CN105404744A - 一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统 - Google Patents

一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统 Download PDF

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杨涛
刘嘉宇
张栩曼
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Abstract

一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，涉及一种动力学物理仿真领域，包括空间机械臂控制器模块、总线数据转换模块、空间机械臂联合解算模块和解算结果显示及后处理模块；采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件解算，并由解算结果显示及后处理模块生成解算结果图，提供了一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，为实际空间机械臂机械结构强度设计、空间机械臂传动系统选型设计提供了依据，并对轨迹规划算法进行仿真验证，辅助基于空间机械臂能量优化的运动规划。

Description

一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统
技术领域
本发明涉及一种动力学物理仿真方法，特别是一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统。
背景技术
空间机械臂的构型对于空间发射任务来说是非常重要的，合理的构型设计不仅可以降低机械臂在发射过程中的空间占用情况，减轻系统质量，减小发射费用，更重要的是可以减小对星体的姿态扰动，降低空间机械臂对支撑锁紧机构的要求，减轻整个系统的复杂程度，提高整个系统的可靠性。空间机械臂工作在微重力，地面模拟空间微重力环境无法实现对机械臂完整工作空间的全状态动力学仿真，通过ADAMS建立空间机械臂微重力环境下的动力学模型，结合机械臂控制器实现空间机械臂在微重力环境下的全状态仿真与控制器设计、调试对空间机械臂的研制有着重要意义。
目前，采用一体化联合仿真分析多应用于测试控制系统响应特性以及跟随性能等虚拟数字样机仿真方面，并没有基于实际控制器对空间机械臂微重力动力学虚拟数字样机进行半物理仿真。我国目前也没有一种针对空间机械臂全状态动力学快速物理仿真的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，为实际空间机械臂机械结构强度设计、空间机械臂传动系统选型设计提供了依据，并对轨迹规划算法进行仿真验证，辅助基于空间机械臂能量优化的运动规划。
一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，包括空间机械臂控制器模块、总线数据转换模块、空间机械臂联合解算模块和解算结果显示及后处理模块；
空间机械臂控制器模块：接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
总线数据转换模块：接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
空间机械臂联合解算模块：采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块。
解算结果显示及后处理模块：接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，具体包括如下步骤：
步骤(一)、空间机械臂控制器模块接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
步骤(二)、总线数据转换模块接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
步骤(三)、空间机械臂联合解算模块采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块。
步骤(四)、解算结果显示及后处理模块接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，所述步骤(三)中，ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型的步骤包括：a、打开ADAMS仿真软件，在ADAMS/View中新建模型，导入.x_t格式的三维模型；b、对工作环境进行设置，勾选去除重力对话框中Gravity；c、导入的三维模型中自带质量属性，删除质量为零的多余部件；d、在ADAMS工具栏中选择Connectors打开约束库，对机械臂各关节上壳体和下壳体之间施加旋转约束，对各关节和臂杆之间施加固定约束，对末端执行器中的手指驱动板和壳体之间施加平移约束，对三个手指和驱动板及壳体之间施加相应的旋转约束和单副约束；e、在工具栏中选择Motions打开驱动库，对关节施加旋转驱动实现空间机械臂动力学模型的建立。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，所述步骤(一)中，空间机械臂控制器模块包括管控单元、计算单元和通信单元；通信单元接收外部智能识别系统传来的控制信号，将控制信号传输至管控单元，管控单元对控制信号进行滤波和数据预处理，并将滤波和数据预处理后的控制信号传至计算单元，计算单元对进行轨迹计算生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，加速度参数设为10-4g。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，以ADAMS/Control模块为接口模块，实现将动力学模型与MATLAB/SIMULINK解算软件的连接，ADAMS/Control模块将空间机械臂动力学模型输出的空间机械臂角速度和速度参数转换为MATLAB/SIMULINK解算软件可识别的参数，输入MATLAB/SIMULINK解算软件。
在上述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(二)中，总线数据转换模块采用双冗余热备份设计，通讯速率适用范围250-1024K，时间抖动±1ms。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明首创针对空间机械臂微重力环境的全工作空间动力学半实物仿真方法，采用ADMAS软件建立空间机械臂动力学模型，基于MATLAB/Simulink解算软件建立机械臂伺服控制系统仿真环境，以实际机械臂控制器与MATLAB之间实现数据通讯与交互，实现对空间机械臂的控制和状态仿真。为实际空间机械臂机械结构强度设计、空间机械臂传动系统选型设计提供了依据，并对轨迹规划算法进行仿真验证，辅助基于空间机械臂能量优化的运动规划；
(2)本发明空间机械臂控制器模块，采用管控单元和计算单元物理分离、逻辑耦合的设计方法，提高了控制器对单一运算单元的性能依赖，减轻了单一运算单元的运算负荷和逻辑复杂程度，降低了控制器核心部件选型难度。使控制器设计结构更较简单，逻辑更加清晰，系统可靠性提高。通讯单元采用高速工业现场总线双冗余热备份设计，提高了通信可靠性和稳定性，减轻了通讯系统对复杂通讯协议的依赖；
(3)本发明以MATLAB/Simulink为仿真环境，并建立机械臂伺服控制系统，实现机械臂伺服控制系统仿真分析，采用ADAMS建立空间机械臂动力学模型，通过联合仿真分析有效提高仿真精确度。
附图说明
图1为本发明空间机械臂半物理仿真流程图；
图2为本发明空间机械臂控制器模块示意图；
图3为本发明空间机械臂联合仿真模块示意图；
