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不确定非完整轮式移动机器人的运动控制研究非完整轮式移动机器人（wheeled mobile robot,WMR）是典型的多输入多输出耦合欠驱动非线性系统, 其运动控制问题极具挑战性。
轮式移动机器人大多工作在复杂未知环境之下, 容易受到多种不确定性和扰动的综合影响, 因此, 解决复杂不确定下非完整轮式移动机器人的运动控制问题意义深刻且现实需求迫切。
本文研究了轮式机器人包含定位不确定性、参数和非参数不确定性、侧滑和打滑干扰等情形下的运动控制策略, 探讨了非完整单链系统的有限时间控制以及力矩受限下轮式移动机器人的动力学控制。
主要的研究成果包括: （1）研究了定位不确定的轮式移动机器人路径跟随问题, 提出一种基于改进遗传算法优化自适应扩展卡尔曼滤波的全局一致渐进稳定控制器。
（2）提出了一类n维不确定非完整单链系统的鲁棒有限时间镇定控制律。
通过不连续变换将原系统分解为1阶和n-1阶两个解耦的独立子系统, 对1阶子系统采用分段控制策略解决不连续变换引起n-1阶子系统奇异问题, 保证控制律的全局性, 对n-1阶子系统采用反演（backstepping）设计方法, 降低设计复杂度, 设计过程基于有限时间Lyapunov理论, 保证系统的有限时间稳定。
（3）研究了本体动力学模型包含参数和非参数不确定性的轮式移动机器人轨迹跟踪问题, 提出基于自适应反演滑模控制的全局渐进稳定饱和控制方案。
通过运动学输入-输出非线性反馈和动力学输入变换, 建立包含系统总体不确定性项的线性模型, 采用一种动态调整机制实现控制输入饱和约束, 基于幂次趋近律提高了滑模控制的平滑性和快速性, 自适应估计总体不确定性的上界有效削弱了滑模控制的抖振现象。
（4）提出了执行器动力学模型包含参数和非参数不确定性的轮式移动机器人轨迹跟踪与镇定统一控制方法。
通过backstepping分别设计系统的运动学、本体动力学和执行器动力学控制器, 运动学控制器引入了时变控制量, 使跟踪误差模型用于镇定控制时不存在奇异, 本体和执行器动力学控制器分别采用带鲁棒项的强化学习自适应模糊控制补偿系统的复杂不确定性, 采用非线性跟踪-微分器避免了backstepping过程的“计算膨胀”, 闭环系统为最终一致有界收敛。
2024年第48卷第2期Journal of Mechanical Transmission仿人机械手臂结构设计与运动学分析杨亚昆张小俊秦康（河北工业大学机械工程学院，天津300401）摘要针对真人在驾驶员注意力监测系统性能测试中重复性执行单一动作存在易疲劳等问题，设计了一种模拟驾驶员接打手持电话和抽烟等行为动作的仿人机械手臂。
首先，基于外骨骼的设计方法，进行机械臂和仿生手的结构设计；然后，利用改进的D-H法建立机械手臂运动学模型，进行正逆运动学求解和工作空间分析，并在Adams软件中对机械手臂进行动力学仿真，获得了其运动特性与负载特性。
仿真结果表明，该机械手臂结构设计合理，关节柔性执行器选型满足要求。
关键词机械手臂结构设计运动学工作空间Structural Design and Kinematic Analysis of Humanoid Robot ArmsYang Yakun Zhang Xiaojun Qin Kang(School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)Abstract Aiming at the problem that human beings are prone to fatigue when they repeatedly perform a single action in the performance test of the driver attention monitoring system, a humanoid robot arm is designed to simulate the driver's behaviors such as answering and making handsets and smoking. Firstly, based on the exoskeleton design method, the structure of the robot arm and the bionic hand is designed. Secondly, the im⁃proved D-H method is used to establish the kinematics model of the manipulator; the forward and inverse kine⁃matics are solved, and the workspace is analyzed; the dynamics simulation of the robot arm is carried out in Ad⁃ams software to obtain its motion characteristics and load characteristics. The simulation results show that the structural design of the manipulator is reasonable, and the selection of joint flexible actuators meets the require⁃ments.Key words Robot arm Structural design Kinematics Workspace0 引言随着汽车智能化程度的提升，越来越多的汽车开始搭载各类驾驶辅助系统，与之而来的是，与智能驾驶汽车相关的交通事故也呈逐渐上升趋势。
