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张明: 作品数：21 被引量：39H指数：4; 供职机构：沈阳工业大学机械工程学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金辽宁省自然科学基金辽宁省教育厅高等学校科学研究项目更多>>; 相关领域：机械工程自动化与计算机技术金属学及工艺理学更多>>

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变刚度柔性机器人关节的设计与解耦控制方法被引量：9: 2019年; 设计一种采用永磁变刚度装置的绳索驱动式柔性机器人关节,在不增加驱动力的情况下,增加关节刚度调整范围。详细阐述关节的机械结构和变刚度原理。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度,位置和绳索伸长量的对应关系,实现了刚度与位置解耦。建立变刚度关节的动力学模型,以轨迹控制为目标,设计解耦控制器,搭建实验系统,验证本方案的可行性。采用永磁弹簧,绳索驱动的柔性关节可以有效的减小关节的质量,惯性和体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的调整时间,较快的响应速度和较小超调量。此柔性关节的构型和控制方式也适用于多自由度柔性并联机器人关节的构建。; 张明房立金孙凤孙兴伟; 关键词：变刚度解耦控制器柔性关节

动态齿侧间隙与啮合角作用下行星齿轮传动系统动力学建模与分析: 2023年; 该文考虑齿轮振动对直齿行星齿轮啮合齿侧间隙与啮合角的影响,建立包含动态齿侧间隙与啮合角的行星齿轮动力学模型。以转速为控制变量,使用数值积分算法对该模型进行求解,对比该模型与早期固定齿侧间隙与啮合角模型的动力学响应特性。仿真结果表明:低转速下两种模型的预测结果基本相同,随着转速的增大,该文提出的新模型表现出更丰富的非线性特性。; 张磊王仲张明谷泉赵新光; 关键词：风力机动力学模型动力学响应

基于滑轮组和永磁弹簧的变刚度关节设计与控制被引量：2: 2023年; 基于永磁弹簧、滑轮组和类行星轮系结构提出了一种新型的绳索驱动变刚度机器人肘关节。阐述了关节中应用的原理和样机整体结构设计。利用模型间静力学关系和雅可比矩阵推导得到关节的刚度模型,并给出了关节刚度随磁弹簧刚度和关节位置变化规律。以变刚度关节的动力学模型为基础,设计了变刚度肘关节的刚度与位置解耦控制器。通过变刚度关节的刚度和位置解耦验证实验,验证了解耦控制器的准确性。通过轨迹跟踪实验,给出了关节刚度变化对关节位置控制的影响规律。本文提出的绳驱变刚度肘关节具有更轻的质量与结构,较好的刚度变化性能与运动精度。; 张明马鹏菲孙凤孙兴伟徐方超房立金; 关键词：肘关节变刚度滑轮组

月球弹簧回复式绳驱采样机械臂的设计及试验: 2024年; 针对深低温、低重力环境的月壤采样任务,设计并研制了一种功耗低、重量轻、结构简单、可靠性高的四自由度绳驱机械臂。将驱动绳索安装在臂杆末端,较大程度地减小了机械臂的功耗;在关节2、3处安装扭转弹簧,通过弹簧扭力给机械臂末端提供超过20 N的下压力;针对深低温环境,匹配了不同材料的配合间隙,提高了机械臂的可靠性;建立并验证了机械臂运动学模型的正确性。采样路径的仿真结果表明机械臂可完成采样任务。采用半闭环控制策略对样机的各独立关节进行了位置阶跃试验和正弦轨迹跟踪试验,试验结果表明各关节具备较高的响应速度、良好的稳定性和轨迹跟踪能力。; 孙凤祝安杰张明裴文哲金俊杰张伟伟唐钧跃姜生元; 关键词：月球环境绳驱动

基于Steiner最小树和改进多目标萤火虫算法的航空发动机分支管路自动布局: 2024年; 针对目前航空发动机分支管路布局效果欠佳问题,提出一种基于Steiner最小树和改进多目标萤火虫算法的航空发动机分支管路自动布局方法。在该方法中,首先结合Steiner最小树理论,以管路长度最短、弯头数最少和分支点数最少为优化目标,建立分支管路布局多目标优化数学模型。进一步,基于Steiner最小树性质、约束违反度和拥挤度理论,并融合混合更新策略和精英策略,提出了应用于航空发动机分支管路布局的改进多目标萤火虫算法,从而实现了航空发动机分支管路自动布局。最后,通过标准测试函数和实例研究验证了所提方法的可行性和有效性。; 张禹范志刚于润泽石可鹿浩张明张明; 关键词：航空发动机

