| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第19-37页 |
| 1.1 课题来源 | 第19页 |
| 1.2 课题研究背景及意义 | 第19-20页 |
| 1.3 国内外协作机器人的研究现状 | 第20-26页 |
| 1.3.1 国外协作机器人 | 第20-23页 |
| 1.3.2 国内协作机器人 | 第23-26页 |
| 1.4 协作机器人安全技术研究现状 | 第26-31页 |
| 1.4.1 人机协作与交互技术 | 第26-27页 |
| 1.4.2 协作机器人碰撞检测技术 | 第27-29页 |
| 1.4.3 协作机器人柔性关节设计 | 第29-31页 |
| 1.5 协作机器人力矩控制及拖动示教研究现状 | 第31-34页 |
| 1.5.1 机器人动力学控制 | 第31-32页 |
| 1.5.2 基于力矩传感器的牵引示教技术 | 第32-33页 |
| 1.5.3 人机协作机器人的精密力控制技术 | 第33-34页 |
| 1.6 本文研究内容和章节安排 | 第34-37页 |
| 1.6.1 主要研究内容 | 第34-35页 |
| 1.6.2 章节安排 | 第35-37页 |
| 第2章 高功率密度比模块化关节及机器人系统设计 | 第37-49页 |
| 2.1 概述 | 第37-38页 |
| 2.2 协作机器人整体构型设计及结构优化 | 第38-41页 |
| 2.2.1 机器人构型及关节自由度配置 | 第38-39页 |
| 2.2.2 机器人拓扑优化设计 | 第39-41页 |
| 2.3 机器人最大负载下关节峰值转矩校验 | 第41-45页 |
| 2.3.1 腕关节电机设计峰值转矩 | 第42-43页 |
| 2.3.2 基关节、肩关节及肘关节电机设计峰值转矩 | 第43-44页 |
| 2.3.3 模块化关节电机及减速机 | 第44-45页 |
| 2.4 协作机器人关键结构设计 | 第45-47页 |
| 2.4.1 基于谐波减速机与无框电机高集成化的高功率密度比关节 | 第45-47页 |
| 2.4.2 机器人柔性制动机构的设计 | 第47页 |
| 2.5 本章小结 | 第47-49页 |
| 第3章 六自由度协作机器人运动学及动力学分析 | 第49-79页 |
| 3.1 概述 | 第49页 |
| 3.2 六自由度协作机器人运动学通用解析法 | 第49-60页 |
| 3.2.1 机器人结构及运动学模型 | 第49-51页 |
| 3.2.2 六自由度协作机器人正运动学求解 | 第51-53页 |
| 3.2.3 基于解析法的六自由度协作机器人封闭解 | 第53-58页 |
| 3.2.4 协作机器人关节奇异位形分析 | 第58-60页 |
| 3.3 机器人运动学Matlab仿真 | 第60-67页 |
| 3.3.1 正运动学方程的验证仿真 | 第60-61页 |
| 3.3.2 逆运动学方程的验证仿真 | 第61-64页 |
| 3.3.3 基于蒙特卡洛法的机器人工作空间仿真 | 第64-67页 |
| 3.4 基于拉格朗日法协作机器人动力学建模 | 第67-73页 |
| 3.4.1 机器人上任意一点的速度的求解 | 第67-69页 |
| 3.4.2 系统动能的求解 | 第69-70页 |
| 3.4.3 系统势能的求解 | 第70-71页 |
| 3.4.4 构造拉格朗日函数 | 第71-72页 |
| 3.4.5 推导动力学方程 | 第72-73页 |
| 3.5 机器人动力学仿真 | 第73-77页 |
| 3.5.1 ADAMS仿真模型的建立 | 第73-74页 |
| 3.5.2 机器人动力学仿真结果分析 | 第74-77页 |
| 3.6 本章小结 | 第77-79页 |
| 第4章 协作机器人零力控制技术 | 第79-103页 |
| 4.1 概述 | 第79页 |