图4为本发明空间机械臂角位移仿真结果示意图；
图5为本发明空间机械臂位移仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明针对空间机械臂进行动力学建模，采用刚柔联合仿真建模方案，对机械臂传动关键部件、机械臂臂杆杆件进行有限元柔性化替代，建立考虑关节扭转刚度、质量特性、频率特性、负载特性等的机械臂机械系统模型。
根据六自由度空间机械臂与基座的运动学和动力学耦合模型采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型。建立可通过如下步骤实现：①通过三维建模软件建立多关节机器人立体模型，并进行刚体定义、局部坐标系定义、杆件之间的相对于约束关系定义、施加力载荷；②通过ADAMS导入模型，并进行输入输出变量定义、传感器测量定义等处理；建立空间机械臂动力学模型。
针对空间机器人的动力学模型，进行动力学性能分析试验。包括：(1)虚拟扫频：谐振频率是伺服机构的最重要的动态特性。通过对空间机械臂不同结构部件建立刚-柔混合模型，在ADAMS软件中使用扫频函数在空间机械臂末端施加扫频正弦运动，通过虚拟扫频的方法激发空间机械臂谐振特性，同时定义传感器采集所需信号。(2)频域分析：运行空间机械臂进行仿真，使用ADAMS的后处理器得到机械臂的速率响应时域曲线，再使用后处理器对平台的速率响应进行快速傅里叶变换(FFT),得到系统的谐振频率。(3)修改空间机械臂关节传动系统刚度，修改关节壳体等部件转动惯量，修改摩擦力矩等参数，通过频域分析得到其频谱图分析他们对空间机械臂谐振频率的影响。得到传动系统刚度、负载转动惯量对机械臂系统谐振频率的影响曲线。
在空间机械臂关节控制器设计期间，利用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，并通过MATLAB/SIMULINK解算软件对仿真数据的解算，为关节伺服控制算法设计提供了有效的依据。控制模型建立过程包括：(1)电机模型建立。根据直流电机等效电路图，推导电机方程建立电机模型。(2)建立旋转关节伺服控制模型，通过ADAMS/Control为数据接口，建立单关节联合仿真模型。(3)基于SIMULINK建立机械臂动力学控制模型，并实现机械臂控制器与SIMULINK的有效连接，建立了机械臂关节位置、机械臂末端位置、机械臂关节力矩的实时关系。(4)通过仿真数据，设计机械臂控制器样机，并分析机械臂动力学参数。
如图1所示为空间机械臂半物理仿真流程图，由图可知，包括空间机械臂控制器模块、总线数据转换模块、空间机械臂联合解算模块和解算结果显示及后处理模块；
空间机械臂控制器模块：接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
总线数据转换模块：接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
空间机械臂联合解算模块：采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块。
解算结果显示及后处理模块：接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，具体包括如下步骤：
步骤(一)、空间机械臂控制器模块接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
步骤(二)、总线数据转换模块接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
步骤(三)、空间机械臂联合解算模块采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块。
步骤(四)、解算结果显示及后处理模块接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
所述步骤(三)中，ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型的步骤包括：a、打开ADAMS仿真软件，在ADAMS/View中新建模型，导入.x_t格式的三维模型，单位选择要与要导入的三维模型中的单位设置一致；b、对工作环境进行设置，由于空间机械臂工作在微重力环境中，因此去除重力对话框中Gravity的勾选；c、导入的三维模型中自带质量属性，因此不需要对模型质量属性进行设置，但是需要删除质量为零的多余部件。然后对部件进行重命名和修改颜色等操作；d、在ADAMS工具栏中选择Connectors打开约束库，对机械臂各关节上壳体和下壳体之间施加旋转约束，对各关节和臂杆之间施加固定约束。对末端执行器中的手指驱动板和壳体之间施加平移约束，对三个手指和驱动板及壳体之间施加相应的旋转约束和单副约束；e、在工具栏中选择Motions打开驱动库，对六个关节施加旋转驱动完成了空间机械臂动力学模型的建立；f、在六个关节的旋转驱动上以力矩控制变量，接收外界控制指令来驱动关节旋转，并以关节的旋转角度和角速度作为关节响应输出；g、将上述建立的空间机械臂动力学模型导入MATLAB/SIMULINK中作为被控对象。
该被控对象以电机输出的力矩控制信号为输入，以各个关节角度和角速度为输出，参与MATLAB/SIMULINK闭环伺服控制模型系统仿真。
所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，加速度参数设为10-4g。
如图2所示为空间机械臂控制器模块示意图，由图可知，空间机械臂控制器模块包括管控单元、计算单元和通信单元；通信单元接收外部智能识别系统传来的控制信号，将控制信号传输至管控单元，管控单元对控制信号进行滤波和数据预处理，并将滤波和数据预处理后的控制信号传至计算单元，计算单元对进行轨迹计算生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块。
如图3所示为空间机械臂联合仿真模块示意图，由图可知，所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，以ADAMS/Control模块为接口模块，实现将动力学模型与MATLAB/SIMULINK解算软件的连接，ADAMS/Control模块将空间机械臂动力学模型输出的空间机械臂角速度和速度参数转换为MATLAB/SIMULINK解算软件可识别的参数，输入MATLAB/SIMULINK解算软件，建立机械臂动力学仿真系统，有效提高仿真结果的真实性和有效性。
所述步骤(二)中，总线数据转换模块采用双冗余热备份设计，通讯速率适用范围250-1024K，时间抖动±1ms。
如图4为空间机械臂角位移仿真结果示意图，由图可知，横坐标表示时间，纵坐标表示关节的角位移；本实施例中对空间机械臂的关节数设置为6个，图4中6条曲线分别表示6个关节在空间机械臂仿真模型在模拟运动过程之后，经MATLAB/SIMULINK解算软件解算输出的空间机械臂6个关节角位移随时间变化曲线。
图5为本发明空间机械臂位移仿真结果示意图，由图可知，横坐标表示时间，纵坐标表示位移；三条曲线代表的是在空间机械臂仿真模型中六自由度机械臂各关节根据图4角位移曲线做运动仿真，得出机械臂末端执行器的质心在机械臂基坐标系中X、Y、Z三个方向的位移曲线。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：包括空间机械臂控制器模块、总线数据转换模块、空间机械臂联合解算模块和解算结果显示及后处理模块；
空间机械臂控制器模块：接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
总线数据转换模块：接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
空间机械臂联合解算模块：采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块；
