectronic Eng ineer ing spe cialty,H arbin I nstitute of T echnology,150001) Abstract:T he r ecent dev elo pm ent and curr ent status of the St ewar t platfor m r esea rch ar e descr ibed her e.W ith the discussio ns o f some o f the recent r esults o n kinema tics,dy namics,perfo rmance analy sis,the open pr oblems in parallel manipulator resear ch are identified. Keywords:stew art platfor m,kinematics,dynamics,per for mance analy sis1 引言(Introduction)并联机器人是一类全新的机器人,它具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高、自重负荷比小、动力性能好、控制容易等一系列优点,与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系,因而扩大了整个机器人的应用领域。
大学生创新创业训练计划级项目公示名单
胡鹏程 王淑娟 杨春玲 朱 敏 陈刚 徐平 张宇 姜永远 贺红娟 姜再兴 刘宇艳 姜兆华 徐慧芳 赵九蓬 王延青 邵永松 王凤来 王鹏 张建利
唐胜楠、曾令杰、姚鹏 刘春瑶、钱玉洁、杨巧婉 唐霖森、杜义聪 王从建、何家琪、高珊、陈玉标 李英俊、姚崇崇、刘维达 续涛、邱云、王纪轩、李环宇
张承虎 张姗姗 马松林 车万翔 史先俊 孙志岗
基于激光技术的高性能语音监听系统设计 基于GSM的汽车远程温度调节及防盗报警装置 新型固体电解质氢气传感器及氢气检测装置设计 卫星地线网络故障诊断装置设计 Sb2Se3的可控制备及电化学储氢性能研究 聚苯胺基底上Ag和Au纳米材料的制备及SERS性能研究 多用途多角度激光测速仪 银纳米粒子掺杂的P(VDF-TrFE)铁电薄膜的非线性光学特性 原位杂交技术检测zfp521基因在小鼠胚胎发育各阶段的表达 植物纤维/环氧树脂复合材料制备 飞艇蒙皮耐侯与减阻涂层的制备和性能研究 以二氧化钛纳米管作为微反应器层阶层自组装复合膜层及光催化 性能研究 模板法制备导电高分子—无机纳米颗粒复合空心微球 胶体晶体微流道制备及性能研究 对等代码复查过程的博弈模型研究 变截面支撑稳定性能的研究及实际工程应用 城市公交系统与运营管理 松花江哈尔滨段高锰酸盐指数、氨氮综合衰减系数研究 自供电式超低功率管网压力数据采集器
可智能避障的自主循迹飞行四旋翼无人机
可变形全方位移动机构 基于图像处理的压力分布测试分析系统 基于MATLAB和无线网络的智能移动机器人硬件在回路仿真技术 的研究 基于视觉导航和红外避障的信号源跟踪四旋翼飞行器 超宽带印刷振子天线的仿真分析与实验 海浪发电装置的设计 智能办公桌 多功能厨房蔬菜处理机 管射起飞的折叠式无人机 镍锰镓形状记忆泡沫材料的合成与组织性能 嵌段共聚物为模板合成纳米材料WO3 异种材料复合管的热态气压胀型制备方法 采用内部加热加压的管材校形新方法 空气分级燃烧与选择性非催化还原技术联合应用研究 混沌电子密码锁的研制
基于遗传算法的机械手时间能耗最优平滑轨迹规划
基于遗传算法的机械手时间能耗最优平滑轨迹规划游玮;孔民秀;肖永强【摘要】本文提出了一种基于动力学模型的时间与能耗最优的平滑轨迹规划算法,考虑动力学与运动学约束条件,以时间与能量最优为优化目标,建立多关节机器人轨迹规划的数学模型,同时采用改进样条插值函数作为基础函数,保证运行过程中轨迹平滑及起始点与终止点速度、加速度及加加速度为零,之后采用基于遗传学原理的多目标优化算法NSGA-Ⅱ对时间与能耗进行优化,根据Pareto解集选择最优解,并针对一种3自由度重载机器人对提出的算法进行仿真,验证了该方法的可行性.【期刊名称】《机器人技术与应用》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】6页(P25-30)【关键词】机器人;轨迹规划;改进样条函数;多目标优化;时间能量最优【作者】游玮;孔民秀;肖永强【作者单位】安徽埃夫特智能装备有限公司,安徽芜湖,241007;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;安徽埃夫特智能装备有限公司,安徽芜湖,241007【正文语种】中文本文提出了一种基于动力学模型的时间与能耗最优的平滑轨迹规划算法，考虑动力学与运动学约束条件，以时间与能量最优为优化目标，建立多关节机器人轨迹规划的数学模型，同时采用改进样条插值函数作为基础函数，保证运行过程中轨迹平滑及起始点与终止点速度、加速度及加加速度为零，之后采用基于遗传学原理的多目标优化算法NSGAII对时间与能耗进行优化，根据Pareto解集选择最优解，并针对一种3自由度重载机器人对提出的算法进行仿真，验证了该方法的可行性。
本文是国家自然科学基金项目，项目编号51075086。
机器人轨迹规划是指根据一定规则和边界条件产生一些离散的运动指令作为机器人伺服回路的输入指令。
规划函数至少需要具有位置指令两阶导数连续，速度指令一阶导数连续，从而可以保证加速度信号连续，加加速度信号有界。
不充分光滑的运动指令会激起由于机械系统柔性所产生的谐振，在产生谐振的同时，轨迹跟踪误差会大幅度增加，谐振和冲击也会加速机器人驱动部件的磨损甚至损坏[1]。
哈工大2010机电学院拟录取名单
2010.3.28
直攻博型
1 2 3 4 5 6 7 8 座位号01105 座位号01022 座位号02098 座位号02060 座位号04119 座位号03084 座位号04098 座位号01051 吴金明 何小龙 胡叶广 凡银生 郑庭 任鑫 张学良 郦羽 153.2 136.1 170.8 162.5 148.4 144.2 160.5 115.9 54.75 64 71 53.5 71 56 59.5 62 415 415 367 377 370 376 352 415 622.95 615.1 608.8 593 589.4 576.2 572 592.9
34 35 36 37 38 39 40
座位号02044 座位号04108 座位号03006 座位号02081 座位号04031 座位号04081 座位号03083
陈伟 赵近川 李斌 郭岳 魏小莉 张二伟 任立宇
160.6 152.2 137.9 158.4 151.5 146.2 124.9
63.5 57.5 68.5 70.5 71.75 57.75 50.5
学术型
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 座位号01111 座位号02010 座位号01092 座位号01024 座位号02009 座位号01027 座位号02020 座位号01100 座位号01054 座位号02007 座位号02118 座位号01088 座位号01060 座位号04022 座位号01009 座位号01106 座位号01063 座位号01042 座位号01015 座位号04086 座位号02015 座位号02021 肖勇 张凯 王其福 何玉松 张惠萍 黄永逸 赵磊 吴超 廖志荣 张晨峰 李国 田文兰 刘润兵 王文琪 邓健 吴龙生 刘伟涛 李萌 盖晓晨 张坤 张向前 赵玺 170.5 171 171.8 166.8 168.3 168.5 170.2 163.5 160.7 153.2 170.1 164 164.8 165.2 158.9 153.7 151.5 151.7 144.2 159.5 145 143.2 72 70.5 68.5 70.5 67.5 67 65 71 72 72 68 59 57 73.5 62.25 67 67 62 68.5 66 64.5 65.75 415 415 415 415 415 415 415 415 415 415 401 415 415 398 415 415 415 415 415 401 415 415 657.5 656.5 655.3 652.3 650.8 650.5 650.2 649.5 647.7 640.2 639.1 638 636.8 636.7 636.15 635.7 633.5 628.7 627.7 626.5 624.5 623.95
哈尔滨工业大学第五届四次教职工代表大会
哈尔滨工业大学第五届四次教职工代表大会代表名册（按姓氏笔画为序）2014年3月27日航天学院代表团：（代表29人，列席代表34人，合计63人）团长：王军副团长：曹喜滨秘书：张淑娟代表：丛明煜于开平马晶马峰王军王荣国王秋生王常虹田浩卢鸿谦刘晓为齐乃明许天舒孙毅孙兆伟李晖李传江杨桅陈兴林陈伟平陈德应孟松鹤赵永蓬段广仁钱玉恒曲法义曹喜滨曹登庆赫晓东列席代表：于欣马克茂马杰方勃王南王强王聪王春晖曲伟孔宪仁吕志伟杨旭东冷劲松张伟张莉（女）张宇峰张迎春范志刚赵阳姚宝权杨明来逢昌何朕（女）何伟明荆武兴耿云海徐国栋徐敏强郭继峰崔祜涛曾鸣曾庆双谭惠丰樊久铭电子与信息工程学院代表团：（代表8人，列席代表39人，合计47人）团长：张爱红副团长：顾学迈秘书：尹立一代表：王钢吴芝路邱景辉张中兆张爱红（女）郑薇（女）顾学迈徐玉滨列席代表：马永奎王学东尹立一尹振东邓维波田日才权太范任广辉刘宁庆刘晓锋刘梅许荣庆杨强吴少川吴群邹斌位寅生谷延锋沙学军沈一鹰张宁张庆祥张钧萍张晔陈立甲周共健宗成阁孟维晓赵彬赵洪林赵雅琴（女）姜义成袁业术郭庆宿富林傅佳辉谢俊好谭学治冀振元机电工程学院代表团：（代表31人，列席代表31人，合计62人）团长：陆念力副团长：赵杰秘书：赵宇明代表：于丽明（女）王扬王广林付宜利包钢邢忠文吕广明吕德生任秉银闫永达闫纪红（女）孙涛李松晶（女）李瑞峰杨利芳杨福春吴佩年宋宝玉张广玉张庆春陆念力陈月华（女）陈照波赵冰（女）赵杰赵宇明（女）赵学增栾英艳（女）高海波程建华蔡鹤皋列席代表：王刚王妍（女）王瑜王广怀王振龙王波王景贺（女）王黎钦付雁平丛大成许宏光杜志江李建广杨立军杨晓冬（女）吴伟国迟关心张飞虎陈明陈明君金明河胡富强侯珍秀（女）姜力姜生元姜洪洲郭丰郭永丰韩秀琴（女）富宏亚谢涛材料科学与工程学院代表团：（代表17人，列席代