| 4.2 人机协作机器人零力控制系统 | 第79-82页 |
| 4.2.1 基于位置控制的零力控制 | 第79-80页 |
| 4.2.2 基于力矩控制的零力控制 | 第80-82页 |
| 4.3 基于低速动态平衡的转矩灵敏度及静摩擦力参数辨识 | 第82-88页 |
| 4.3.1 基于零力控制的柔性关节动力学建模 | 第82-84页 |
| 4.3.2 零重力控制器设计 | 第84-86页 |
| 4.3.3 基于最小二乘法的机器人参数辨识模型 | 第86-88页 |
| 4.4 参数辨识实验设计与结论分析 | 第88-93页 |
| 4.4.1 参数辨识实验过程设计 | 第88-90页 |
| 4.4.2 转矩灵敏度系数及静摩擦力辨识结果与验证 | 第90-93页 |
| 4.5 关节任意位置重力矩测量与补偿 | 第93-95页 |
| 4.5.1 机器人关节重力矩补偿值 | 第93-95页 |
| 4.5.2 重力矩补偿所需的电流 | 第95页 |
| 4.6 力矩补偿控制算法 | 第95-102页 |
| 4.6.1 重力矩和摩擦力矩对应的电流分量 | 第95-98页 |
| 4.6.2 黏滞摩擦力及库伦摩擦力参数辨识方法 | 第98-101页 |
| 4.6.3 零力控制模式下所需补偿电流及系统稳定性 | 第101-102页 |
| 4.7 本章小结 | 第102-103页 |
| 第5章 协作机器人碰撞检测算法 | 第103-123页 |
| 5.1 概述 | 第103页 |
| 5.2 基于广义动量观测器的碰撞检测技术 | 第103-107页 |
| 5.2.1 机器人动力学模型 | 第104页 |
| 5.2.2 基于广义动量的动力学模型 | 第104-105页 |
| 5.2.3 关节力矩的估计 | 第105-106页 |
| 5.2.4 残差的定义 | 第106-107页 |
| 5.3 关节摩擦力模型 | 第107-108页 |
| 5.4 实验验证与结果分析 | 第108-112页 |
| 5.4.1 动力学模型和摩擦力模型的验证 | 第108-110页 |
| 5.4.2 无力传感器的碰撞检测 | 第110-111页 |
| 5.4.3 实验结论 | 第111-112页 |
| 5.5 基于双编码器的碰撞检测技术 | 第112-119页 |
| 5.5.1 双编码器关节设计 | 第112-113页 |
| 5.5.2 双编码器的工作原理及功能 | 第113-116页 |
| 5.5.3 基于谐波减速机的等效柔性关节模型 | 第116-118页 |
| 5.5.4 基于双编码器的碰撞检测算法 | 第118-119页 |
| 5.6 碰撞检测反应策略 | 第119-121页 |
| 5.6.1 振荡模式 | 第120-121页 |
| 5.6.2 零力矩响应模式 | 第121页 |
| 5.6.3 被迫停止模式 | 第121页 |
| 5.7 本章小结 | 第121-123页 |
| 第6章 实验设计及结论分析 | 第123-135页 |
| 6.1 概述 | 第123页 |
| 6.2 机器人关节力矩补偿实验 | 第123-124页 |
| 6.3 机器人拖动示教及轨迹复现实验 | 第124-127页 |
| 6.4 机器人碰撞检测及反应策略实验 | 第127-134页 |
| 6.4.1 机器人碰撞检测实验 | 第127-130页 |
| 6.4.2 机器人碰撞检测反应策略 | 第130-134页 |
| 6.5 本章小结 | 第134-135页 |
| 第7章 总结与展望 | 第135-139页 |
| 7.1 总结 | 第135-136页 |
| 7.2 展望 | 第136-139页 |
| 参考文献 | 第139-149页 |
| 致谢 | 第149-151页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 | 第151页 |