解算结果显示及后处理模块：接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
2.根据权利要求1所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤(一)、空间机械臂控制器模块接收外部智能识别系统传来的控制信号，对控制信号进行滤波，并将滤波后的控制信号进行空间机械臂末端运动轨迹计算，生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块；并将接收到的外部智能识别系统传来的控制信号传输至解算结果显示及后处理模块；
步骤(二)、总线数据转换模块接收从空间机械臂控制器模块传来的控制参数总线信号，并将控制参数总线信号转换为计算机可识别的控制信号，将控制信号传输出至空间机械臂联合解算模块；
步骤(三)、空间机械臂联合解算模块采用MATLAB/SIMULINK解算软件建立电机模型，MATLAB/SIMULINK解算软件接收总线数据转换模块传来的控制信号，并将控制信号进行闭环差分运算，将闭环差分运算得结果放大后生成电压控制信号，将电压控制信号输入电机模型，由电机模型将控制信号转换成力矩信号；采用ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型；将力矩信号输出至ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，由空间机械臂动力学模型输出空间机械臂角速度和速度参数至MATLAB/SIMULINK解算软件，MATLAB/SIMULINK解算软件通过对空间机械臂角速度和速度参数进行闭环反馈控制解算，解算出空间机械臂角位移和位移的解算数据，并将解算数据输出至解算结果显示及后处理模块；
步骤(四)、解算结果显示及后处理模块接收空间机械臂联合解算模块空间机械臂角位移和位移的解算数据，将解算数据生成解算结果图。
3.根据权利要求2所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(三)中，ADAMS软件建立空间机械臂动力学模型的步骤包括：a、打开ADAMS仿真软件，在ADAMS/View中新建模型，导入.x_t格式的三维模型；b、对工作环境进行设置，勾选去除重力对话框中Gravity；c、导入的三维模型中自带质量属性，删除质量为零的多余部件；d、在ADAMS工具栏中选择Connectors打开约束库，对机械臂各关节上壳体和下壳体之间施加旋转约束，对各关节和臂杆之间施加固定约束，对末端执行器中的手指驱动板和壳体之间施加平移约束，对三个手指和驱动板及壳体之间施加相应的旋转约束和单副约束；e、在工具栏中选择Motions打开驱动库，对关节施加旋转驱动实现空间机械臂动力学模型的建立。
4.根据权利要求2所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(一)中，空间机械臂控制器模块包括管控单元、计算单元和通信单元；通信单元接收外部智能识别系统传来的控制信号，将控制信号传输至管控单元，管控单元对控制信号进行滤波和数据预处理，并将滤波和数据预处理后的控制信号传至计算单元，计算单元对进行轨迹计算生成轨迹控制指令，将轨迹控制指令作为控制参数总线信号，输出至总线数据转换模块。
5.根据权利要求2所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，加速度参数设为10-4g。
6.根据权利要求2所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(三)中，采用ADAMS软件建立的空间机械臂动力学模型，以ADAMS/Control模块为接口模块，实现将动力学模型与MATLAB/SIMULINK解算软件的连接，ADAMS/Control模块将空间机械臂动力学模型输出的空间机械臂角速度和速度参数转换为MATLAB/SIMULINK解算软件可识别的参数，输入MATLAB/SIMULINK解算软件。
7.根据权利要求2所述的一种空间机械臂全状态动力学半物理仿真系统，其特征在于：所述步骤(二)中，总线数据转换模块采用双冗余热备份设计，通讯速率适用范围250-1024K，时间抖动±1ms。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107505846A (zh) * 2017-10-12 2017-12-22 北京航空航天大学 一种空间机械臂系统抗干扰姿态协调验证装置及控制方法
CN108073087A (zh) * 2017-10-31 2018-05-25 北京精密机电控制设备研究所 一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制算法
CN108153957A (zh) * 2017-12-20 2018-06-12 中国运载火箭技术研究院 空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质
CN109459254A (zh) * 2018-10-22 2019-03-12 东北大学 一种多关节机器人动力学半物理仿真平台
CN110161878A (zh) * 2019-05-15 2019-08-23 崧智智能科技(深圳)有限公司 自动化设备的调试方法及系统
CN112699506A (zh) * 2020-12-29 2021-04-23 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 一种光电二维反射镜的动力学仿真验证方法
CN113204222A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 珠海格力智能装备有限公司 工业机器人的性能参数获取方法及装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991899A (zh) * 2017-11-27 2018-05-04 贵州大学 一种压铸模取件机械手联合仿真方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737500A (en) * 1992-03-11 1998-04-07 California Institute Of Technology Mobile dexterous siren degree of freedom robot arm with real-time control system
CN103061511A (zh) * 2012-12-20 2013-04-24 中联重科股份有限公司 多自由度臂架的轨迹规划系统、方法及泵车
CN103576558A (zh) * 2012-07-30 2014-02-12 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种空间机器人动力学仿真系统及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5737500A (en) * 1992-03-11 1998-04-07 California Institute Of Technology Mobile dexterous siren degree of freedom robot arm with real-time control system
CN103576558A (zh) * 2012-07-30 2014-02-12 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种空间机器人动力学仿真系统及方法
CN103061511A (zh) * 2012-12-20 2013-04-24 中联重科股份有限公司 多自由度臂架的轨迹规划系统、方法及泵车

