Accuracy Improvement for Stiffness Modeling of Parallel Manipulators
Institut de Recherches en Communications et Cybernetique de Nantes（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
针对高速精密加工中并联机器人刚度模型的精度问题进行了研究。它是基于综合的方法，结合分析和数值技术，并与多维集中参数模型的链接处理。后者取代本地6-dof虚拟弹簧描述平移/旋转的顺应性和它们之间的耦合的链接的灵活性。对商用CAD系统中的刚度识别程序进行了详细的精度分析（包括舍入误差的统计分析，刚度矩阵的置信区间评估）。所开发的技术的效率被证实的应用实例，其中涉及平移并联机器人的刚度分析。
2009-09-08 cs.RO
Stiffness modeling of robotic manipulator with gravity compensator
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）；National Center for Scientific Research（国家科学研究中心）；University of Nantes（南特大学）
研究了带重力补偿器的机器人的刚度建模问题。主要的注意力是基于弹簧的补偿器位于串行结构的顺序链接之间的刚度模型的发展。导出的模型允许我们描述的补偿器作为一个等效的非线性虚拟弹簧集成在相应的驱动关节。所得结果已有效地应用于Kuka系列重型工业机器人的刚度建模。
2013-11-26 cs.RO
Stiffness matrix of manipulators with passive joints: computational aspects
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et en Cybernetique de Nantes (IRCCyN)（南特通信与控制研究所）
研究了具有被动关节、柔性作动器和柔性连杆的机械臂刚度矩阵计算问题。它提出了明确的解析表达式和一个有效的递归程序，适用于一般情况下，并允许获得所需的矩阵无论是在分析或数值形式。所开发的技术和它的能力，以产生奇异和非奇异的刚度矩阵的优势，处理两个Stewart-Gough平台的刚度建模的应用实例说明。
2012-02-15 cs.RO
Geometric and Stiffness Modeling and Design of Calibration Experiments for the 7 dof Serial Manipulator KUKA iiwa 14 R820
本课题采用测量位姿优化选择方法对空间工业机械手进行了弹性静力学建模和标定实验，对于标定过程，最优位姿选择的目的是提高串联机械手参数辨识过程的效率，减少噪声对参数辨识精度的影响，通常用于平面机械手，我们的工作主要是将该方法推广到三维空间中的更复杂的机械臂，通过将空间机械臂分解为一组串联子链，然后使用7自由度串联机械臂的完整和不可约模型将最优位姿配置用于校准过程。该方法与拟人工业机器人KUKA iiwa14 R820的说明，我们进行了校准，并使用两种不同的方法，即VJM（虚拟关节建模）和MSA（矩阵结构分析）构建刚度建模。
2020-06-11 cs.RO
Non-linear stiffness modeling of multi-link compliant serial manipulator composed of multiple tensegrity segments
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)（南特数字科学实验室）；IMT Atlantique（大西洋国立高等矿业电信学校）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)（法国国家科学研究中心）
研究了一种新型柔性机械臂的刚度建模及其与环境相互作用时的非线性行为。所研究的机械手是由双三角形段组成的串联机械结构。主要注意的是初始直线的配置，可能会突然改变其形状的负载下。研究发现，在外载荷作用下，该机械臂可能有六个平衡位形，但只有两个是稳定的。在这些配置的附近，使用虚拟关节方法（VJM）的机械手的行为进行了分析。这种方法使我们能够提出一种分析技术，用于计算导致屈曲的临界力，并评估负载下的操纵器形状。相关的仿真研究证实了所开发的技术的有效性和非线性刚度分析的优势。
2021-08-02 cs.RO
Nonlinear Effects in Stiffness Modeling of Robotic Manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
本文重点研究了考虑外力/力矩作用于端点影响的机械手刚度增强建模。它实现了虚拟关节技术，描述了一组本地化的六维弹簧分离的刚性链接和完美的关节的机械手元件的遵守。在传统的配方，这是有效的卸载模式和小位移，所提出的方法隐含地假设，负载导致不可忽略的变化的机械手姿态和相应的修正雅可比矩阵。所开发的数值技术允许计算静态平衡和相关的力/扭矩反应的机械手为任何给定的位移的末端执行器。这使得设计人员能够检测机械手弹性行为中的基本非线性效应，类似于梁元件的屈曲。提出了一种基于虚拟弹簧刚度参数和主被动关节雅可比/海森矩阵求逆的线性化方法。所开发的技术说明了一个应用程序的例子，处理与刚度分析的并联机器人的callide家庭。
2009-12-08 cs.RO
Advancement of MSA-technique for stiffness modeling of serial and parallel robotic manipulators
