目錄
序
前言
主要符號表
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 變胞機構設計與尺度優(yōu)化研究概況 1
1.3 變胞機構軌跡規(guī)劃研究概況 2
1.4 變胞機構動態(tài)性能研究概況 4
1.5 變胞機構可靠性研究概況 5
1.6 本書主要內容 7
第2章 變胞機器人機構設計與尺度優(yōu)化 8
2.1 構型選擇與分析 8
2.1.1 機構構型選擇 8
2.1.2 機構構型分析 10
2.2 運動分析 12
2.2.1 二自由度構態(tài)正運動分析 12
2.2.2 一自由度構態(tài)正運動分析 13
2.2.3 逆運動分析 14
2.3 奇異性分析 14
2.3.1 二自由度構態(tài)奇異位形分析 15
2.3.2 不出現(xiàn)奇異位形的尺度情況分析 18
2.4 工作空間分析 19
2.4.1 A-B-F支鏈工作空間 19
2.4.2 加入E-D-C支鏈后的工作空間 20
2.4.3 二自由度構態(tài)工作空間內的奇異曲線 21
2.4.4 一自由度構態(tài)時的工作空間 23
2.5 尺度優(yōu)化方法 24
2.6 尺度優(yōu)化實例分析 28
2.7 機器人樣機模型 33
第3章 變胞機器人軌跡規(guī)劃 36
3.1 軌跡規(guī)劃總體分析 36
3.1.1 工作軌跡模型 36
3.1.2 變胞式碼垛機器人軌跡規(guī)劃特點 37
3.1.3 優(yōu)化輔助路徑點與優(yōu)化驅動函數的關系 39
3.2 軌跡規(guī)劃模型 40
3.2.1 確定設計變量 40
3.2.2 建立目標函數 42
3.2.3 確定約束條件 45
3.3 優(yōu)化問題求解方法 48
3.3.1 驅動函數的解析求解方法 48
3.3.2 驅動函數的數值求解算法 51
3.4 新型變胞工作路徑 53
3.4.1 空間坐標系建模 53
3.4.2 輸入端驅動力矩 55
3.4.3 機器人使用工況描述 57
3.4.4 新型變胞工作路徑的建立 59
3.5 實際工況下的軌跡規(guī)劃模型參數 63
3.5.1 設計變量 63
3.5.2 目標函數 64
3.5.3 約束條件 65
3.6 驅動函數 66
3.6.1 構態(tài)變換過程關節(jié)驅動函數的確定 67
3.6.2 多項式插值曲線階數的確定 70
3.6.3 底座及抓手關節(jié)驅動函數的確定 72
3.7 軌跡規(guī)劃實例分析 74
3.7.1 工況一理論求解 74
3.7.2 工況二理論求解 81
第4章 變胞機構系統(tǒng)動力學建模 88
4.1 三維空間梁單元的形函數與坐標轉換 88
4.2 三維空間梁單元的動能與勢能 90
4.3 彈性動力學建模 93
第5章 變胞機構系統(tǒng)動力學模型解析 98
5.1 動力學模型的局部解耦 98
5.2 改進的L-P法 100
5.3 動力學模型的初值解 104
5.4 動力學模型的終值解 105
5.5 動力學模型解析實例分析 106
第6章 變胞機構系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析 110
6.1 機構系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性狀態(tài)的定義 110
6.2 李雅普諾夫指數計算方法 111
6.2.1 李雅普諾夫指數 111
6.2.2 機構系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的度量指標 112
6.2.3 機構系統(tǒng)相空間重構 113
6.2.4 采用C-C法計算相關參數 114
6.2.5 采用Wolf法計算最大李雅普諾夫指數 116
6.3 動態(tài)穩(wěn)定性實例分析 118
第7章 變胞機構系統(tǒng)可靠性分析 121
7.1 不確定變量的狀態(tài)空間 121
7.2 運動可靠性分析 123
7.2.1 運動可靠性的計算方法 123
7.2.2 運動可靠性的優(yōu)化方法 126
7.3 運動可靠性實例分析 128
7.3.1 失效函數 128
7.3.2 可靠度計算 131
7.3.3 優(yōu)化計算 133
7.4 基于動態(tài)響應區(qū)間的構態(tài)變換可靠性分析 134
7.4.1 構態(tài)變換失效模式 134
7.4.2 基于動態(tài)響應區(qū)間的可靠度計算 136
7.5 構態(tài)變換動態(tài)可靠性實例分析 142
7.5.1 驗算算法 142
7.5.2 計算結果 145
7.6 多失效模式動態(tài)可靠性分析 146
7.6.1 多失效模式動態(tài)可靠性計算方法 146
7.6.2 多失效模式動態(tài)可靠性優(yōu)化方法 150
7.6.3 考慮共振時的動態(tài)可靠性分析 151
7.7 多失效模式動態(tài)可靠性實例分析 154
7.7.1 多失效模式動態(tài)可靠性模型 154
7.7.2 動態(tài)可靠性計算 157
7.7.3 動態(tài)可靠性優(yōu)化 158
7.7.4 考慮共振時的可靠性分析與優(yōu)化 160
第8章 變胞式碼垛機器人性能分析試驗 162
8.1 控制系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)方法 163
8.1.1 機器人樣機結構 163
8.1.2 控制系統(tǒng)硬件整體方案 164
8.1.3 光電開關的布置及應用 165
8.1.4 變胞動作的硬件實現(xiàn)策略 167
8.2 控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)方法 169
8.2.1 功能需求分析 169
8.2.2 軟件模塊劃分及實現(xiàn)方法 170
8.2.3 軟件界面設計 174
8.2.4 新型變胞工作路徑的實現(xiàn)方法 174
8.3 試驗驗證 178
8.3.1 軌跡規(guī)劃試驗 178
8.3.2 動態(tài)響應的試驗驗證 189
8.3.3 構態(tài)變換動態(tài)可靠性分析的試驗驗證 190
8.3.4 多失效模式動態(tài)可靠性分析的試驗驗證 192
參考文獻 195