表22人，合计39人）团长：耿林副团长：苑世剑秘书：张弛代表：丁宏升马欣新方洪渊田竟刚铁闫久春李洪涛吴士平吴宜勇张杰（女）张弛张东兴苑世剑胡小石（女）胡连喜姜龙涛（女）耿林列席代表：王亚明王金忠方海涛朱景川刘钢刘文博刘会杰刘祖岩孙剑飞杜之明吴昆何鹏何景山张广军郑明毅单德彬费维栋夏红高洪明董尚利薛祥魏尊杰能源科学与工程学院代表团：（代表8人，列席代表12人，合计20人）团长：张桂芬副团长：赵广播秘书：刘贺慧代表：王庆超刘林华刘贺慧（女）李炳熙张桂芬（女）赵广播姜宝成谈和平列席代表：于达仁王洪杰高继慧刘占生李凤臣吴少华何玉荣（女）宋彦萍（女）张昊春陈浮苑颖（女）董士奎电气工程及自动化学院代表团：（代表16人，列席代表38人，合计54人）团长：孙雪副团长：彭喜元秘书：丁惠敏代表：丁惠敏（女）王明彦王淑娟（女）叶东孙雪（女）李岩松杨世彦佟为明邹继斌张毅刚崔淑梅（女）彭喜元蒋秀珍（女）程树康谭久彬戴景民列席代表：王卫（女）王晓明王铁成付平冯勇朱春波刘俭刘丽华（女）刘宛予刘晓胜孙力孙金玮孙晓刚李成伟李志民李铁才杨春玲（女）杨贵杰吴红星邹丽敏（女）宋立伟张世平张德龙尚静（女）岳慧颖（女）金鹏周苏荃（女）郑萍（女）赵永平贲洪奇俞洋袁峰萧鹏梁慧敏（女）寇宝泉彭宇翟国富魏国理学院代表团：（正式代表17人，列席代表33人，合计50人）团长：邢大伟副团长：吴林志秘书：张博强任哲（女）正式代表：王勇邢大伟孙秀冬（女）杨延强吴林志吴晓宏张宇张池平陈刚金美花周忠祥赵远赵海发韩喜江强亮生薛小平霍雷列席代表：王锐（女）王玉晓王兴涛付永强邢宇明吕喆吕天全刘树田李欣李俊庆李涥飞李容录杨玉林吴勃英（女）张锐张卫宁张传义张治国张学如陈历学郑宝东孟祥丽（女）赵景军胡立江侯春风姜泽辉顾大明唐冬雁（女）曹文武隋郁蒋卫华（女）韩波魏俊杰经济与管理学院代表团：（代表12人，列席代表９人，合计21人）团长：鞠晓峰副团长：于渤秘书：黄欣卓代表：于渤王洪（女）王春霞（女）王要武王福胜田也壮朱洪文米加宁孙开锋张莉（女）惠晓峰鞠晓峰列席代表：叶强冯晋冯玉强（女）孙垠李良宝陈健黄欣卓（女）梁大鹏薛小龙人文与社会科学学院代表团：（代表7人，列席代表1人，合计8人）团长：陈松副团长：杨韬秘书：高献忠代表：尹海洁（女）付丽（女）李鹏雁（女）杨韬陈松徐奉臻（女）高献忠列席代表：钟晓兵土木工程学院代表团：（代表8人，列席代表15人，合计23人）团长：邹超英副团长：范峰秘书：张鹏程代表：王凤来吴斌邹超英张鹏程范峰周广春徐鹏举凌贤长列席代表：马云飞王政王玉银王震宇支旭东关新春吕大刚汤爱平李强陈剑武岳范征宇赵亚丁郭安薪曹正罡市政环境工程学院代表团：（代表12人，列席代表9人，合计21人）团长：袁一星副团长：崔福义秘书：马春艳（女）代表：马放马世君马春艳（女）王鹏祁佩时孙慧丽（女）李欣赵加宁（女）南军袁一星崔福义韩新磊列席代表：孙凯苏庆辉张建利陈忠林范洪波赵庆良姚杰高大文董霖（女）建筑学院代表团：（代表9人，列席代表10人，合计19人）团长：安学敏副团长：白玉蓉（女）秘书：杨莉（女）代表：白玉蓉（女）安学敏孙澄刘大平吕飞（女）杨莉（女）邹广天张姗姗（女）林建群列席代表：刁立成王绍玉刘晓光张伟明邵龙周立军赵运铎赵晓龙徐洪澎黄锰交通科学与工程学院代表团：（代表6人，列席代表11人，合计17人）团长：吴国芳（女）副团长：侯相琛秘书：张爱书（女）代表：王德军杨福祺吴国芳（女）张爱书（女）侯明昊侯相琛列席代表：马松林王宗林冯德成孙国芳（女）吴思刚张亚平张连振孟祥海姬玉华葛勇谭忆秋（女）计算机科学与技术学院、软件学院代表团：（代表13人，列席代表13人，合计26人）团长：赵铁军副团长：王亚东马培军秘书：张宏贾岩（女）代表：马培军王亚东刘挺李建中张宏莉（女）赵铁军赵德斌姜守旭姚鸿勋（女）秦兵（女）贾岩（女）唐降龙韩纪庆列席代表：牛夏牧左德承朴松昊邬向前刘宏伟苏小红（女）李秀坤（女）张宏陈慧鹏战德臣郭茂祖黄虎杰童志祥法学院代表团：（代表2人，列席代表3人，合计5人）团长：孟繁东秘书：韩颖代表：孟繁东赵海峰列席代表：郭丹（女）高立忠韩颖（女）化工学院代表团：（代表5人，列席代表9人，合计14人）团长：姜兆华副团长：黄玉东秘书：吴宁代表：甘阳安茂忠岳会敏姜兆华黄玉东列席代表：尹鸽平（女）龙军刘丽（女）吴宁（女）宋英（女）孟令辉高云智韩晓军熊岳平食品科学与工程学院代表团：（代表4人，列席代表5人，合计9人）团长：姜华（女）副团长：张兰威秘书：张继峰代表：马莺（女）张兰威张继峰姜华（女）列席代表：卢卫红（女）杜明杨鑫单毓娟（女）徐德昌外国语学院代表团：（代表14人，列席代表23人，合计37人）团长：李彦平（女）副团长：傅利（女）秘书：徐万林代表：王立众史冰岩（女）刘颖（女）刘克东刘晓丹（女）李小红（女）李彦平（女）杨雪（女）杨莉萍（女）邱颖（女）陈维民周之南（女）祝玉深傅利（女）列席代表：王立欣（女）王祥玉王景惠田强（女）乔梦铎刘长远孙维晶（女）李文戈李景艳（女）李慧杰（女）杨丽萍（女）宋莉（女）李洁红（女）张谨（女）张学军林丽（女）金晓玲（女）侯晓玉（女）黄芙蓉（女）常梅（女）韩光韩晓慧（女）谢春艳（女）体育部代表团：（代表6人，列席代表7人，合计13人）团长：李征宇副团长：王珂秘书：孟述代表：王珂王国滨关亚军李征宇孟述柳洪涛列席代表：陶永纯左斌吕岩李兴汉李延亭张宝军蒋强生命科学与技术学院代表团：（代表3人，列席代表9人，合计12人）团长：李钰（女）秘书：丁玉青（女）代表：田维明李钰（女）魏力军（女）列席代表：杨谦杨焕杰吴琼（女）宋金柱岳磊胡颖黄志伟鹿敏（女）喻庆勇校部机关代表团：（代表102人，列席代表38人，合计140人）团长：何维民副团长：李仁福秘书：郭玉宝代表：丁雪梅（女）才巨金于光（女）于洋（女）于力军于洪波万晶（女）马争朝（女）邓宗全王小唯王树权王树国王晓丹（女）王晓东王铁成王福平代成琴（女）卢长发宁岩（女）田振辉任晓萍（女）刘玉会刘勇（女）刘雁斌刘颖矛孙和义孙娇梅（女）孙雪梅（女）任南琪安实曲福忠毕远强何维民何晶（女）吴松全吴林吴绍春张国宏（女）张淑娣（女）张雅茹（女）张楠李仁福李东彪李旦李明江李晓红（女）李爱军李敬伟李新美（女）李滨杨春雷（女）杨晓明杨瑞玮（女）汪树斌陈晶（女）陈蕊（女）陈霖周玉周志新周国华（女）和振远孟庄孟炎（女）范洪波范轶金英爱（女）侯育杰姜玲（女）赵振文赵晓东赵航唐淑琴（女）夏辉徐阳徐滨（女）徐晓飞徐殿国栾斯洋耿小兵郭斌郭玉宝郭君巍郭迎化郭健民（女）郭涛（女）顾建政高会军高栋梁迎春梁亚囡（女）盖遵彬彭远奎董淑菊（女）谢大纲韩杰才韩东江韩伟韩淑红（女）甄良虞塞军慕永国臧永军列席代表:于游马广富王永志王宏王秀蘅（女）王秋菊（女）卢琇（女）刘伟刘培香（女）孙文友曲铁军曲维明朱丹阳宋平（女）张军张剑英张鲁进张颖李阳李秀兰（女）李垚李笑杨彬苏功臣陈永祥周善宝郑明东段广仁郝春雷（女）康君曹云峰盖遵彬董永苹（女）谢鸣雷晓蓉（女）翟长海樊志新戴泽韬科学与工业技术研究院代表团：（代表10人，列席代表30人，合计40人）团长：付强副团长：张洪涛秘书：王莉娜（女）代表：王常虹孔大正冉启文付强曲成刚刘绍琴（女）刘浩哲孙克宁张洪涛夏吾炯列席代表：于光（女）马闯王欣王广飞王明新王晓林（女）王莉娜（女）申杰（女）田维全史雷吕辛刘光惠江洪伟孙建敏（女）李立毅李精一李宏宇吴洪兴冷雪松林凯峰周伟星郑世先赵美玉（女）胡平安贺强耿庆峰盛利路忠峰赵轶杰赵伟本科生院代表团：（代表5人，列席代表13人，合计18人）团长：邵兵副团长：沈毅秘书：史宁代表：王立欣齐晶瑶（女）沈毅邵兵梁宏（女）列席代表：丁刚史宁（女）任源（女）刘涛刘鹏李飞（女）李海峰杨海杨华靖（女）吴菊花（女）张强赵希文姜永远离退休处代表团：（代表2人，列席代表5人，特邀代表15人，合计22人）团长：孙文博副团长：宋晖秘书：彭英丽（女）代表：孙文博宋晖列席代表：王茹菊（女）刘景远闫秀丽（女）孙闽玉（女）彭英丽（女）特邀代表：冯思刘铮（女）刘凤举许耀铭肖凌云吴应龙李纯良李海山宋江帆（女）宋振文陈文斌阎舜勉（女）胡俊新袁礼周强金龙建筑设计研究院代表团：（代表9人，列席代表5人，合计14人）团长：乔世军秘书：焦洋代表：乔世军孙建波李丽艳（女）李晓东范浩金玮涛姜昊梅洪元焦洋列席代表：付本臣何林张小冬（女）陈剑飞（女）魏洪林后勤集团代表团：（代表41人，列席代表28人，合计69人）团长：张凤淼副团长：朱兆军秘书：陈博杰代表：王宝成尹桂英（女）石玉明史洪锋付岩（女）冮蕾（女）朱兆军刘占凯刘克英（女）刘佩有齐宏（女）闫保新米荣（女）孙静（女）孙强胜孙精力李存有李英顺（女）邱霜（女）张军张青（女）张波（女）张凤淼张世玲（女）张振东范强周涛单燕（女）周东臣周宝清屈崇祥赵海成原国平凌明道高代远高起瑞黄爱东韩薇（女）廉洪波熊百刚滕云（女）列席代表: 于哈娜（女）王立滨王宝林王宛晰尹庆奎付敬文吕红娟（女）朱红蕾（女）刘振勇闫永学孙博（女）纪录李莉（女）吴艳杰（女）何恩富张冬梅（女）陈胜军周军（女）周玉娟（女）周洪富郝晶（女）柴延同高景丽（女）唐莹（女）黄丽虹（女）梁尔新董文治樊庆银代表团名称：产业工委代表团（正式代表24人，列席代表37人，合计61人）团长：徐众信副团长：刘玉山杨庆海崔国珍（女）秘书：孙薇正式代表：王亚非王庆龙王明秀白山曲建奇任越英（女）刘玉山刘佰华（女）刘嘉侃孙薇（女）孙连嵩李艳文（女）杨庆海何景红（女）张炀（女）陈岩（女）陈守权范春强金霄徐众信黄菊英（女）崔国珍（女）程东明解金炜列席代表：王刚王力王彬王丽艳（女）卞洪斌尹继荣史艳红（女）曲辉吕毓彬朱晓华（女）任波（女）刘光明刘培杰许有良孙文英（女）孙世强孙志华（女）李夜明宋君哲迟荣盛张彩辉武文利（女）尚昊金松奎金奎勇赵文斌荆玉玺侯晓芳（女）钱晓红（女）徐秀珍（女）徐艳华（女）高春芝（女）陶永纯常宏谭杰穆乃旺魏淑芝（女）。
电火花加工脉冲电源研究现状与发展趋势
针对传统电火花加工脉冲电源使用的缺点和局限性， 介绍了当前电火花加工脉冲电源的研究现状 脉冲电源 4 电火花加工4 发展趋势 & 文章编号 * ’""$:)%)’ 0 !""! 1 "%:’):"%
和新的发展趋势， 并对几种新型脉冲电源的研究和应用进行了分析。 & 中图分类号 * 56--’； 578’/ & 文献标识码 * 9
! 电火花加工脉冲电源的研究现状及发展 趋势
传统形式的电火花加工脉冲电源，如：弛张式 可控硅脉冲电源等虽然在某些场合有 +, 脉冲电源， 应用，但是已经不能完全满足加工的一些要求。随 着电力电子技术、计算机控制技术的发展以及现代 控制理论的不断丰富，电火花加工脉冲电源技术也 得到了很大的发展。出现了许多新型的脉冲电源和
图#
哈尔滨工业大学开发的节能电火花加工脉冲电源 , - .
