并聯(lián)機器人：建模、控制優(yōu)化與應用

第1章　概述 1
1.1　并聯(lián)機器人的基本概念與發(fā)展歷程 1
1.2　并聯(lián)機器人的研究現(xiàn)狀 6
1.2.1　機構(gòu)設(shè)計理論 6
1.2.2　運動學求解與分析 7
1.2.3　運動學標定 12
1.2.4　動力學建模 13
1.2.5　控制器設(shè)計 15
1.2.6　摩擦力補償 18
1.3　平面二自由度并聯(lián)機器人 20
1.4　本書的主要內(nèi)容 22　
第2章　并聯(lián)機器人運動學標定 25
2.1　平面二自由度并聯(lián)機器人的標定問題 25
2.2　基于優(yōu)化問題求解的平面二自由度并聯(lián)機器人運動學標定 28
2.2.1　基于閉鏈約束方程的目標函數(shù) 28
2.2.2　標定步驟 31
2.2.3　仿真實驗結(jié)果 32
2.3　基于兩步迭代法的平面二自由度并聯(lián)機器人運動學標定 39
2.3.1　誤差模型分析 39
2.3.2　兩步迭代標定法 43
2.3.3　仿真實驗結(jié)果 44
2.4　基于跟蹤誤差投影的平面二自由度　并聯(lián)機器人零點位置的標定 46
2.4.1　零點位置的標定問題 47
2.4.2　基于跟蹤誤差投影的目標函數(shù) 48
2.4.3　目標函數(shù)魯棒性證明 51
2.4.4　實際實驗標定結(jié)果 53
2.5　基于粒子群算法的平面二自由度并聯(lián)機器人運動學自標定 55
2.5.1　基于粒子群算法的標定 56
2.5.2　標定實驗及其結(jié)果分析 57
2.6　本章小結(jié) 60　
第3章　并聯(lián)機器人運動學性能分析 61
3.1　線性矩陣不等式LMI簡介 61
3.1.1　LMI的標準形式 61
3.1.2　三類LMI的基本問題 63
3.1.3　Schur補定理 63
3.2　LMI在并聯(lián)機器人常見運動學性能指標設(shè)計中的應用 64
3.2.1　奇異性指標的LMI表達 64
3.2.2　工作空間性能指標的LMI表達 66
3.2.3　靈巧度性能指標的LMI表達 67
3.2.4　剛度性能指標的LMI表達 67
3.3　基于LMI的平面二自由度并聯(lián)機器人參數(shù)優(yōu)化設(shè)計 68
3.3.1　平面二自由度并聯(lián)機器人 69
3.3.2　平面二自由度并聯(lián)機器人奇異性指標的LMI表達 70
3.3.3　平面二自由度并聯(lián)機器人靈巧度性能指標的LMI表達 73
3.3.4　平面二自由度并聯(lián)機器人剛度性能指標的LMI表達 74
3.3.5　線性最優(yōu)目標函數(shù) 75
3.3.6　參數(shù)優(yōu)化設(shè)計結(jié)果 76
3.4　平面二自由度并聯(lián)機器人的力矩傳遞性能分析 77
3.4.1　運動學位形 77
3.4.2　力矩傳遞性能圖譜 80
3.5　本章小結(jié) 84　
第4章　并聯(lián)機器人動力學建模及性能分析 85
4.1　并聯(lián)機器人的動力學建模 85
4.1.1　Lagrange函數(shù) 86
4.1.2　Euler-Lagrange方程 86
4.1.3　閉鏈約束方程 88
4.1.4　獨立坐標選取 89
4.1.5　約束力消除 91
4.2　平面二自由度并聯(lián)機器人的動力學建模 93
4.3　平面二自由度并聯(lián)機器人的動力學性能分析 99
4.3.1　速度限制 99
4.3.2　加速度限制 100
4.3.3　并聯(lián)機器人的S型速度規(guī)劃 101
4.4　本章小結(jié) 105　
第5章　并聯(lián)機器人的典型控制策略 106
5.1　并聯(lián)機器人的典型控制策略 106
5.1.1　PD控制器 107
5.1.2　增廣PD控制器 107
5.1.3　計算力矩控制器 108
5.2　并聯(lián)機器人的最優(yōu)控制器設(shè)計 109
5.3　平面二自由度并聯(lián)機器人典型控制策略的仿真實驗 111
5.4　本章小結(jié) 117　
第6章　并聯(lián)機器人的非線性PD控制及摩擦力補償 118
6.1　非線性PD控制 118
6.1.1　非線性PD控制器的定義 119
6.1.2　非線性PD控制器的性能分析 120
6.2　平面二自由度并聯(lián)機器人的增廣NPD控制 122
6.2.1　增廣NPD控制器設(shè)計 123
6.2.2　增廣NPD控制的實際實驗 126
6.3　平面二自由度并聯(lián)機器人的計算力矩NPD控制 128
6.3.1　計算力矩NPD控制器設(shè)計 128
6.3.2　計算力矩NPD控制的實際實驗 130
6.4　平面二自由度并聯(lián)機器人的非線性摩擦力補償 132
6.4.1　非線性摩擦力模型及其參數(shù)辨識 133
6.4.2　庫侖+粘滯摩擦力模型及其參數(shù)辨識 136
6.4.3　摩擦力補償?shù)膶嶋H實驗及其結(jié)果分析 137
6.5　本章小結(jié) 139　
第7章　并聯(lián)機器人的非線性自適應控制 141
7.1　平面二自由度并聯(lián)機器人動力學模型的參數(shù)化形式 141
7.2　平面二自由度并聯(lián)機器人的非線性自適應控制器設(shè)計 143
7.2.1　控制律設(shè)計 144
7.2.2　參數(shù)自適應律設(shè)計 145
7.2.3　系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 146
7.2.4　系統(tǒng)控制方案圖 147
7.3　平面二自由度并聯(lián)機器人的非線性自適應　控制實驗及結(jié)果分析 148
7.4　本章小結(jié) 152　
第8章　并聯(lián)機器人的同步控制 153
8.1　平面二自由度并聯(lián)機器人的主動關(guān)節(jié)同步控制 154
8.1.1　基于主動關(guān)節(jié)的動力學模型形式 154
8.1.2　主動關(guān)節(jié)同步控制器設(shè)計 158
8.1.3　主動關(guān)節(jié)同步控制的軌跡跟蹤實驗 162
8.2　平面二自由度并聯(lián)機器人的工作空間同步控制 168
8.2.1　同步誤差的定義 169
8.2.2　工作空間的同步控制器設(shè)計 170
8.2.3　主動關(guān)節(jié)同步控制與工作空間同步控制的對比實驗 173
8.3　本章小結(jié) 176
參考文獻 178