移动机器人结构设计一、引言随着科技的快速发展，机器人技术不断取得新突破，其中，移动机器人的发展尤为引人注目。
移动机器人的应用场景广泛，包括但不限于服务型机器人、工业自动化、无人驾驶、智慧城市等领域。
结构设计是移动机器人设计的重要组成部分，其决定了机器人的运动性能、稳定性和耐用性。
本文将对移动机器人的结构设计进行深入探讨。
二、移动机器人的基本结构移动机器人通常由以下几部分组成：1、运动系统：包括轮子、履带、足等运动部件，用于实现机器人的移动。
2、控制系统：包括电机、驱动器、控制器等，用于驱动运动部件，控制机器人的运动轨迹和速度。
3、感知系统：包括摄像头、激光雷达、GPS等感知设备，用于获取周围环境信息，为机器人提供导航和定位数据。
4、计算系统：包括计算机主板、处理器、内存等，用于处理感知数据，做出决策，控制机器人的运动。
5、电源系统：包括电池、充电器等，为机器人的运行提供电力。
三、移动机器人的结构设计要点1、轻量化设计：为了提高机器人的移动性能和续航能力，需要尽量减轻机器人的重量。
因此，应选择轻质材料，优化结构设计，减少不必要的重量。
2、稳定性设计：机器人在移动过程中需要保持稳定，避免因摇晃或震动导致结构损坏或数据丢失。
因此，需要设计合适的支撑结构和防震措施。
3、耐用性设计：考虑到机器人的使用寿命和维修需求，结构设计应便于维护和更换部件。
同时，应考虑材料和部件的耐久性，确保机器人在恶劣环境下的正常运行。
4、适应性设计：由于应用场景的多样性，机器人的结构应具有较强的适应性。
例如，在复杂地形或狭小空间中，机器人需要具备爬坡、过坎、越障等能力；在无人驾驶领域，机器人需要具备快速反应和灵活避障的能力。
因此，结构设计应具有足够的灵活性和可扩展性，以满足不同场景的需求。
5、安全性设计：考虑到机器人与人或其他物体的交互，结构设计应确保安全性。
例如，应避免尖锐的边缘和突出的部件，以减少碰撞风险；在感知系统中加入安全预警机制，避免潜在的危险情况。
新型移动并联机器人动力学分析与控制设计新型移动并联机器人动力学分析与控制设计一、引言近年来，机器人技术的发展取得了长足的进步，并被广泛应用于工业、医疗、军事等领域。
移动并联机器人因其具有高度机动性和灵活性的特点，成为研究的热点之一。
本文旨在对新型移动并联机器人的动力学进行分析与控制设计，以优化机器人的运动能力和工作效率。
二、新型移动并联机器人的基本结构新型移动并联机器人是指通过多个机械臂和轮式底盘结合而成的机器人系统。
其具有高度机动性，能够在不同地形环境下进行运动和工作。
新型移动并联机器人的基本结构包括机械臂部分和底盘部分。
机械臂部分是机器人的工作单位，负责完成各种任务。
通常由多个自由度的机械臂构成，每个机械臂上安装有各种工具和装置，以完成特定的工作。
机械臂的设计和动力学分析是新型移动并联机器人研究的重点之一。
底盘部分是机器人的移动单位，负责机器人的定位和导航。
底盘通常由多个封闭式回路构成，每个回路上配有一个轮子或履带，通过电机驱动实现运动。
底盘的设计和动力学分析对机器人的移动性能和稳定性至关重要。
三、新型移动并联机器人的动力学分析动力学分析是研究物体运动的一种方法，它借助于力学和数学工具，研究物体在外力作用下的运动规律。
对于新型移动并联机器人而言，动力学分析能够揭示机器人在不同工作状态下的力学特性，为机器人的运动控制提供关键参数。
1. 机械臂动力学分析机械臂的动力学分析是指研究机械臂在外力作用下的运动规律。
机械臂的运动可以分解为位置、速度和加速度三个方面。
通过分析机械臂各个关节的动力学特性，可以确定机械臂在特定工作状态下的力学性能。
动力学分析的结果可以用于机械臂的运动规划和控制。
2. 底盘动力学分析底盘的动力学分析是指研究底盘在外力作用下的移动规律。
底盘的移动可以分解为位置、速度和加速度三个方面。
通过分析底盘的运动特性和所受力的分布，可以确定底盘在不同地形环境和工作状态下的运动性能。
动力学分析的结果可以用于底盘的运动控制和路径规划。
2020年秋机器人技术及应用形考任务二、分析设计1、分析复合式移动机器人的结构与优点？在未知非典型地形环境中，单一的移动模式很难满足机器人通过性的要求。
为了获得更好的地面适应能力，除了在移动机构的结构上改进以获得更高的越障能力之外，通常还将若干个不同类型的单一移动装置（轮子、履带或者腿）叠加到一个机器人本体上，使得机器人同时具有多种移动方式，兼有所叠加模式的优点。
这类机器人一般称为混合式移动机器人。
混合式移动机器人的优势在于集成了多种典型移动方式，使得机器人在复杂地形下的越障能力非常突出，但同时由于叠加了多种移动装置，而这些移动装置一般都带有独立驱动系统，使得机器人整体自由度比较多。
2、具有蠕动、滚动步态的机器人可以设计成那种类型？举例说明这种类型机器人的运动方式。
可以设计成蛇形机器人。
ACM-R5 是一款由日本立命馆大学研制的水陆两栖蛇形机器人，它由 9 个模块化单元组成，不仅可以实现传统蛇形机器人的基本步态，还另外开发了 S 型滚动步态以及螺旋滚动步态，具有更强的地面及水下适应能力。