同时，日本三菱电机公司推出了该公司研制的 数控电火花 56 系列成型机的标准配置 7& 88 脉冲 电源。该脉冲电源在保持了优良加工性能的基础 上， 也大幅度降低了电能的消耗， 电能利用率提高到 了接近 *"+ 的水平。 日本沙迪克公司也开发了无电 阻节能型数控脉冲电源 )9# 1 )9#"。 国外厂家对节能式无电阻脉冲电源的研究比较
间隙并联两个供电回路： 一个为高压脉冲回路； 另一 个为低压脉冲回路。 电感 )# 的电感电流是电流闭环 控制系统的被控量，由电流闭环 &’( 控制机制实 现峰值电流、 脉宽、 脉间可调的脉冲电流输出， 用来 蚀除金属。该脉冲电源因使用储能元件电感代替限 流电阻而实现电能利用率的显著提高， 可达到 *"+ 左右 , - . 。 在国外，瑞士阿奇公司也开发研制了 /00 型脉 冲电源， 它是应用于慢走丝线切割的脉冲电源， 脉冲 峰值电流大，脉宽窄。该脉冲电源的最大特点是线 路结构十分简单， 没有能耗限流电阻， 提高了电能利 用率， 成本低， 体积只有原来的 # 1 #"。另外， 设置了 充电调节电路， 多余电能可以反馈给直流电源， 防止 电路产生过电压 , ! . 。
机械手空间圆弧位姿轨迹规划算法的实现
机械手空间圆弧位姿轨迹规划算法的实现任秉银;梁兆东;孔民秀【摘要】To improve the arc trajectory planning accuracy of manipulators passing the non-collinear three-points,a new approach for the manipulators＇ position planning and orientation planning is presented by using homogeneous matrix and quaternion respectively.For the position planning,the central angle of the arc in space is normalized,the positions of interpolation points are planed according to the smooth angular velocity curve and represented by homogeneous matrix,all the interpolation points are on the demanded arc.By using circular blending quaternion curve and a piecewise rational cubic spline together,a C2 continuous orientation path which smoothly interpolates the given sequence of the manipulators positions is obtained.Simulation example shows that the presented planning approach for position and orientation can guarantee the end trajectory precision of manipulator,and can be applied to the trajectory planning of the manipulators with high accuracy requirement.%为提高机械手的空间圆弧作业任务的轨迹精度,提出采用齐次矩阵和四元数法分别进行位置和姿态的轨迹规划方法.对于位置规划,先对空间圆弧所在平面的圆心角做归一化处理,再按照平滑角速度曲线规划位置轨迹上的插值点,并用齐次矩阵表示插补点的位置,保证了插补点的位置始终在所求圆弧上.姿态规划采用四元数圆弧曲线函数以及分段三次有理插值保形样条函数实现C2连续的姿态轨迹.算例验证表明,提出的位姿规划方法能够保证机械手末端执行器的轨迹精度,在位置精度及姿态平稳过渡有较高要求的机械手的实际应用方面有推广价值.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2012(044)007【总页数】5页(P27-31)【关键词】机械手;空间圆弧;位置轨迹规划;姿态轨迹规划;四元数曲线【作者】任秉银;梁兆东;孔民秀【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP242焊接、喷涂、装配和微操作等生产作业中广泛使用的机械手的末端执行器经常需要沿特定空间圆弧轨迹进行作业，可见空间圆弧是机械手任务空间作业轨迹的核心元素.高精度及平滑过渡的机械手空间圆弧轨迹的位姿规划的插补算法是保证机械手的末端空间圆弧轨迹精度的重要前提.对于空间圆弧轨迹的位置规划，文献［1］提出在任务空间中采用圆心角的线性插补实现空间圆弧插补的方法;文献［2］采用带误差上限的多段直线来逼近实际的圆弧;文献［3］采用修正的直线插补法以便于使所有的插补点都能落在圆弧上.上述两种采用直线逼近圆弧轨迹的位置插补方法理论上均存在偏差.在描述机械手姿态时，欧拉角和旋转矩阵存在万向节锁死、插值困难等缺陷，而四元数不存在这些缺陷，且与旋转矩阵相比，四元数在计算效率和占用计算机存储空间方面更有优势［4］.单位四元数q的集合是R3中的旋转变换群SO(3)，所以姿态规划问题可以转化为在S3空间中构造单位四元数曲线［5］.文献［6］描述的三次Bézier四元数曲线，文献［7］采用的 Hermit插值，以及文献［8］提到的Squad的规划方法都只满足C1连续.文献［9］提出的方法虽满足任意阶连续，但该方法并没有封闭解，而且会生成2i－1个中间点(i∈N+).文献［10］中的四元数圆弧能够克服两四元数圆弧曲线的连接处产生大的角加速度或者大的转矩的缺点，使两圆弧在连接处能够光滑过渡，使用2k－1次多项式满足了Ck连续性.空间圆弧作业任务在实际插补过程中经常需要同时满足给定点的位置和姿态要求，因此作业任务前需给定空间不共线3点的齐次坐标(包括3点的旋转矩阵和空间位置坐标).本文提出对空间圆弧在其所在平面内对应的圆心角做归一化处理，并采用平滑的S 型加减速曲线进行角速度规划，采用齐次矩阵表示插补点的位置.采用四元数描述机械手末端的姿态，并通过单位四元数圆弧曲线函数以及分段三次有理插值保形函数共同实现C2连续的姿态轨迹，从而有效解决了姿态的平滑调整问题，为机械手高质量完成作业任务奠定了基础.在基坐标系下给定三维空间中任意不共线的3 点Pe(xe，ye，ze)、Pm 和Ps，由该3 点确定的空间平面M1的方程表示为:Ax+By+Cz+D=0.设PePm的垂直平分面为M2，PmPs的垂直平分面为M3，则M1、M2、M3的平面方程及交点P0(x0，y0，z0)均可参照文献［1］中的方法求得，此交点P0即为Pe、Pm和Ps 所确定的空间圆弧的圆心，进而可求出该圆弧的半径r.以P0为原点建立圆弧所在平面的坐标系P0-UVW，令 U 轴的方向为，则 U 轴在基坐标系内的方向余弦为令W轴方向为，则W轴在基坐标内的方向余弦为式中:V轴方向可由右手法则确定，其方向为ο=a × n，令p= ［x0 y0 z0］T，则空间圆弧自身的坐标系与基坐标系之间的变换矩阵为由变换矩阵T可将基坐标系内的空间圆弧转化为P0－UVW坐标系下的UV平面内的圆弧(如图1).令基坐标系内的任意一点P的齐次坐标为［x y z1］T，则P点在P0－UVW坐标系的坐标设为［x1 y1 z1 1］T，根据文献［11］，有针对平面圆弧所对应的角位移做归一化处理，且令各插补点对应的圆心角归一化后的参数为λ(i)，并采用S型加减速曲线对圆弧的角位移进行规划，确定插补点位置.1.3.1 插补方向在实际机械手的空间圆弧的任务操作中，圆弧一般具有确定的插补方向，因此本文约定在P0-UVW坐标系中UV平面内逆时针方向为其插补方向，即由Pe到Pm再到Ps的圆弧始终为逆时针圆弧.1.3.2 插补角的大小如图1所示，设由式(1)计算出空间3点Pe、Pm、Ps在P0-UVW坐标系下的对应点坐标为P1=(x1，y1，0)，P2=(x2，y2，0)，P3=(x3，y3，0).在P0－UVW坐标系的UV平面内总插补角为同时可求出p1、p2在P0-UVW坐标系下的平面内夹角为1.3.3 插补次数的确定由插补角的大小以及所采用S型加减速曲线确定插补的总时间t.本文考虑到工业机械手的精度及易于实现等要求，采用定时插补且插补周期为Ts，则总的插补次数为:同理，可由式(3)求得θ12，进而求得由P1到P2的插补次数N12.1.3.4 插补点的坐标在P0-UVW坐标系的UV平面内圆弧上各插补点的坐标为则插补点在基坐标系内的坐标为姿态的旋转变换可以采用单位四元数描述:机械手末端执行器姿态的三维矢量绕单位轴n1旋转2β可表示为原姿态所对应的单位四元数乘以单位四元数即将单位四元数表示为形如 q= ［s，(a，b，c)］的形式，则式中s、a、b、c与q= ［cos β，n1sin β］的对应关系为同一旋转变换可用单位四元数或姿态矩阵分别表示，且两者有明确的对应关系.与单位四元数q= ［s，(a，b，c)］对应的姿态变换矩阵为设机械手末端姿态矩阵为与之对应的单位四元数可表示为其中 s1、a1、b1、c1 表达式如下:2.2.1 四元数圆弧曲线插值函数利用式(6)将Pe、Pm、Ps这3点给定的姿态矩阵转换为与其对应的单位四元数±q1、±q2、± q3，在八组数据中选取一组 q1、q2、q3［10］.根据文献［10］设T1为将S3∈R4中的点转换到R3空间中的3×4矩阵(T1是由q1、q2、q3和R4的原点确定的4×4正交矩阵，将R4中的点投射到R3空间，T1中存在冗余项，故文献［10］提取T1前3行使T1成为3×4矩阵即可满足要求，以下同理);为R3空间中的圆转换为R2平面中圆的2×3矩阵，为R3空间圆的圆心;S为R2平面中圆转化为R2平面中单位圆的2×2矩阵;设在单位圆上与 q1、q2、q3相对应的点为，按照式(2)和(3)方法计算出、对应圆心角α12，、对应圆心角α13，并设R2中单位圆插值圆心角为α(t)，于是可得S3空间中的四元数圆弧曲线C的表达式为对式(7)求导(给定邻近3点的姿态矩阵为定值，对应四元数也为定值，则，S 均为定值)，可得机械手姿态实际的角速度为为R2平面圆的半径)，同样C的各阶导数均由α(t)的各阶导数决定，α(t)满足C2连续则 C满足C2连续.2.2.2 四元数圆弧曲线参数的有理插值函数机械手位置插补采用定时插补，为了同时满足给定点的位置和姿态要求，则位姿插补同步进行.