机器人刚柔耦合动力学(電子書)

機器人種類繁多，機器人剛柔耦合動力學介紹了兩種典型的機器人：柔性機械臂和彈性懸掛移動機器人。柔性機械臂的研究內容有剛柔耦合動力學建模方法、動力學分析與動態控制器設計，這些研究為機械臂的振動控制提供了理論基礎與方法；彈性懸掛移動機器人的研究內容有移動機器人振動控制方法、多要素作用下移動機械臂的跟蹤控制和路面激勵下移動機器人的動態穩定性控制，這些方法為移動機器人的動態控制奠定了基礎。本書力圖總結作者在機器人剛柔耦合動力學研究領域取得的一些研究成果，這些研究成果的總結為提高機器人的性能與品質提供了理論基礎和方法。本書可以作為機械工程、自動化與控制工程等相關學科方向的教師、研究人員的參考資料，也可以作為機器人技術領域的廣大工程技術人員，特別是產品開發技術人員學習和工作的參考書。

尹海斌，男，武漢理工大學機電工程學院副教授，碩士生導師。2011年獲日本北海道大學工學部人間機械系統與設計專業工學博士。主要研究方向為機電系統一體化設計方法、柔性機械臂系統設計、機械臂的輕量化設計、軟體機器人系統設計等。在相關領域已發表學術論文20余篇。負責和參與國家自然科學基金青年項目、面上項目以及國家留學歸國人員啟動項目等國家和省部級項目5項。申請發明專利受理2項，授權1項。研究成果“機器人系統的智能設計及其應用研究”獲得2015年度中國商業聯合會科技進步獎(省部級)三等獎。 鐘國梁，男，中南大學博士生導師。2013年獲北海道大學博士學位，2010年獲華南理工大學碩士學位，2011年—2012年任北海道大學研究助理。主要研究方向為機器人及機械手、復雜系統動力學、智能控制理論及應用等。以第yi作者發表SCI論文20余篇，其中SCI一區10余篇，多篇發表在國際TOP期刊（IEEE Trans. Ind. Electron、IEEE/ASME Trans. Mechatronics、Nonlinear Dyn.等）上。出版專著1本。主持國家自然科學基金青年基金1項，湖南省自然科學基金青年基金1項，作為骨干成員參與多項“973”課題及國家自然科學基金。申請發明專利10余項。入選中南大學升華育英人才計劃，獲得日本儀器與控制工程師學會（SICE）國際獎1項。 李軍鋒，分別于2008年、2010年和2013年獲沈陽工業大學學士學位、東北大學碩士學位和日本北海道大學博士學位。2014年至今供職于武漢理工大學機電工程學院，主要研究方向為智能材料驅動器和軟體機器人，先后主持和參與了2項國家自然科學基金項目，發表了各類學術論文10余篇。

第1章機器人動力學研究意義/1
1.1引言/1
1.2動力學三要素與三任務/2
1.3機器人動力學研究的意義/3
主要參考文獻/4
第2章剛柔耦合機械臂的建模與分析/5
2.1引言/5
2.2機械臂彈性描述/6
2.3柔性機械臂的動態模型/12
2.4柔性機械臂振動分析/17
2.4.1外部輸入/17
2.4.2轉角獨立分析法/18
2.4.3轉角關聯分析法/24
2.5小結/27
主要參考文獻/28
第3章剛柔耦合機械臂動態控制器設計/30
3.1引言/30
3.2控制器設計方案/32
3.3柔性動態控制模塊/34
3.3.1輸入整形技術/34
3.3.2優化控制/38
3.3.3結果分析/39
3.4剛性動態控制模塊/42
3.4.1滑模控制概述/42
3.4.2混合滑模控制/44
3.4.3結果分析/47
3.5小結/50
主要參考文獻/51
機器人剛柔耦合動力學目錄第4章剛柔耦合機械臂動態控制仿真與實驗/54
4.1引言/54
4.2機械臂動態控制的優化算法與仿真/55
4.2.1優化算法/56
4.2.2仿真結果分析/58
4.3機械臂動態控制的實驗與結果/63
4.3.1實驗裝置平臺/63
4.3.2單桿柔性臂實驗結果分析/65
4.3.3二桿柔性臂實驗結果分析/68
4.4動態控制的仿真與實驗比較/73
4.4.1軌跡追蹤誤差分析/73
4.4.2彈性位移分析/73
4.5小結/77
主要參考文獻/78
第5章旋轉剛柔耦合系統動力學建模方法的比較研究/80
5.1引言/80
5.2旋轉剛柔耦合系統動力學模型的影響因素分析/82
5.2.1影響因素/82
5.2.2動力學模型的精度分析/83
5.3旋轉剛柔耦合系統的動邊界模態特性/85
5.3.1旋轉柔性梁的動邊界參數化構建/85
5.3.2旋轉柔性梁的動邊界模態特性解析/87
5.3.3旋轉柔性梁的動邊界模態特性的頻域分布規律/91
5.4旋轉剛柔耦合系統參數化邊界模態特性動態響應分析/91
5.4.1基于參數化邊界模態特性的動態響應/92
5.4.2邊界參數的辨識/94
5.5小結/96
主要參考文獻/96
第6章懸掛輪式移動機械臂的振動控制/99
6.1引言/99
6.2粒子群優化算法和混沌粒子群優化算法/100
6.2.1粒子群優化算法/100
6.2.2混沌粒子群優化算法/102
6.3問題一：機械臂靜止時懸浮平臺的運動/103
6.3.1動力學模型/103
6.3.2控制器的設計和優化/105
6.3.3結果與討論/108
6.4問題二：機械臂運動時懸浮平臺的運動/112
6.4.1DPM概念/112
6.4.2動力學模型/114
6.4.3生成最優軌跡/115
6.4.4結果與討論/117
6.5小結/121
附件A問題一的動力學模型/122
附件B問題二的動力學模型/124
主要參考文獻/125
第7章多要素作用下的移動機械臂跟蹤控制/127
7.1引言/127
7.2系統模型/128
7.2.1運動學模型/128
7.2.2動力學模型/132
7.3基于運動學的反推控制/132
7.3.1控制器設計/132
7.3.2結果與討論/133
7.4基于動力學的帶有模糊補償器的自適應反推控制器/136
7.4.1控制器設計/136
7.4.2結果與討論/138
7.5小結/145
主要參考文獻/146
第8章路面激勵下移動機械臂的動態穩定性控制/149
8.1引言/149
8.2具有半主動懸架系統的機器人/150
8.3動態穩定性計算方法/152
8.4控制器設計與優化/155
8.4.1半主動減震器控制模型/155
8.4.2控制器優化算法/158
8.5結果與討論/161
8.6小結/166
主要參考文獻/166