機器人智能柔順驅動器設計與控制
宋智斌//鞠文傑
- 出版商: 化學工業
- 出版日期: 2025-04-01
- 定價: $534
- 售價: 8.5 折 $454
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 199
- ISBN: 7122471446
- ISBN-13: 9787122471444
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商品描述
本書用於在我國“新工科”教育改革的背景下，面向智能製造相關專業，特別是交互型共融機器人領域，培養先進機器人設計基礎理論與實踐相結合的創新型人才，旨在推動我國共融機器人技術的發展和進步。 本書主要介紹與人交互或與環境交互的機器人智能柔順關節驅動設計方法與控制技術，以當前協作機器人柔順交互技術為切入點，給出了具有機械柔順的新型非線性剛度柔順驅動器設計的理論與方法，分別介紹了基於扭簧的非線性剛度驅動器、基於多段梁的非線性剛度驅動器、基於滾子-凸輪機構的非線性柔順驅動器以及無滾子凸輪柔順驅動器等的設計方法，並給出了驅動器的柔順控制方法和基於非線性剛度驅動器的三關節機器人的設計與控制方法。本書給出了理論推導、模擬驗證、實驗介紹等從抽象到具體的機器人智能柔順關節驅動設計方法和控制技術。 本書可為從事機器人研究的工程技術人員提供參考，同時也可作為高等院校相關專業本科生及研究生學習的資料。
目錄大綱
第1章 緒論
1.1 背景和意義
1.2 柔順驅動器國內外發展現狀
1.3 關於交互的理解與非線性剛度柔順驅動器的提出
1.4 本書主要內容
參考文獻
第2章 非線性剛度驅動器最優剛度分析
2.1 非線性剛度驅動器最優剛度設計
2.1.1 驅動器連續時間內的剛度離散化模型
2.1.2 離散化剛度的非線性剛度驅動器的動力學模型
2.1.3 綜合性能評價指標PRI
2.1.4 非線性剛度驅動器控制帶寬分析
2.1.5 非線性剛度驅動器力矩分辨力分析
2.1.6 最優剛度設計
2.2 非線性剛度驅動器最優剛度計算
2.2.1 最優剛度的數值求解算法
2.2.2 最優剛度控制性能分析
2.2.3 具有最優剛度的非線性剛度驅動器控制性能實驗驗證
參考文獻
第3章 基於扭簧的非線性剛度驅動器設計
3.1 基於扭簧的非線性剛度驅動器原理
3.1.1 非線性剛度機構設計
3.1.2 雙向對稱剛度機構設計
3.2 非線性剛度機構關鍵構件輪廓線及參數設計計算
3.2.1 凸輪有效輪廓曲線設計計算
3.2.2 非線性剛度機構關鍵參數優化設計
3.3 非線性剛度驅動器樣機設計及剛度特性驗證
3.3.1 驅動器樣機主體結構設計
3.3.2 驅動器關鍵部件的設計與選型
3.3.3 驅動器剛度特性模擬與實驗驗證
3.3.4 與其他驅動器規格對比
3.4 非線性剛度驅動器動力學建模及控制性能測試
3.4.1 驅動器動力學建模
3.4.2 驅動器控制系統搭建
3.4.3 力矩階躍響應實驗
3.4.4 正弦力矩跟蹤實驗
參考文獻
第4章 基於多段梁的非線性剛度柔順元件設計
4.1 柔性梁非線性剛度分析模型
4.1.1 概述
4.1.2 鏈式算法
4.1.3 偽剛體2R模型
4.1.4 基於偽剛體2R模型的鏈式算法
4.2 面向非線性剛度驅動器的柔順元件剛度分析
4.2.1 柔順元件剛度分析模型
4.2.2 柔順元件剛度模擬驗證
4.2.3 非線性剛度產生機理分析
4.3 基於多段梁的非線性剛度柔順機構設計
4.3.1 多段梁結構參數設計
4.3.2 基於多段梁的柔順機構設計實例
4.3.3 柔順元件剛度特性實驗驗證
參考文獻
第5章 基於滾子-凸輪懸臂梁機構的非線性剛度柔順驅動器
5.1 基於滾子-凸輪懸臂梁機構的非線性剛度柔順機構設計
5.1.1 彈性元件拓撲設計
5.1.2 非線性剛度形成原理
5.2 非線性剛度驅動器彈性元件設計和模擬驗證
5.2.1 驅動器彈性元件設計
5.2.2 彈性元件的有限元模擬驗證
5.3 非線性剛度驅動器結構設計和樣機設計
5.3.1 結構設計
5.3.2 驅動器關鍵零部件選型
5.3.3 驅動器樣機設計
5.4 非線性剛度驅動器給定剛度模擬與實驗驗證
5.5 非線性剛度驅動器控制性能分析
5.5.1 驅動器力矩控制性能分析
5.5.2 驅動器與不同剛度的串聯彈性驅動器性能對比
5.5.3 驅動器安全性能分析
參考文獻
第6章 基於滾子-凸輪板簧機構的非線性剛度驅動器控制策略
6.1 非線性剛度驅動器控制策略
6.1.1 位置控制策略及驗證
6.1.2 力矩控制策略及驗證
6.1.3 阻抗控制策略及驗證
6.2 非線性剛度驅動器消除外界幹擾的補償算法
6.2.1 基於力矩模型的狀態方程
6.2.2 幹擾觀測器建立
6.2.3 李雅普諾夫穩定性分析
6.2.4 幹擾觀測器實驗驗證
6.3 非線性剛度驅動器消除彈性元件遲滯的補償算法
6.3.1 基於阻抗模型的狀態方程
6.3.2 基於Bouc-wen模型的算法原理
6.3.3 李雅普諾夫穩定性分析
6.3.4 消除遲滯模型實驗驗證
6.4 非線性剛度驅動器參數自動調節反饋控制器設計
6.4.1 經典PD反饋控制的局限性
6.4.2 參數自動調節反饋控制器設計
6.4.3 參數自動調節反饋控制器性能分析
6.4.4 參數自動調節反饋控制器實驗驗證
參考文獻
第7章 基於無滾子凸輪機構的非線性剛度驅動器設計
7.1 非線性剛度驅動器原理
7.1.1 非線性彈性機構構型設計
7.1.2 凸輪輪廓線設計
7.2 非線性彈性機構設計參數分析和選取
7.2.1 設計參數分析
7.2.2 設計參數選取
7.3 非線性彈性機構摩擦力分析
7.3.1 滑動距離分析
7.3.2 滑動摩擦力能耗分析
7.4 非線性剛度驅動器樣機設計及剛度特性驗證
7.4.1 驅動器機械結構設計
7.4.2 驅動器剛度特性模擬及實驗驗證
7.5 非線性剛度驅動器控制性能實驗測試
7.5.1 正弦力矩跟蹤和位置跟蹤性能實驗測試
7.5.2 零力矩跟蹤性能實驗測試
參考文獻
第8章 基於非線性剛度驅動的柔性機器人設計與控制
8.1 三自由度柔性機器人設計
8.1.1 柔性機器人系統設計與運動分析
8.1.2 柔性機器人樣機設計和硬件系統搭建
8.2 基於擴展卡爾曼濾波的柔性機器人末端軌跡控制
8.2.1 機器人模型和動力學方程
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