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107505846A (zh) * 2017-10-12 2017-12-22 北京航空航天大学 一种空间机械臂系统抗干扰姿态协调验证装置及控制方法
CN107505846B (zh) * 2017-10-12 2018-09-21 北京航空航天大学 一种空间机械臂系统抗干扰姿态协调验证装置及控制方法
CN108073087A (zh) * 2017-10-31 2018-05-25 北京精密机电控制设备研究所 一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制算法
CN108073087B (zh) * 2017-10-31 2020-08-28 北京精密机电控制设备研究所 一种多学科综合仿真平台环境下的机电伺服系统控制方法
CN108153957A (zh) * 2017-12-20 2018-06-12 中国运载火箭技术研究院 空间机械臂动力学仿真分析方法、系统及存储介质
CN109459254A (zh) * 2018-10-22 2019-03-12 东北大学 一种多关节机器人动力学半物理仿真平台
CN109459254B (zh) * 2018-10-22 2020-05-29 东北大学 一种多关节机器人动力学半物理仿真平台
CN110161878A (zh) * 2019-05-15 2019-08-23 崧智智能科技(深圳)有限公司 自动化设备的调试方法及系统
CN110161878B (zh) * 2019-05-15 2020-07-28 崧智智能科技(深圳)有限公司 自动化设备的调试方法及系统
CN112699506A (zh) * 2020-12-29 2021-04-23 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 一种光电二维反射镜的动力学仿真验证方法
CN113204222A (zh) * 2021-05-12 2021-08-03 珠海格力智能装备有限公司 工业机器人的性能参数获取方法及装置

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