Unified Snake 是由卡耐基·梅隆大学开发的一款具有大扭矩、轻量化、低耗能等特点的实用型蛇形机器人，并进一步对其垂直攀爬、水平外攀爬步态进行研究，增强了机器人的野外侦察能力3、为了缩短维护和修理时间，节约维修成本可以将工业机器人设计为什么结构特点的机器人？说明这种设计思路的优点？可以设计为可重构模块化机器人，由若干离散模块组成，每个模块具有相对独立的功能和结构，这些模块之间能够以多种方式实现物理连接，不同的组合方式可以构成不同的形状以及不同的功能，其组合变形的方式称为重组。
可重构模块化机器人的特点是模块间的互换性强，可以大大缩短维护和修理时间，节约维修成本。
由于模块化机器人具有模块种类少、单种数量多的特点，故在保证加工质量的同时，可降低生产成本。
4、设计一款其转向灵活，结构相对简单，系统重量轻，成本低的机器人，并分析其特点。
Sheji yu Gongyi!设计与工艺一种仿人形机械手的设计与仿真李子扬$袁梦琦#张嘉洋#王钟慧！朱炫！（1.西北工业大学机电学院，陕西西安710072；2.西北工业大学软件学院，陕西西安710129）摘要：对一种手指为单自由度结构的仿人形机械手进行了研究。
在此基础上，设计了机械手的机械结构，进行了手指运动学分析与仿真；以单片机STM32F103作为主控器设计了控制系统。
研究表明，设计的机械手各关节运动平稳，动作灵活,控制流畅，达到了预期的要求。
关键词：机械手；结构设计;控制系统0引言如今工业机械手已经被大规模用于从事重复性高、任务繁的工作，此类机械手的特点是工作为，行动作单一。
，人手完任务，在业、、工、洋的，人手的灵活与人的决策，而工业机手以胜任。
此，人类似人手的多指灵机手上述作业[1]o对仿人形机械手的研究比较早，目前已经取得了较多成果，比如Pisa/IIT Soft Hand机械手⑵、日本立命馆大学研究的机械手[3]、德国企业0ttobock设计的bebionic hand⑷。
2070对仿人形机械手展研究，主在一高研机构，大学的动（GCUA）机[5]工业大学的HIT/DLRI、II指灵巧机固等。
尽管外学者已对仿人形机做了大量研究，但仿人形机还存在着一系列问题，价格昂贵，实时性不理想，备笨，数处研究阶段，市场化度较低等，这些都制约了其在实际中的应，使未大普及!1，7"。
文提出的仿人形机采用单自由度结构，用5个电机分别对5个指进行控制，并通过连杆式机构进行动；通过单片机控制舵机控制板实现统一送指令控制舵机运动，并计了上位机软件控制仿人机。
同时，文提出了一个更便捷的人机交互式,使仿人机械手更加符合人类的操作习惯，简单高效；在机与控制两优化了机的运动功，大大提高了机的控制精度与灵活度。
!机械结构设计为了使控制更加简便，本设计采用5个电机分别对5个手指进行控制，每一根指均采用单自由度结构。
国家开放大学《机器人技术及应用》形考任务1-4参考答案形考任务1一、判断题1.1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人，它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制，可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器，是技术较为先进的机器人。
（√）2.19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。
（×）3.20世纪50年代中期，机械手中的液压装置被机械耦合所取代，如通用电气公司的巧手人机器人。
（×）4.第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制，它可以把感知和行动智能化结合起来，称之为智能机器人。
（√）5.对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
（√）6.对于机械臂的设计方法主要包括为2点，即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。
（×）7.感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的感知能力。
（√）8.刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。
（√）9.刚体在空间中只有4个独立运动。
（×）10.工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。
（×）11.构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副。
（√）12.活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。
（√）13.机构自由度是机构具有独立运动的数目。
（√）14.机构自由度只取决于活动的构件数目。
（×）15.机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。
（×）16.机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。