取机械手位置插补的次数N、N12，可得机械手姿态插补的分段时间为即在时间［0，t1］内完成由0 到α12，在［t1，t2］内完成由α12到α13.机械手在空间圆弧的姿态插补的始末两点应有一定的速度，设α'(t)为ω(实际机械手控制应将要求的姿态速度转化为ω)，即求函数α(t)使其满足以下条件:为使α(t)满足以上条件，参照文献［12］构造分段三次有理插值单调保形函数. 令α1= α(0)，α2= α(t1)，α3= α(t2)，给定始末两点的导数值为d1=α'(0)，d3=α'(t2)，满足单调保形充分条件的d2(α'(t2))由式(8)求得［12］.其中，ak、bk、ck可由 hk、Δk求得，hk为自变量的间距，Δk为差商;由文献［12］分析可知其隐含条件为dk＞0，但是文献中方程(8)并不能保证所求的解为正值.文献［12］中有理插值函数的C2连续的条件所推得等式为其中，wk、vk的具体表达式参照文献［12］.当式(8)所求的解d2为负值时，取其绝对值并不能满足等式(9)，此时取d2为相对于d1、d3正的无穷小，等式(9)成立，即满足C2连续的条件，同时也满足d2＞0.通过上述方法可以求得分段三次有理插值单调保形函数α(t)，且分段函数［12］表示为:取ti=i·Ts，i=1，2，3，…，N.将ti代入上述分段函数可以得到α(ti)，i=1，2，3，…，N.将α(ti)代入式(7)可求得q(i)为C2连续的单位四元数圆弧曲线表示的姿态插值离散点的函数值.目前大多数机械手在其运动卡的控制模式下的正逆解程序是依照DH法建立的关节坐标系，并采用齐次矩阵表示关节之间的相应变换关系，因此需将上述得到表示插补点姿态的四元数转化为齐次坐标矩阵，即将q(i)由式(5)转化为对应的齐次矩阵Trot(i)，并设将由式(4)得到的P(1∶4，i)和式(10)得到的Trot(i)联立可得所有插补点的齐次坐标如下:其中 i=1，2，3，…，N.大部分的机械手为关节机械手，在实际应用中驱动的是各个关节.因此，将上述方法得到的齐次坐标通过机械手的逆运动学求得逆解，即转化为相应的关节坐标，然后通过驱动器驱动相应的关节转到一定的角度使机械手末端到达所要求的位姿.对于各个关节，其自身插补点之间的插补运动，应依据机械手自身的精度等要求采取三次或者五次样条曲线连接插补，进而完成机械手任务空间的圆弧规划.基于MOTORMAN－SK6弧焊机械手的几何参数，在matlab上进行了仿真实验.采用本文的机械手圆弧位置规划方法使得机械手正逆解之后所求得的插补点都在所求圆弧上(如图(2))，保证其位置的插补精度(图中3个长三维坐标序列的原点为给定Pe、Pm和Ps的空间位置，坐标序列本身为给定旋转矩阵对应的动坐标系.图中实线为Pe、Pm和Ps所确定的圆，三维坐标序列的坐标原点为运行机械手正逆解程序后所求得的插补点位置，三维坐标序列描述了姿态的渐变情况).由给定Pe、Pm、Ps这3点的姿态矩阵转化后的四元数和位置规划传递给姿态控制参数N、N12，并设定四元数圆弧曲线参数ω为单位速度1，控制机械手姿态的四元数圆弧曲线的参数为角位移α(t)，以及对应的角速度α'(t)和角加速度α″(t)，其曲线仿真结果分别如图3～5所示.由图(5)看出α(t)满足C2连续，由2.2.1小节的结论可知，α(t)满足C2连续则C满足C2连续，进而保证姿态插补的C2连续.1)本文的算法不仅能满足空间圆弧轨迹的位置精度，而且在姿态规划方面能够保证机械手姿态的C2平滑过渡，为机械手的控制及驱动提供了有效的算法，具有普遍适用的意义.2)本文的算法通过修改可以应用在空间任意指定路径点间位姿两方面的轨迹规划，具有推广价值.【相关文献】［1］吴镇炜，谈大龙.机械手空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法［J］.机器人，1999(1):8－11. ［2］陈国良，黄心汉，王敏.机械手圆周运动的轨迹规划与实现［J］.华中科技大学学报，2005，33(11):63 －66.［3］叶伯生.机械手空间三点圆弧功能的实现［J］.华中科技大学学报，2007，35(8):5 －8. ［4］FUNDA J，TAYLOR R H.On homogeneous transforms，quaternions and computational efficiency ［J］.IEEE Transactions on Robotics and Automation，1990，6(3):382－388.［5］GALLIER J.Geometric methods and applications:for computer science and engineering［M］.2nd Edition.New York:Springer Verlag，2011:281 －300.［6］SHOEMAKE K.Animating rotation with quaternion curves［J］.Computer Graphics，1985，19(3):245 －254.［7］NAM K W，KIM M S.Hermite interpolation of solid orientations based on a smooth blending of two great circular arcs on SO(3)［C］//Computer Graphics:Development in Virtual Enviroments.lLeeds，UK:［s.n.］，1995:171－183.［8］DAM E B，KOCH M，LILLHOLM M.Quaternions，Interpolation and Animation［R］.［S.l.］:University of Copenhagen，1998.［9］PLETINCKX D.Quaternion calculus as a basic tool in computer graphics［J］.Visual Computer，1989，5(1):2－13.［10］KIM M S，NAM K W.Interpolating solid orientations with circular blending quaternion curve［J］.Computer-Aided Design，1995，27(5):385 －398.［11］蔡自兴.机器人［M］.2版.北京:清华大学出版社，2009:25－27.［12］SARFRAZ M.A rational cubic spline for the visualization of monotonic data［J］.Computers ＆ Graphics，2000，24(4):509－515.。
哈尔滨工业大学2015年博士研究生工程博士资格审核通过名单
工业机器人姿态规划及轨迹优化研究
Candidate： Supervisor： Academic Degree Applied for： Speciality： Affiliation： Date of Defence： Degree-Conferring-Institution：
Ji Chen Associate Prof. Kong Minxiu Master of Engineering Mechanical Engineering School of Mechatronics Engineering June, 2013 Harbin Institute of Technology
- II -
哈尔滨工业大学工程硕士论文
equivalent equation constrains. Then the optimal problem was rewritten as SOCP problem and solved with SOCP solver SeDuMi. The comparsion with optimal problem without smooth constrains shows that the optimal result are smooth enough for motion. Keywords: Low-payload industrial robot,motion planning , orientation planning, unit quaternion, time optimal smooth trajectory planning
- III -
哈尔滨工业大学工程硕士论文
目 录
摘 要 ....................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................. II 第 1 章 绪论 ............................................................................................................. 1 1.1 课题研究背景以及意义 ............................................................................ 1 1.2 国内外研究现状及分析 ............................................................................ 2 1.2.1 机器人运动规划综述 ............................................................................... 2 1.2.2 机器人轨迹优化综述 ............................................................................... 5 1.3 本文主要研究内容 ................................................................................... 8 第 2 章 6 自由度弧焊机器人系统建模 ................................................................. 