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              劉艷梨博士答辯公告

              時間:2019-11-28來源:機電學院點擊:745
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              答辯博士:劉艷梨

              指導教師:吳洪濤    教授/博導

              論文題目:六維并聯機器人建模、分析及控制研究

              答辯委員會:

              主席:王興松      教授/博導        東南大學

              委員:譚業發      教授/博導        中國人民解放軍陸軍工程大學

              孫序泉      研究員             南京數控機床有限公司

                        教授/博導        南京航空航天大學

              朱玉川      教授/博導        南京航空航天大學

               

               

              秘書:吳青聰      講師             南京航空航天大學

              答辯時間20191216  1430

                 :南航明故宮校區 17#-519

               

              學位論文簡介:

              本文在國家自然科學基金項目的支持下,研究一種可用于微重力地面模擬的六維并聯機器人,開展相應的機構學54体育、運動學、動力學與控制方面的若干關鍵技術研究工作54体育。

               

              論文的主要研究工作包括:

              1、針對六維并聯機器人工作空間計算量龐大這一問題54体育,開展對稱性研究。

              254体育、針對六維并聯機器人具體機構具體研究的問題54体育,首次開展了六維并聯機器人并聯同源構型的分類思想并形成相應的分析方法研究。

              3、開展了六維并聯機器人的通用符號解析正向運動學模型研究54体育。

              4、針對六維并聯機器人采用歐拉角描述所引起的運動學傳統數學模型強非線性耦合的問題54体育,開展了數值正向運動學模型研究。

              5、針對位置和姿態六維參數無法實現三維可視化問題,開展了奇異性研究54体育54体育。

              6、針對控制精度不高的問題,開展了動力學建模研究54体育。

              7、為實現對六維并聯機器人實時控制,開展了基于動力學前饋控制方法對六維并聯機器人的軌跡規劃研究。

               

              主要創新點:

              1、采用一種改進的歐拉角來表示6-UPS并聯機器人姿態矩陣54体育,發現并理論證明6-UPS存在對稱性。結合離散法求解工作空間54体育,并證明全方位工作空間的對稱性54体育,對比傳統的數值計算方法,全方位工作空間可減少5/6的計算量,因此相應的計算效率可提高6倍54体育。

              2、前瞻性的考慮到6-UPS應該形成系列化的需求,本文率先提出針對廣泛應用的平面平臺型6-UPS同源并聯機構的分類思想并形成相應的分析方法54体育,將具有本質相同的運動正解的平面平臺6-UPS歸為一類,由此突破了傳統單個并聯機構研究具體機構具體研究的局限,為并聯機構系列化研究開辟了道路。

              3、發展了課題組早先提出的6-UPS運動正解半解析方法54体育,不僅通過多項式結合正交補方法得到一元單變量的14次多項式的最新成果54体育;而且還提出了一種只附加一個位移測試桿的6-UPS快速運動學正解方法,該方法可以采用最小的硬件投入來實現6-UPS的唯一正解。特別是,結合使用四元數方法,保證了整個正向運動學求解過程快速54体育54体育、完全解析化,解決了以往正向運動學計算過程中計算機內存溢出等問題,這種方法更適合實時控制反饋之用。

              4、提出了采取若干代表點代替廣義坐標的分析方法54体育,實現了運動正解的快速數值算法,同等條件下比傳統方法快6.17~14.38倍54体育,平均為10.01倍54体育。通過微分計算,還獲得了第三類雅克比,該矩陣的元素僅與代表點坐標線性相關。進一步通過研究第三類雅克比的行列式值,實現了關節空間的輸入奇異性和笛卡爾空間中位置和姿態六維輸出參數的三維完全可視化描述。

              5、采用基于動力學前饋控制對6-UPS進行軌跡規劃。與PD控制相比,通過仿真和實驗驗證動力學前饋控制軌跡與期望軌跡吻合度高,位置跟蹤精度平均提高65%54体育,速度跟蹤精度平均提高43.5%。

               

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