《基於冗餘結構的自適應容錯並在線上器人設計理論研究》是依託北京交通大學，由曲海波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於冗餘結構的自適應容錯並在線上器人設計理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曲海波
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
本項目針對冗餘並在線上器人裝備在高速運行時的安全性和可靠性，以及發生故障後機器人裝備自我修正和恢復運動的容錯性能等問題，研究基於結構冗餘的自適應容錯並在線上器人系統最佳化設計理論。本項目將研究冗餘並在線上器人輸出特性與機構整體自由度的解析表達，得到機構自適應運動協調的條件。建立影響機構性能的各個參數之間的內在聯繫，提出基於冗餘結構的自適應容錯並在線上器人設計理論和方法。分析結構冗餘並在線上器人的動態可重構構型，從機械本體設計的角度研究減輕機器人運行過程中機械振動的規律，得到機器人在規劃路徑上的動態模態形式。研究結構冗餘並在線上器人動態容錯構型，分析末端操作器實現期望工作指標的容錯可達工作空間，建立故障發生後機構自我修正和恢復運動的容錯規律。為研製開發結構冗餘並在線上器人裝備奠定良好的理論基礎。
本項目以提高冗餘並在線上器人機構的輸出性能和容錯性能為目標，研究了能夠實現自適應運動協調特性的結構冗餘並在線上器人構型綜合理論。項目區分了冗餘並在線上器人機構的整體自由度和動平台的相對自由度運動，提出了一種新型並在線上構相對自由度計算理論，適用於一類支鏈通過球副與動平台連線的並在線上構，特別適用於具有結構冗餘特性的並在線上構。基於提出的新型相對自由度理論和修正的K-G公式，建立了冗餘並在線上器人輸出特性與機構整體自由度之間的解析表達，得到機構自適應運動協調的條件。進而提出了一種結構冗餘並在線上器人機構的構型綜合方法，得到了系列新型結構冗餘並在線上構。項目研究了冗餘並在線上構與非冗餘並在線上構的性能區別，指出部分冗餘並在線上構具有可重構的運動特性，部分冗餘並在線上構能夠克服非冗餘並在線上構的非期望運動輸出，具有更優的驅動力矩分布。項目提出了利用調整冗餘結構動態規避機構奇異的方法。這種奇異性規避方法，無需停機切換驅動模式、或通過中途停機調整支鏈位置來進行奇異性規避、或依靠複雜的電路控制和複雜的路徑規劃來實現奇異規避。通過結構冗餘支鏈的位置調節可以實現動態的奇異空間改善，打通原本被奇異分隔開的可用工作空間，使其具有自我糾錯的能力。項目為研製開發結構冗餘並在線上器人裝備奠定良好的理論基礎。
