《手腿轉換型足式移動機械手耦合動力學與協調控制研究》是依託中南大學，由鐘國梁擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：手腿轉換型足式移動機械手耦合動力學與協調控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鐘國梁
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將機械手安裝在一個足式移動平台上構成的足式移動機械手具有重要的套用前景，得到了眾多學者的研究，然而，大多數學者在建模時沒有定量研究各機構間耦合動力學及其對末端運動軌跡的影響。本項目以手腿轉換型足式移動機械手為研究對象，對機器人在舉起行走腿重構成操作手執行任務的工況下，進行耦合動力學分析及末端軌跡協調控制的探究。具體包括：提出直接路徑矢量法並利用其推導出能反映“手-腿”間耦合動力學的定量表達式；結合拉格朗日方程獲得機器人動力學模型的理論解析，同時採用ADAMS計算仿真機器人的動力學，理論解析與計算仿真進行比較來檢驗模型；研究動力學耦合作用下操作手末端軌跡協調控制方法，在實驗機器人平台上驗證並給出控制方案。本項目旨在定量解析“手-腿”間動力學耦合作用對操作手末端軌跡的影響特性，確立行走腿與操作手的協調控制方法，為更加準確建立足式移動機械手的耦合動力學模型和軌跡控制提供一種新的理論與套用基礎。
結題摘要
足式移動機械手具有重要的套用前景，但大多數學者在建模時沒有定量研究各機構間耦合動力學及其對末端運動軌跡的影響。基於此，本項目的具體實施包括：設計了新型六足機器人的可重構機構，使得每一條腿可以自由轉換為移動機械手，並且提出的機構方案使得機器人腿可以繞著其本體做圓周運動；建立了機器人運動學與耦合動力學模型，研究了機械手末端軌跡規劃方法，並在機器人實驗平台上驗證了控制方案的有效性，為更加準確建立足式移動機械手的耦合動力學模型和軌跡規劃與控制提供了一種新的理論與套用基礎；此外，還探究了機器人動態穩定性控制方法，改進了基於力-角穩定性裕度的機器人穩定性判定方法；最後建立了機器人動態混合控制策略，提高了機械手末端軌跡控制的魯棒性和精度。項目進展順利，完成了計畫任務並取得了優秀的研究成果。期間發表了SCI論文15篇，多篇發表在本學科排名TOP1期刊上；參加了7次國際學術會議並作報告；申請了5項國家發明專利；培養了3名碩士，2名博士；項目組成員赴英國愛丁堡大學先進機器人研究所進行為期一年的聯合研究。本項目的所有成果都是在國家基金委的資助下通過項目組成員的努力取得的，在此，非常感謝國家基金委對我們的支持。
