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機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制 版權(quán)信息
- ISBN：9787122471444
- 條形碼：9787122471444 ; 978-7-122-47144-4
- 裝幀：平裝
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制 內(nèi)容簡介
本書用于在我國“新工科”教育改革的背景下，面向智能制造相關(guān)專業(yè)，特別是交互型共融機器人領(lǐng)域，培養(yǎng)先進機器人設(shè)計基礎(chǔ)理論與實踐相結(jié)合的創(chuàng)新型人才，旨在推動我國共融機器人技術(shù)的發(fā)展和進步。 本書主要介紹與人交互或與環(huán)境交互的機器人智能柔順關(guān)節(jié)驅(qū)動設(shè)計方法與控制技術(shù)，以當前協(xié)作機器人柔順交互技術(shù)為切入點，給出了具有機械柔順的新型非線性剛度柔順驅(qū)動器設(shè)計的理論與方法，分別介紹了基于扭簧的非線性剛度驅(qū)動器、基于多段梁的非線性剛度驅(qū)動器、基于滾子-凸輪機構(gòu)的非線性柔順驅(qū)動器以及無滾子凸輪柔順驅(qū)動器等的設(shè)計方法，并給出了驅(qū)動器的柔順控制方法和基于非線性剛度驅(qū)動器的三關(guān)節(jié)機器人的設(shè)計與控制方法。本書給出了理論推導、仿真驗證、實驗介紹等從抽象到具體的機器人智能柔順關(guān)節(jié)驅(qū)動設(shè)計方法和控制技術(shù)。 本書可為從事機器人研究的工程技術(shù)人員提供參考，同時也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)本科生及研究生學習的資料。
機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制 前言
當今機器人技術(shù)發(fā)展迅速，特別是近十年來在人工智能技術(shù)的加持下發(fā)展尤為迅猛。2015年學界稱具有人機柔順交互功能的機器人為下一代機器人，如今協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)很壯大了，價格上與傳統(tǒng)機器人相差不大。協(xié)作機器人進一步拓展了機器人的應用場景，在更多的領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)人機融合操作、機器人與環(huán)境高度適應融合操作，未來交互型共融機器人將有更大的發(fā)展空間。
機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制 目錄
第1章 緒論001
1.1 背景和意義001
1.2 柔順驅(qū)動器國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀002
1.3 關(guān)于交互的理解與非線性剛度柔順驅(qū)動器的提出010
1.4 本書主要內(nèi)容011
參考文獻012
第2章 非線性剛度驅(qū)動器*優(yōu)剛度分析015
2.1 非線性剛度驅(qū)動器*優(yōu)剛度設(shè)計015
2.1.1 驅(qū)動器連續(xù)時間內(nèi)的剛度離散化模型015
2.1.2 離散化剛度的非線性剛度驅(qū)動器的動力學模型016
2.1.3 綜合性能評價指標PRI 018
2.1.4 非線性剛度驅(qū)動器控制帶寬分析019
2.1.5 非線性剛度驅(qū)動器力矩分辨力分析021
2.1.6 *優(yōu)剛度設(shè)計022
2.2 非線性剛度驅(qū)動器*優(yōu)剛度計算024
2.2.1 *優(yōu)剛度的數(shù)值求解算法024
2.2.2 *優(yōu)剛度控制性能分析026
2.2.3 具有*優(yōu)剛度的非線性剛度驅(qū)動器控制性能實驗驗證029
參考文獻031
第3章 基于扭簧的非線性剛度驅(qū)動器設(shè)計032
3.1 基于扭簧的非線性剛度驅(qū)動器原理033
3.1.1 非線性剛度機構(gòu)設(shè)計033
3.1.2 雙向?qū)ΨQ剛度機構(gòu)設(shè)計035
3.2 非線性剛度機構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件輪廓線及參數(shù)設(shè)計計算038
3.2.1 凸輪有效輪廓曲線設(shè)計計算038
3.2.2 非線性剛度機構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)化設(shè)計044
3.3 非線性剛度驅(qū)動器樣機設(shè)計及剛度特性驗證047
3.3.1 驅(qū)動器樣機主體結(jié)構(gòu)設(shè)計047
3.3.2 驅(qū)動器關(guān)鍵部件的設(shè)計與選型049
3.3.3 驅(qū)動器剛度特性仿真與實驗驗證052
3.3.4 與其他驅(qū)動器規(guī)格對比055
3.4 非線性剛度驅(qū)動器動力學建模及控制性能測試056
3.4.1 驅(qū)動器動力學建模056
3.4.2 驅(qū)動器控制系統(tǒng)搭建058
3.4.3 力矩階躍響應實驗059
3.4.4 正弦力矩跟蹤實驗061
參考文獻063
第4章 基于多段梁的非線性剛度柔順元件設(shè)計064
4.1 柔性梁非線性剛度分析模型064
4.1.1 概述064
4.1.2 鏈式算法065
4.1.3 偽剛體2R 模型067
4.1.4 基于偽剛體2R 模型的鏈式算法069
4.2 面向非線性剛度驅(qū)動器的柔順元件剛度分析074
4.2.1 柔順元件剛度分析模型074
4.2.2 柔順元件剛度仿真驗證078