10 2.1 机器人运动学模型 ................................................................................. 10 2.2 机器人姿态表达 ..................................................................................... 13 2.2.1 余弦矩阵 ................................................................................................ 13 2.2.2 欧拉角 .................................................................................................... 13 2.2.3 单位四元数 ............................................................................................ 15 2.3 机器人动力学模型分析 .......................................................................... 18 2.4 模型验证 ................................................................................................ 20 2.5 本章小结 ................................................................................................ 22 第 3 章 基于单位四元数的姿态插补算法 ............................................................ 23 3.1 单位四元数空间与欧式空间的转化 ........................................................ 23 3.2 两个姿态间的插补算法 .......................................................................... 25 3.2.1 正弦加加速度规划算法 ........................................................................ 27 3.2.2 两个姿态插值算法应用实例 ................................................................ 30 3.3 多姿态间 C2 连续插补算法 .................................................................... 37 3.3.1 球面插补曲线的构造 ............................................................................ 37 3.3.2 多姿态间插补算法应用实例 ................................................................ 39 3.4 本章小结 ................................................................................................ 41 第 4 章 基于时间近似最优的光滑轨迹优化研究 ................................................ 42 4.1 优化模型的建立 ..................................................................................... 42 4.1.1 优化模型的约束条件和目标函数 .......................................................... 42 4.1.2 参数空间下的时间最优模型 ................................................................. 43 4.2 时间近似最优光滑轨迹优化方法 ............................................................ 45 4.2.1 基于三次 B 样条的光滑性约束 ............................................................. 46
并联机器人研究的进展与现状
文章编号 2 2 2并联机器人研究的进展与现状Ξ陈学生陈在礼孔民秀哈尔滨工业大学机械电子工程教研室哈尔滨摘要 并联机器人是一类全新的机器人 它具有刚度大!承载能力强!误差小!精度高!自重负荷比小!动力性能好!控制容易等一系列优点 在 世纪将有广阔的发展前景∀本文根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展以及尚未解决的问题进行了阐述∀关键词 并联机器人 运动学 动力学中图分类号 ×° 文献标识码ΡΕΧΕΝΤΔΕςΕΛΟΠΜΕΝΤΑΝΔΧΥΡΡΕΝΤΣΤΑΤΥΣΟΦΣΤΕΩΑΡΤΠΛΑΤΦΟΡΜΡΕΣΕΑΡΧΗ≤ ∞ ÷∏ 2 ≤ ∞ 2 2¬ ∏ΜεχηανισμΕλεχτρονιχΕνγινεερινγσπεχιαλτψ ΗαρβινΙνστιτυτεοφΤεχηνολογψΑβστραχτ × √ ∏ ∏ ≥ • ∏ ∏ ∏Κεψωορδσ1引言 Ιντροδυχτιον并联机器人是一类全新的机器人 它具有刚度大!承载能力强!误差小!精度高!自重负荷比小!动力性能好!控制容易等一系列优点 与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系 因而扩大了整个机器人的应用领域∀并联机器人可以作为航天上的飞船对接器!航海上的潜艇救援对接器 工业上可以作为大件的装配机器人!精密操作的微动器∀近年来还研究将它用作虚拟 轴加工中心 以及毫米级的微型机器人等 可以预见这类机器人在 世纪将有广阔的发展前景∀它的复杂的机构学问题属于空间多自由度多环并联机构学理论这一新分支 这项理论是随着并联机器人研究而发展起来的 他不仅直接针对并联机器人 对于随机器人高技术发展起来的多机器人协调!多足步行机!多指多关节高灵活手爪等构成的并联多环机构学问题 都具有十分重要的指导意义∀最早在 年≥ 提出利用 自由度并联机构作为飞行模拟器用于训练飞行员≈ ∀从结构上看 他使用 根支杆将上下两平台连接而成 根支杆都可以独立的自由伸缩 分别用球铰和虎克铰与上下平台连接 这样上下平台就可以进行 个独立运动 具有六个自由度 称为≥ 平台 图 是典型的 2 的≥ 平台机构∀ 年澳大利亚著名机构学教授 ∏ 提出 可以应用 自由度的≥ 2 平台机构作为机器人机构≈ ∀到 年代中期 国际上研究并联机器人的人还寥寥无几 仅有 ⁄ 2 !∞ !ƒ !≠ ! !⁄∏ !× 等数人 出的成果也不多∀到 年代末特别是 年代以来 并联机器人才被广为注意 并成了新的热点 许多大型会议均设多个专题讨论 国际上的著名学者有• 2 ! ! !ƒ ! ! !≥∏ 2 ! ! ∏ 等∀仅 年就有 多篇这方面的文章发表∀本文将根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展进行阐述 并以此来确定并联机第 卷第 期 年 月机器人ΡΟΒΟΤ∂≥Ξ收稿日期器人的研究趋势和这一领域尚未解决的问题∀图 典型的 2≥°≥并联机构ƒ × 2≥°≥2 运动学 Κινεματιχσ运动学研究内容包括位置正解!逆解∀速度!加速度分析两部分内容∀位置正解就是给定 根杆长 确定平台的位姿∀位置逆解就是给定平台的位姿 确定 根杆长∀与串联机器人相反 并联机器人位置逆解比较容易 而正解非常复杂∀在上下平台带有 和个不同连接点的特定的结构被指定为 ∗ 型≥ 平台机构 最简单的就是 2 型 八面体结构 而一般的就是 2 型≥平台机构∀2 1 位置正解世纪 年代后期到 年代中期 位置正解在≥ 平台机构研究领域处于核心的位置∀机构学研究者一开始就从数值解法和解析解法两个方向展开大量的研究 并取得了一系列进展∀2 1 1 位置正解的数值解法数值解法数学模型简单 可以求解任何并联机构 但是不能求得机构的所有位置解∀学者们使用了多种降维搜索算法 来获得位置正解∀他们通过几何的和算法的手段 把问题简化成为 个方程组的求解 通过 维搜索得到了全部的实数解≈ ∗ ∀ 2和°2≤ ≈也提出了找到所有实数解的一维搜索算法∀这一算法是通过一条假想的可变长度的连杆临时取代普通 2 平台机构的一条连杆把它变成 2 平台机构 通过文献≈ 的特殊方法求解修改后的结构并在加上最初移走的连杆的约束 从而求得全部的实数解∀⁄ ∏ 和∏ ∏ 提出了预测∗校正算法 这一方法使用一有效的 维搜索法从纯几何角度考虑捕捉实数解≈ ∀数值算法中牛顿2辛普森法是一类计算效率较高的算法∀ 改进的牛顿2辛普森法 在主频 兆赫的 ⁄÷处理器上运行一次正解迭代需 2毫秒≈ ∀ ∏ ∏的经典牛顿2辛普森法在主频 兆赫的° ∏ 计算机上计算 自由度并联机构位置正解 次迭代大约要 毫秒∀他指出对于 自由度的≥ 平台机构 计算时间大约会是 倍 即 毫秒≈ ∀ 的经典牛顿2辛普森法 在≥ 2 工作站上计算正解 经次迭代 大约需 毫秒≈ ∀以上所有的数值方法仅在寻找实数解是有用的对应于实际的结构 不能用于预测所有解的个数∀为了获得所有的解必须在复数域内确定方程的解∀√ 提出了实现这一目标的最成功的数值解法 他以多边形系统形式给出了公式表达式 通过的方法来求解≈∀在复数域内找到了个解 他得出结论是一般情况的解个数上限是 后来这个结论由下面讨论的分析方法证实了∀年代 国内学者们也进行了大量的研究∀燕山大学的黄真等对 2≥°≥机构通过部分输入转换的方法 将该机构的位置正解问题由六维降为三维 经巧妙的数学处理 直接得出了速度!