五自由度磁力驱动平台的设计与仿真分析被引量：1: 2021年; 提出了一种紧凑型的五自由度磁力驱动平台,该平台采用6组差动电磁铁实现五自由度的运动。介绍了磁力驱动平台的结构及工作原理,并建立了数学模型,通过仿真分析了系统在PID控制下各自由度的输出情况,证明了该平台具有较好的响应特性,能够实现稳定悬浮。; 王韬宇孙凤张明李强徐方超赵海宁; 关键词：五自由度仿真动力学模型

可变磁路式永磁悬浮平台的起浮控制方法被引量：2: 2022年; 磁悬浮技术应用于超洁净传送,可有效减少粉尘污染.可变磁路式永磁悬浮平台具有低功耗、抗吸附的特性,可避免电磁悬浮传送平台温升大和混合磁悬浮平台安全性差的弊端.为解决永磁悬浮平台起浮过程易发散的问题,提出并验证分散控制、集中控制和积分分离法3种起浮控制方法.首先,分析可变磁路式永磁悬浮平台的磁力控制原理,建立系统动力学模型,并采用分散控制实现悬浮平台起浮;然后,针对起浮后平台倾斜的问题,提出了三自由度集中控制方法,其中平台的垂向控制为PD (proportional differential),侧倾与俯仰方向为PID(proportional integral differential);最后,应用积分分离法进行分段控制,以实现垂向的精确定位.研究结果表明:集中控制方法实现了平台倾斜角的自纠偏,可有效解决分散控制下各磁极磁力特性差异引起的平台倾斜问题,调节时间为0.5 s;垂向采用积分分离方法后,平台垂向的稳态误差由0.23 mm可减小为0,调节时间为3.0 s.; 孙凤裴文哲金俊杰赵川徐方超张明; 关键词：磁悬浮系统永磁体分散控制集中控制

变刚度机器人关节的模糊自适应控制器研究: 2024年; 为了增强人机交互的安全性和环境适应能力,提出了一种新颖的变刚度机器人关节样机。采用永磁体和空心电磁线圈构成变刚度机构,可通过调整系统的磁通量实现关节刚度的快速改变。基于分子电流法和虚位移法成功构建了变刚度关节的刚度模型。随后,开发了变刚度关节位置与刚度协调控制器以及模糊自适应控制器。实验结果表明:在不断增加关节刚度的情况下,关节位置和轨迹跟踪的精度得到提高,而随着运动频率的增加,精度呈下降趋势。模糊自适应控制器在控制该变刚度关节位置阶跃和轨迹跟踪性能方面要优于传统控制器,具有更好的跟踪精度与更快的响应速度。; 郭怀超哈乐刘佳龙崔浩东张明孙兴伟; 关键词：永磁体磁通量变刚度模糊自适应

新型仿生变刚度关节的控制器设计及分析: 2023年; 根据人体手臂提出了一款新型拮抗式线驱变刚度肘关节结构,关节中变刚度模块采用了滑轮组和永磁弹簧相结合,通过永磁弹簧实现关节刚度非线性变化,滑轮组实现刚度范围的增大,变刚度模块可以提高人机交互时的安全性与适应性。首先对关节的运动位置及静力学进行分析,建立关节刚度模型与动力学模型,实现关节刚度与位置解耦;其次,为了进一步实现更准确的位置控制,设计了一种闭环解耦控制器,将变刚度关节的位置和刚度解耦转换为并联驱动电机的电流控制信号,并将并联驱动的双电机和关节看成一个整体,采用关节位置闭环的方式来提高位置控制模式的控制精度。通过对模型的仿真分析与对样机的实验设计,验证了该变刚度关节在刚度调整范围内运动时,具有良好的位置控制精度。; 周晓晋张明侯磊张静孙凤孙兴伟; 关键词：变刚度解耦控制器

绳索驱动式变刚度关节柔顺控制与力补偿方法研究被引量：4: 2019年; 机器人柔顺运动有助于提高机器人交互运动时的安全性与稳定性,越来越受到人们的重视。针对一种绳索驱动式具有主被动柔顺性的柔性机器人关节,提出一种适用于绳索驱动式变刚度关节的刚度与位置解耦控制方式,实现了关节位置控制的同时,又实现了关节柔顺性的统一。利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得到关节刚度模型,并通过优化方法对变刚度装置的力学模型和刚度模型构成的非线性方程组求解,实现变刚度关节刚度与位置的非线性解耦。在解耦控制基础上提出一种力矩观测方法,实现了关节力矩补偿,增强了关节位置控制能力;建立了绳索驱动式变刚度关节样机和控制系统,并通过仿真和实验分析的方式验证了所提柔顺控制方式的可行性和有效性。; 房立金张明孙凤岡宏一; 关键词：解耦控制

张明

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