4.2.3 非線性剛度產(chǎn)生機理分析078
4.3 基于多段梁的非線性剛度柔順機構(gòu)設(shè)計082
4.3.1 多段梁結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計082
4.3.2 基于多段梁的柔順機構(gòu)設(shè)計實例084
4.3.3 柔順元件剛度特性實驗驗證087
參考文獻090
第5章 基于滾子-凸輪懸臂梁機構(gòu)的非線性剛度柔順驅(qū)動器092
5.1 基于滾子-凸輪懸臂梁機構(gòu)的非線性剛度柔順機構(gòu)設(shè)計092
5.1.1 彈性元件拓撲設(shè)計092
5.1.2 非線性剛度形成原理093
5.2 非線性剛度驅(qū)動器彈性元件設(shè)計和仿真驗證097
5.2.1 驅(qū)動器彈性元件設(shè)計097
5.2.2 彈性元件的有限元仿真驗證104
5.3 非線性剛度驅(qū)動器結(jié)構(gòu)設(shè)計和樣機設(shè)計109
5.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計110
5.3.2 驅(qū)動器關(guān)鍵零部件選型111
5.3.3 驅(qū)動器樣機設(shè)計112
5.4 非線性剛度驅(qū)動器給定剛度仿真與實驗驗證113
5.5 非線性剛度驅(qū)動器控制性能分析114
5.5.1 驅(qū)動器力矩控制性能分析115
5.5.2 驅(qū)動器與不同剛度的串聯(lián)彈性驅(qū)動器性能對比117
5.5.3 驅(qū)動器安全性能分析121
參考文獻122
第6章 基于滾子-凸輪板簧機構(gòu)的非線性剛度驅(qū)動器控制策略124
6.1 非線性剛度驅(qū)動器控制策略124
6.1.1 位置控制策略及驗證124
6.1.2 力矩控制策略及驗證127
6.1.3 阻抗控制策略及驗證131
6.2 非線性剛度驅(qū)動器消除外界干擾的補償算法133
6.2.1 基于力矩模型的狀態(tài)方程134
6.2.2 干擾觀測器建立135
6.2.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析136
6.2.4 干擾觀測器實驗驗證137
6.3 非線性剛度驅(qū)動器消除彈性元件遲滯的補償算法141
6.3.1 基于阻抗模型的狀態(tài)方程142
6.3.2 基于Bouc-wen 模型的算法原理143
6.3.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析145
6.3.4 消除遲滯模型實驗驗證147
6.4 非線性剛度驅(qū)動器參數(shù)自動調(diào)節(jié)反饋控制器設(shè)計150
6.4.1 經(jīng)典PD 反饋控制的局限性151
6.4.2 參數(shù)自動調(diào)節(jié)反饋控制器設(shè)計153
6.4.3 參數(shù)自動調(diào)節(jié)反饋控制器性能分析155
6.4.4 參數(shù)自動調(diào)節(jié)反饋控制器實驗驗證159
參考文獻160
第7章 基于無滾子凸輪機構(gòu)的非線性剛度驅(qū)動器設(shè)計163
7.1 非線性剛度驅(qū)動器原理163
7.1.1 非線性彈性機構(gòu)構(gòu)型設(shè)計164
7.1.2 凸輪輪廓線設(shè)計164
7.2 非線性彈性機構(gòu)設(shè)計參數(shù)分析和選取168
7.2.1 設(shè)計參數(shù)分析168
7.2.2 設(shè)計參數(shù)選取169
7.3 非線性彈性機構(gòu)摩擦力分析170
7.3.1 滑動距離分析170
7.3.2 滑動摩擦力能耗分析170
7.4 非線性剛度驅(qū)動器樣機設(shè)計及剛度特性驗證171
7.4.1 驅(qū)動器機械結(jié)構(gòu)設(shè)計171
7.4.2 驅(qū)動器剛度特性仿真及實驗驗證172
7.5 非線性剛度驅(qū)動器控制性能實驗測試176
7.5.1 正弦力矩跟蹤和位置跟蹤性能實驗測試176
7.5.2 零力矩跟蹤性能實驗測試177
參考文獻177
第8章 基于非線性剛度驅(qū)動的柔性機器人設(shè)計與控制178
8.1 三自由度柔性機器人設(shè)計178
8.1.1 柔性機器人系統(tǒng)設(shè)計與運動分析178
8.1.2 柔性機器人樣機設(shè)計和硬件系統(tǒng)搭建181
8.2 基于擴展卡爾曼濾波的柔性機器人末端軌跡控制183
8.2.1 機器人模型和動力學方程183
8.2.2 控制系統(tǒng)及狀態(tài)方程建立184
8.2.3 擴展卡爾曼觀測器建立186
8.2.4 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析187
8.2.5 實驗驗證189
8.3 基于一種終端滑模的機械臂末端軌跡控制192
8.3.1 基于Terminal 滑模控制的算法原理192
8.3.2 李雅普諾夫穩(wěn)定性及系統(tǒng)魯棒性分析194
8.3.3 實驗驗證196
參考文獻198
附錄199
展開全部
機器人智能柔順驅(qū)動器設(shè)計與控制 作者簡介
宋智斌，博士，教授，國際先進機械與機器人中心(iCAMAR)核心成員，主要研究方向為康復機器人、機械、觸覺和生物信號處理等。2006年畢業(yè)于中國哈爾濱工程大學，2009年和2012年分別在日本香川大學獲得女士和博士學位。2012-2013年在香川大學從事博士后工作。2013年8月加入天津大學機械工程學院。2014年入選天津大學“英才計劃”；2014年入選天津市政府第十屆“天津市千人(青年)計劃”。在期刊和會議上發(fā)表論文40余篇，據(jù)Scopus統(tǒng)計被引用120余次，擁有2項發(fā)明專利授權(quán)。
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