加速度反解表达式 从而简化了机构的运动分析≈ ∀西南交大陈永等提出了一种基于同伦函数的新迭代法 不需选取初值并可求出全部解≈ ∀该方法用于求解一般的 2≥°≥并联机构的位置正解 较方便的求出了全部 组解∀华中理工的李维嘉采用虚拟连杆 将难于求正解!甚至无法求正解的机构简化成与之相近的!易于求正解的的 2 结构形式 把得出的 2 型的正解 作为求这类机构正解的初始值 通过极少次迭代 得出了其正解的全部精确值≈ ∀工程兵工程学院刘安心等研究了上下平台均不为平面的最一般 2≥°≥并联机构位置正解∀他建立了含六个变量的位置正解方程组 利用四元齐次化法 跟踪 条同伦路径 求出了全部 组位置正解≈ ∀国内研究关于计算时间还没有文献提到∀2 1 2 位置正解的解析解法解析解法能够求得全部的解 输入输出的误差效应可以定量地表示出来 并可以避免奇异问题 在理论和应用上都有重要的意义∀国内外学者求解正解的解析解 都是采用从特殊构型到一般构型的思路进行的∀求解特殊构型是从上!下平台的铰链点至少有一个少于 的较简单的特殊构型开始的∀国外学者求解大致有三种方法∀第一种是基于球面 杆机构第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状输入输出方程进行的∀最初用来求解 2 型并联机构位置正解 后来又拓展到更复杂的情况 如 2 2 2 等≈ ∗ ∀第二种方法是 先去掉上平台 然后确定支杆与上平台结合点的轨迹 最后使用上平台的形状作为约束条件 推导出正解方程并进一步化简≈ ∗ ∀第三种方法与第二种略有不同 是将整个结构的一个分支转化为等价的串联机构 再加上其余分支对其关节角度的约束来获得方程≈ ∗ ∀应用这些特殊的方法 求出了从最简单的 2 到复杂一些的 2 ! 2 等机构的封闭形式位置正解∀最复杂的情况最多有 组解∀还有一些学者研究发现 当上平台或下平台各自的铰链点具有共线性以及上下平台铰链点构成的多边形具有部分相似性时 正解求解也相对容易些 并给出了相应的正解解析解≈ ∗ ∀ƒ ∏ 和 在前人分析结果和结论的基础上 按照不同的结合方式 详细化分了≥ 平台机构的所有 ∗ 型 根据带有最大可能解的数目 列举了相应的 种结构类型≈ ∀国内正解解析解研究主要是北京邮电大学机械学研究所进行的∀ 年代末 研究人员开始了并联机器人机构位移分析的工作∀他们从简单!特殊的并联机构开始 首次获得 2×°≥! 2 ≥°≥台体机构位置正解∀随后又分别获得 2 型! 2 型机构! 2 台体机构! 2 型机构和 2 型! 2 型机构位置正解 并验证了机构解的数目≈ ∀ 年末 文福安!李静宜和梁崇高在借鉴前人经验的基础上 用坐标点描述机构平台在空间的位姿 用基本距离和相对位置系数描述机构的结构参数 利用计算机代数系统 ∞2⁄ ≤∞! ∏ × 和 作为有力工具 终于推导出了一般 2 平台机构的一元高次的输出方程≈ ∀在解决并联机器人机构位移分析这一重要课题上 中国人走在了世界的前列∀此外 北京工业大学的饶青等利用机构的几何等同性原理建立正解的基本方程 最后推导出了一个 阶的一元位移输入输出方程 从而得到了封闭正解≈ ∀研究者们的结果都得出正解最多有 组解 但是到目前为止 还没有发现具有 组实数解的并联机构∀≥ 和° 研究的 2≥≥耦合器曲线与≥ 平台机构装配模式的一致性可能是很有希望的出发点≈ ∀2 1 3位置正解的其他解法在线控制要求 首先在所有可能解中 一个满足实际情况的解能明确确定 然后求解的速度要足够快∀为满足这两方面的要求 学者们一方面利用附加传感器来解决解的不确定问题 另一方面采用解耦和线性化方法加快计算速度≈ ∗ ∀还有一些学者 如 和 等探索了神经网络方法 来求≥ 平台机器人的位置正解≈ ∀神经网络通过利用逆解结果训练学习 实现从关节变量空间到机器人工作空间的复杂非线性映射关系 避免了求解位置正解时公式推导和编程计算等繁杂的过程 故求解计算简单∀加之神经网络计算有并行特点 使得利用∂ ≥ 技术制造ƒ °求解器成为可能 从而可以达到更高的求解速度 从根本上解决ƒ °的实时求解 因此是一种很有前途的方法∀但多解性问题 奇异性还没有解决 有待进一步研究∀2 2速度和加速度分析速度和加速度分析 最早是在ƒ 和 的文献中见到≈ ∀他们研究发现≥ 平台机构力的正变换是直接的线性映射关系 可以用 ≅ 矩阵 表示∀其实就是传统意义的雅可比矩阵∀ƒ 通过 的线性变换 导出了逆速度运动学公式 通过 的转置获得了正向运动速度运动学∀加速度运动学也可以类似的处理得到∀由于速度运动学能直接用于微分运动 和 已经将它用于关节的精度分析≈ ∀燕山大学黄真教授利用影响系数法对并联机构的速度加速度进行了分析≈ ∀机构的一阶影响系数就是传统意义的雅可比矩阵∀影响系数法能够以简单的显式表达式表示机构的速度!加速度!误差和受力等 另外还可以从分析影响系数矩阵入手 深入分析机构的一些性能 如奇异性!驱动空间与工作空间的映射!灵活度!各向同性及可操作度等∀而影响系数矩阵本身计算比简单 因此影响系数法是一种较好的机构分析方法∀3动力学与控制 Δψναμιχσανδχοντρολ 与大量的运动学文献相比 关于动力学的文献相对要少得多∀早期进行动力学的讨论是ƒ 和 在忽略连杆的惯性和关节的摩擦后 得出了≥ 机器人的动力学方程≈ ∀≥∏ 通过分析关节约束反力的方法分析了≥ 机器人的逆动力学方程 但是文献中缺乏动力学条件的详细推导≈ ∀⁄ 和≠ 通过 2∞∏ 法 在假定关节无摩擦 各支杆为不对称的细杆 即重心在轴上且饶轴向的转动惯量可以忽略 条件下 完成了≥ 2 机器人的逆动力学分析≈ ∀ 和 ∏在简化机器人 年 月了机构的几何和惯性分布后 推导出了机器人的 2 方程≈ ∗ ∀ 分析了≥ 机器人腿的惯性对动力性能影响≈ ∀对于具有一般结构和惯量分布的≥ 机器人 ⁄ ∏ 和 ∏ ∏ 推导出了完整的逆动力学方程 并利用 2∞∏2 法建立了一个高效的算法 能够很好的应用于并联机器人的动力学计算≈ ∀他们运用此法 得出了 2 °≥和 2°≥≥型≥ 机器人封闭的动力学方程≈ ∀ 指出由于机构结构的并联特点 并行计算方案可以很好的应用到并联机构的计算问题中去≈ ∀任务空间的动力学公式利用 2∞∏ 法 将能够很好的用于一般的并联机器人 也可以用于其他类型的并联机器人∀≥ 平台机器人的控制也很少有文献报道 几乎是尚未解决的领域∀现有的试验样机也都是把各个自由度当成完全独立的系统 采用传统的° ⁄控制 控制效果不够理想∀为使并联机器人能进入实际应用阶段 对其控制理论!控制系统与技术还需做进一步深入的研究∀即截至目前 关于并联机器人的动力学和控制研究还没有完全开展起来∀尽管机器人完整的动力学公式已经有了 但关于他的动力特性的结论很少∀现在也还没有研究出能够充分利用并联结构特点的控制策略∀4机构性能分析 Μεχηανισμπερφορμανχεσαναλψσισ4 1奇异形位分析当机器人机构处于某些特定的形位时 其雅可比矩阵成为奇异阵 行列式为零 这时机构的速度反解不存在 机构的这种形位就称为奇异形位∀当并联机构处于奇异形位时 其操作平台具有多余的自由度 机构将失去控制 因此在设计和应用并联机器人时应避开奇异形位∀实际上 机器人不但应该避开奇异形位 而且也应该避免在奇异形位附近的区域 因为当机器人工作在奇异形位附近时 其运动传递性能也很差∀因此奇异形位分析对机器人的应用具有重要意义∀机构的奇异形位可以通过分析机构的雅可比矩阵行列式等于零的条件求的 ƒ 和曲义远等发现≥ 平台机构的奇异形位是上平台相对下平台转过 度的位置≈ ∀ 等通过机构的速度约束方程 把并联机构的奇异形位分为边界奇异!局部奇异和结构奇异三种形式≈ ∗ ∀另一种有效的方法是 线几何法 它通过线丛和线汇的特性来判别机构的奇异形位 直观且能找出所有的奇异形位≈ ∀要完整的描述奇异形位的特征 就必须在≥ 2 机器人六维的任务空间中 参数化的表示出整个奇异超曲面∀只有这样才有可能描述出由奇异超曲面分割的工作空间各区域的边界 进而描绘出奇异点在工作空间中限制机构可控性的程度∀但这样的描述非常困难 目前还没有文献发表∀在应用中的实际问题是如何在执行任务时规划出路径避开奇异区域∀更普遍的是在两位置点中间规划出能够避开奇异区域的路径∀ 等通过在奇异区域附近重新构造一预先规划的路径 从而避开了≥ 平台的奇异点≈ ∀⁄ ∏ 和 ∏ ∏ 用公式表述了≥ 平台机构的无奇异点的路径规划问题 提出了在工作空间中规划理想路径的策略≈ ∀然而判断符合其策略的理想路径的存在性问题还没有严格的准则可用∀奇异形位的影响及避免问题 其它并联机器人与≥ 平台机器人在概念上是相似的∀4 2误差分析和补偿机器人的操作精度是衡量机器人工作质量优劣的主要指标之一∀并联机构的实际位姿与指令位姿间的偏差 称为并联机构的位姿误差∀由于并联机构属于空间并联闭链机构 误差分析相当困难 尚需探讨的问题还比较多 实际应用的理论和方法就更少了∀关于并联机器人误差分析的文献也相当有限∀佛罗里达大西洋大学的机器人中心的 ∏ ! 和• 等进行了一些研究∀ 年 • 和 分析了加工误差!安装误差和连杆偏置对机器人精度的影响 并提出采用参数识别 进行误差补偿≈ ∀ 年 ∏ 利用附加传感器 实现了并联机器人的自校准系统≈ ∀国内 东北大学的邹豪!王启义等从并联机构与串联机构的运动学等效出发 提出了并联机构位姿误差放大因子分析法≈ ∀位姿误差因子能对误差定量分析 可用于机构参数优化和结构精度分析∀燕山大学的黄真和杨建中利用影响系数法分析了机构的误差 并开发出了并联式机器人误差补偿器≈ ∀这个补偿器的原理是 等于 年提出的∀4 3工作空间及灵活度分析工作空间是并联机器人的工作区域 是衡量机器人性能的重要指标 根据操作器工作时的位姿特点 工作空间可分为可达工作空间和灵活工作空间≈ ∀可达工作空间是指操作器上某一参考点可以到达的所有点的集合 他不考虑操作器的位姿∀灵第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状活工作空间是指操作器上某一参考点可以从任何方向到达的点的集合∀并联机器人工作空间的解析求解是一个非常复杂的问题 它在很大程度上依赖于机构位置解的研究成果 至今仍没有完善的方法 这一方面的文献也有限∀对于比较简单的平面并联机器人工作空间可以解析表达≈ ∗ 而对于空间并联机器人 目前还只有数值解法≈ ∀ƒ 采用固定 个位姿参数中的 个姿态参数和一个位置参数 而让其他两个变换研究了 自由度并联机器人的工作空间≈ ∀ 则利用圆弧相交的方法来确定 自由度并联机器人的定姿态工作空间 并给出了工作空间的 维表示 此法以求工作空间的边界为目的 效率较高 且可以直接计算工作空间的体积≈ ∀ 等同时考虑到各关节转角的约束!各杆长的约束和机构各构件的干涉来确定并联机器人的工作空间 且采用数值积分的方法计算工作空间的体积 比较接近实际≈ ∀除了找到工作空间 一个实际的应用问题是确认工作空间对任务轨迹的包容性问题∀对此 在定姿态直线运动和位置随姿态角线性变化的直线运动两种情况下进行了阐述 它的方法对前者是精确的 对于后者则是近似处理的≈ ∀当机器人机构接近奇异形位时 其雅可比矩阵将成为病态矩阵 此时雅可比矩阵的逆矩阵精度降低 从而使得机构的输入与输出运动之间的传递关系失真 衡量这种失真程度的指标就是灵巧度∀≥ 2 ∏ 等提出了采用雅可比矩阵的条件数来作为机器人的灵巧度≈ ∀它是大于或等于 的实数∀当条件数等于 时 机构处于最佳的运动传递性能 称机构的这一形位为运动学各向同性∀当雅可比矩阵的条件数是无穷大时 机构处于奇异位形∀≠ 则将雅可比矩阵与其转置的乘积的行列式的值定义为机器人的可操作度 用来衡量操作器的灵巧性≈ ∀当机构处于非奇异形位时 可操作度就是雅科比矩阵的行列式的值 当机构处于奇异形位时 可操作度为 ∀实绞上由于矩阵行列式的值并不能代表矩阵求逆的精度和稳定性 用可操作度衡量机构的灵巧性有一定的缺陷∀矩阵的条件数定量的表示矩阵求逆的精度和稳定性 因此用矩阵条件数来表示机器人的灵巧性比较合理≈ ∀≥ 平台机器人工作空间和灵巧度分析的主要难点在机器人位置和姿态具有强烈的耦合性∀在六维空间完整的描述工作空间的边界仅仅只是可能的 因为六维空间很难建立 更难实际应用于设计∀实际应用中 以下几个问题更具有实际意义 给定姿态参数 或者在三维空间给定姿态角的范围 机器人的位置工作空间 是什么给定位置参数 或者在三维空间给定位置参数的范围 机器人的定向能力 是什么给定一条轨迹 它是否都在工作空间之内 此问题与奇异性分析相联系更好 因为实际上工作空间被奇异超曲面分成了几个部分 无法完全使用∀这是关于工作空间的三个极富挑战性的分析问题 相应的工作空间综合问题就是 确定≥ 平台机器人的运动学几何结构 使得在给定的三维区域内 机器人非奇异的工作空间部分具有给定的边界 同时具有给定的定向能力∀这是关于≥ 机器人的困难而又吸引人的设计题目 必将吸引研究者们向着优化设计的方向努力探索∀ 在这方面已经提出了一种值得称道的方法 他在做出一些简化假设后 把这一问题分成两步解决≈ ∀首先在参数空间确定出满足工作空间要求的可行域 然后在可行域中利用数值方法搜索最优解∀她已经将这一方法应用到机器人工作空间的综合问题上了≈ ∀该机器人所需的工作空间是由一系列的空间点和线段给定的∀这一方法如果可以推广 将可望实现≥ 2 机器人真正的工作空间优化综合∀5一些尚未解决的问题 Σομεοπενπροβλεμσ 纵观并联机器人的文献 可以清楚地看到 对于运动学静力学已经作了大量的工作 研究的比较清楚了 对动力学和控制研究的较少 对于奇异形位!工作空间和灵巧度分析 许多问题已经有了不完整的答案 对于系统性的设计并联机器人也少有研究 这方面的研究对于发挥并联机器人的潜在能力至关重要∀以下是并联机器人研究领域一些尚未解决的问题∀他们也很可能在近期引起人们的研究兴趣∀在动力学与控制方面探索特殊的控制策略 使其能够充分利用机构的并联特性 提高性能推导出并联机器人系统关于能控性与能观性的理论结果探索力冗余度≥ 平台机器人的冗余度解决方案∀机器人 年 月在工作空间和奇异性方面提出一种详尽而又易于使用的工作空间的描述方法建立各种奇异性特征的完整描述研究各种奇异性对工作空间的分割情况≥ 平台机器人的工作空间综合给定末端位姿 非奇异路径存在性判定准则的建立在设计方面基于良性工作空间 2 的≥ 机器人的运动学优化综合 开发力冗余度并联机器人 并研究其特性比较冗余度与非冗余度并联机器人的性能优劣 分析冗余度代价 ∏ ∀6结论 Χονχλυσιον并联机器人作为一种全新的机器人 它具有刚度大!承载能力强!误差小!精度高!自重负荷比小!动力性能好!控制容易等一系列优点 与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系 这类机器人在 世纪将有广阔的发展前景∀本文根据掌握的大量并联机器人文献 对其在运动学!动力学!机构性能分析等方面的主要研究成果!进展以及尚未解决的问题进行了阐述∀参考文献 Ρεφερενχεσ≈ ≥ ⁄ ¬ ° ∞ ° 180≈ ∏ ≤ ° ¬≈ ≤ ° 2≤ ∂ ≈ ≤ ° 2≤ ∂ ° ∞∞∞ ≤ 2√ °≈ 2 ∏ ∂ ∞ ° ≥ × 2 ⁄ 2≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄≈ ⁄ ∏ ∏ ∏ ×≥ × 31≈ ° ⁄ • ∏ ∏ ≥ ≥ 13≈ ∏ ∏ ×∏ ≥ √ 2 ∏ ≥13≈ ° ° ∏ ∏ ∏2° ≤ √≈ √ × ≥ ∞ ⁄≈ ≥ √ ° ≥ ∏ ≤ ∏ ∞ ≥ ° ° 2 ∞ ≤≈ 黄真 孔宪文 2≥°≥并联机器人机构运动分析 东北重型机械学院学报 16≈ 陈永 严静 同伦迭代法及应用于一般 2≥°≥并联机器人机构正位置问题 机械科学与技术 16≈ 李维嘉 六自由度并联运动机构正向解的研究 华中理工大学学报 25≈ 刘安心 杨廷力 求一般 2≥°≥并联机器人机构的全部位置正解 机械科学与技术 15≈ ⁄∏ ≥ 6≈ • ⁄∏ × ≥ ∞ ⁄ 114≈ • ≤ ≤⁄ ⁄∏ × ≥ ∞ ⁄ 116≈ ≤ ° 2≤ ∂ × 25≈ ∏ ° • ∏ ∂ ∞∞∞× ∏26≈ ∏ ∂ • × ≥ ∞ ⁄ 114≈ ° 11≈ ≤ ÷ ≥ ≥ × ≥ ∞ ⁄ 116≈ ± ≥ √ ⁄ ∞ ≥•∞ ° ∞ 2 209 ° ≤≈ ≤ × ≥ ∞ ⁄ 117≈ ≤ ° 2≤ ∂ ≤ ≥ 2 ƒ× ≥ 2 ∏ × ° ∏ 2≈ ≤ ° 2≤ ∂ × ≥ ∞ ⁄ 115≈ ≤ ° 2≤ ∂ × 28≈ ∏ • × ≥ ∞ ⁄ 116≈ • × 29≈ ≤2 ≥ ≥ ° ∞∞∞ ≤ ∏≈ ∏ • ≥ ≥ 2 ≥ ∞2≈ ≠ ° ≤ × 29≈ ≥ √ ≥∂ • ∏ ° ×29≈ ƒ ∏ e ≤ ⁄ × 30≈ 文福安 梁崇高 廖启征 并联机器人机构位置正解 中国机械工程 10≈ 文福安 李静宜 梁崇高 一般 2 型平台并联机器人机构位置正第 卷第 期陈学生等 并联机器人研究的进展与现状。
哈工大仿生感知与先进机器人课程报告(2)
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y仿生感知与先进机器人技术课程报告(2)报告题目：仿生机器蛇的研究院系：机电工程学院飞行器制造工程班级：1108301姓名：XXX学号：11108301xx哈尔滨工业大学机电工程学院仿生机器蛇的研究Xxx（哈尔滨工业大学机电学院，黑龙江哈尔滨 150000）摘要：机器人仿生学是从仿生的角度对机器人进行研究，是机器人领域的重要分支. 本文从综述、蛇的运动原理、仿生机器蛇的运动原理、系统构成、关键技术、存在的问题、发展方向等方面归纳和评述了仿生机器蛇的研究情况。
关键字：仿生蛇技术原理模块构成1 引言九十年代以来，机器人技术的应用开始从制造领域向非制造领域(如宇宙探测、海底探查、管道敷设和检修、医疗、军用、服务、娱乐等方面)扩展，从而基于非结构环境、极限环境下的先进机器人技术及其应用研究已成为机器人技术研究和发展的主要方面。
地球上生物历经长年进化，不仅具备超乎寻常的对自然环境的适应能力，而且更有功能和特性极其完备的动作机理和功能器官。
因此，基于仿生机理微特机器人的研究将是非结构环境下机器的研究重点。
[1]2 国内外研究情况综述发达国家十分重视蛇形机器人的研制和开发。
从1972年日本东京工业大学的I-lirose教授研制出第一台至今，相继有数十台蛇形机器人样机问世。
目前，国外比较系统而深入地研究蛇形机器人的机构主要有：日本东京工业大学的Hirosc机器人实验室(H．F Robot Lab)、美国密歇根大学(University of Michigan—UM)的移动机器人实验室(Mobfie Robotics Laboratory)、美国卡内基-梅隆大学(Carnegie Mellon University —CMU)的生物机器人技术实验室(Biorobotics Lab)等，其各期的样机基本包括了现有蛇形机器人的所有重要特性。
哈尔滨工业大学机电工程学院机械工程专题讲座报告
机电工程学院硕士研究生专题讲座报告题目1：先进国家研究生综合素质培养题目2：工程机械机电液及其智能化技术题目3：机电一体化现状及发展题目4：超声马达摩擦学题目5：Higher education at Ruhr-Universitaet Bochum 题目6：英国布鲁内尔大学留学生涯介绍题目7：仿生双足节能行走机器人理论研究题目8：如何渡过研究生生涯学科姓名学号听课证粘贴页讲座一先进国家研究生综合素质培养2013年5月28号，李瑰贤老师给我们做了先进国家研究生综合素质培养的报告。
李老师尽管七十多岁了，但给我们将起课来声音洪亮，特别有激情，言谈之中流露出对我们这些学生的殷切期望，对国家教育事业的无私奉献。
研究生教育担负着为国家培养高层次人才的重任。
在科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，国力竞争日趋激烈的形势下，积极发展研究生教育，全面提高研究生培养质量将是21世纪研究生教育的主题。
质量是研究生教育的生命线，全面推行以创新教育为核心的综合素质教育，是提高研究生培养质量的重要途径。
创新教育是研究生综合素质教育的核心。
研究生教育的中心任务是培养高素质的创新人才，创新教育是研究生综合素质教育的核心，是研究生教育的主旋律。
江泽民同志指出“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，一个没有创新能力的民族难以屹立于世界先进民族之林”。
研究生教育的核心就是为社会培养高层次的专门人才和创新人才，因此必须改革传统的培养模式，科学规划不同层次、不同类型研究生的培养目标，紧紧抓住课程建设、科学研究、论文写作三个主要环节，究生的培养实行导师负责制，导师在研究生的培养过程中起着举足轻重的作用。
中国有句古语“名师出高徒”。
一般来说，没有高素质的导师也就不可能有高素质的研究生。
因此，高水平的导师队伍是培养创新人才，实施综合素质教育的前提。
提高研究生综合素质，必须创造良好的硬件条件。
提高研究生综合素质，必须营造良好的人才成长氛围。
基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略
电气传动2023年第53卷第12期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.12摘要：在某些特殊应用场合，永磁同步电机运行过程中可能发生断电，需要其在旋转状态下重新启动，即带速重投，准确的初始位置/转速观测是带速重投的基础。
针对传统零电压矢量脉冲法在高转速下初始位置/转速观测时脉冲宽度和脉冲间隔无法自动调节的问题，研究零电压矢量脉宽和脉冲间隔自适应调节策略。
通过比较实时监测的短路电流矢量幅值与所设置的临界值，进行零电压矢量脉冲宽度自适应调节；根据零电压矢量单脉冲法的转速预估结果，实现脉冲间隔自适应调节。
实验结果表明，所研究的自适应零电压矢量双脉冲法能够针对不同的初始转速自适应确定合适的脉宽和脉冲间隔，有利于提高高转速下初始位置/转速观测和带速重投性能。
关键词：永磁同步电机；带速重投；初始位置/转速观测；自适应零电压矢量双脉冲法中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25114Flying Start of PMSM Strategy Based on Adaptive Double Zero Voltage Vector Pulse Method ZHANG Guoqiang ，LI Rundong ，HUANG Yuanming ，DING Dawei ，WANG Gaolin ，XU Dianguo（School of Electrical Engineering and Automation ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150001，Heilongjiang ，China ）Abstract:Supply interruption may occur during the operation of permanent magnet synchronous motor （PMSM ）in some special applications and it needs to be restarted in the rotating state which is called flying start ，the accurate initial position/speed observation is the foundation of flying start.Aiming at the problem that the pulse width and interval time cannot be adjusted automatically when the traditional zero-voltage vector （ZVV ）pulse method is used to observe the initial position/speed ，the adaptive adjustment strategy of ZVV pulse was studied.The ZVV action time was adjusted adaptively through comparing the amplitude of short circuit current vector monitored in real time with the threshold value.The ZVV interval time was adjusted adaptively according to the speed prediction results of single ZVV pulse method.The experimental results show that the designed adaptive double ZVV pulse method can adjust appropriate pulse width and interval time of ZVV pulse for different initial speed ，which is conducive to improving the performance of initial position/speed observation and flying start at high speed.Key words:permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；flying start ；initial position/speed observation ；adaptive double zero voltage vector （ZVV ）pulse method基金项目：国家自然科学基金（52177034）作者简介：张国强（1987—），男，博士，教授，主要研究方向为交流电机控制理论与应用技术，Email ：************.cn基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略张国强，李润东，黄圆明，丁大尉，王高林，徐殿国（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江哈尔滨150001）永磁同步电机（PMSM ）由于调速性能好等优势而被广泛应用于电力传动系统中[1]。
重载工业机器人控制关键技术综述
重载工业机器人控制关键技术综述游 玮1 孔民秀21 安徽埃夫特智能装备有限公司，安徽芜湖，2410072 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨，100107摘 要：本文围绕影响重载工业机器人控制性能的关键技术进展进行了综述。
首先针对目前重载工业机器人运动规划中关于规划空间选取、基函数选取、运动规划最优性问题及其所对应的算法进行了分析。
然后分析了重载工业机器人所存在的不同类型的柔性环节，并对其相应的控制算法进行了分类综述。
最后给出了相应结论。
关键字：重载工业机器人、机器人运动规划、柔性机器人控制1 引言重载搬运机器人是一种典型的重载工业机器人，所谓高速重载工业机器人，一般是指腕部有效负载在100kg以上的工业机器人，为减少关节部件负荷，一般均带有平衡装置，负载自重比在1:2～1:8之间，末端峰值线速度达到1m/s以上。
对其基本要求是重复精度高、运行速度快，负载能力大，可靠性高、操作方便、且具有较高的通用性，适合柔性化生产。
相对于轻载机器人，由于负载自重比增大（轻载机器人负载自重比在1:15～1:40之间），在本体设计和高动态性能实现方面难度大幅增加。
目前，重载工业器人已广泛应用于汽车制造业，冶金行业，重型机械制造业，码垛物流等行业。
世界范围内重载工业机器人主要生产厂家有ABB，FANUC、Yaskawa，KUKA，COMAU等公司，如图1所示上述5家公司相关产品已经代表了工业机器人行业的主流技术，市场占有率高，占据目前世界重载工业机器人总装机容量的80%以上。
主流重载工业机器人一般具有4～6个自由度，负载范围100kg～500kg，其中应用量较多的是负载范围在120kg～200kg之间，用于汽车生产线的点焊机器人见图1(a),图1(b)；负载范围在250kg～500kg之间，用于冶金，物流行业的搬运机器人,见图1(c),图1(d)。
随着实际应用需求的不断增加，重载工业机器人的负载能力不断加大，继2009年KUKA推出负载1000kg的Titan重载机器人图1(e)之后，2010年上海世博会FANUC又展出了其负载高达1350kg的重载机器人图1(f)。
基于单位四元数机器人姿态插补算法
基于单位四元数机器人姿态插补算法
孔民秀;季晨
【期刊名称】《新型工业化》
【年(卷),期】2013(003)008
【摘要】机器人运动轨迹插补算法是决定机器人性能的核心技术之一.在曲面、曲线加工,喷涂、弧焊等领域,机器人的轨迹插补,尤其是姿态插补对加工质量和加工效率起到决定性作用.针对这样的要求,本文对机器人姿态的四元数表示及其插补算法进行了研究,并提出了两个姿态间具有速度规划能力的姿态插补算法,最后在6自由度的弧焊机器人上进行了仿真和实验.
【总页数】8页(P105-112)
【作者】孔民秀;季晨
【作者单位】哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨150000;哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨150000
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.机器人姿态插补的四元数直接逆解方法 [J], 成津赛;张秋菊
2.基于四元数的空间圆弧插补算法 [J], 刘放;汪鎏;胡俊;姚振强
3.基于单位四元数的机器人多姿态可控的插补算法 [J], 徐超;徐翔鸣
4.基于单位四元数的多点姿态规划算法研究 [J], 李方硕; 李朝阳; 郜秀春
5.基于单位四元数的姿态加权融合算法研究 [J], 李方硕; 李朝阳; 何理
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
孔民秀
导师简介（500字以内，自由组织材料）：孔民秀，男，1972年，副教授、硕士生导师。
主持多项863及国家重大专项，拥有多年的机器人技术开发和公司管理经验。
主要从事机器人系统设计与优化、机器人的轻量化方法研究、机器人控制与驱动研究、机器人系统测试与实验研究、机器人应用研究等。
荣誉及成果：获黑龙江省科技进步一等奖，排名7。
获黑龙江省高校科技进步一等奖，排名4。
黑龙江省科技进步二等奖，排名4。
共计发表文章30余篇，SCI检索8篇，发明专利12项。
获得江苏省科技创新团队资助。
所在团队是专门从事工业机器人及机电一体化装备研发、生产和产业化的专业团队。
团队现有成员副教授3人、博士5人、硕士12人、机器人设计与研发人员40多人。
已设计开发出具有完全自主知识产权的自学习喷釉机器人、弧焊机器人、抛光打磨机器人和食品搬运机器人、卫浴喷釉机器人等多品种、多系列产品，并与国内知名公司联合开发机器人的控制器和伺服驱动器。