Innopolis University（因诺波利斯大学）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)（法国国家科学研究中心）；Le Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)（南特数字科学实验室）；IMT Atlantique（大西洋国立高等工业技术与矿业学校）
本文介绍了机器人刚度建模的矩阵结构分析技术（MSA）的进展。与经典的MSA相比，它可以应用于由刚性、被动或弹性关节连接的柔性和刚性连杆组成的并联和串联机械手，具有多个外部载荷。机械手刚度模型是作为一组基本方程描述的链接，补充了一组约束描述链接之间的连接的弹性。这些方程直接聚合在一个共同的线性系统中，而无需传统的矩阵行和列的合并，这允许避免以较高维度的稀疏矩阵的数值求逆为代价的传统手动变换。
2018-05-29 cs.RO
Stiffness Analysis of Parallel Manipulators with Preloaded Passive Joints
Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）
提出了一种被动关节内预紧并联机器人刚度增强分析方法。它还考虑了外部载荷的影响，并允许计算非线性的“载荷-挠度”关系和刚度矩阵的任何给定位置的端平台或驱动器。使用这种方法，它提出的动静力控制算法，允许提高经典的运动控制的精度，并补偿由于外部/内部负载的链接/关节的弹性变形所造成的位置误差。结果示出的一个例子，处理与并联机械手的内预加载允许消除不希望的屈曲现象，并提高其运动学奇异性附近的刚度。
2010-12-09 cs.RO
SiMPLeR: A Series-Elastic Manipulator with Passive Variable Stiffness for Legged Robots
Saratoga High School（萨拉托加高中）；University of Michigan（密歇根大学）
我们提出了一种机械简单，成本低廉的设计，一系列的弹性致动器与可控刚度。这些特性对于动物的奔跑、跳跃、投掷和操纵是必要的，然而在机器人中，变刚度致动器要么很复杂，要么通过反馈控制器在低带宽下模仿。需要一个强大而简单的设计来建造可靠而廉价的具有动物能力的机器人。我们设计的关键是将扭转弹簧连接到正时皮带上，以创建可变刚度线性弹簧。在对抗对中，改变电机和关节之间的距离则改变致动器刚度。我们建立了一个原型，我们提出的致动器，显示的理论行为相匹配的实验表征，并展示了应用机器人单腿跳跃。
2021-06-20 cs.RO
Optimal Selection of Measurement Configurations for Stiffness Model Calibration of Anthropomorphic Manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）；Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制论研究所）
研究了空间拟人机器人弹性静力学参数的标定问题。它提出了一种新的策略，从根本上提高了机器人标定的效率的测量配置的最佳选择。该策略基于机器人测试姿态的概念，并确保了测试配置的最佳顺应性误差补偿。通过对一个具有刚性连杆和柔性驱动关节的3自由度拟人机械臂的弹性静力学参数标定的数值算例，说明了该方法的优点及其对实际应用的适用性
2012-11-25 cs.RO
Stiffness Analysis of 3-d.o.f. Overconstrained Translational Parallel Manipulators
IRCCyN (UMR CNRS 6597)（法国南特中央理工学院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）
提出了一种新的过约束并联机器人刚度建模方法，并将其应用于3-d.o.f.翻译机制它是基于一个多维集总参数模型，取代本地6-d.o.f.的链接灵活性。虚拟弹簧与其他工作相比，该方法包括一个基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算刚度矩阵的过约束架构和奇异的机械手姿态。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中涉及两个平移并联机器人的刚度比较分析。
2008-02-20 cs.RO physics.class-ph
Performance evaluation of parallel manipulators for milling application
Institut de Recherches en Communications et Cybernetique de Nantes（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
本文主要研究复合材料铣削加工并联机器人的性能评估。对于这种应用程序的最重要的性能测量，这表示机械手的加工能力的定义。在这种情况下，最佳综合任务解决的几何，运动学，运动静力学，弹性静力学，动力学性能的多目标优化问题。结果表明，刚度是一个重要的性能因素。以往的模型采用杆件近似，在初始点附近计算刚度矩阵。这是一种新的刚度矩阵计算方法的原因。该方法在一个具体的工业问题中得到说明。
2010-12-09 cs.RO
The Stiffness of 3-PRS PM Across Parasitic and Orientational Workspace
School of Mechanical Engineering, Zhejiang University（浙江大学机械工程学院）；Robotics Research Center of Yuyao (Robotics Institute of Zhejiang University)（余姚机器人研究中心（浙江大学机器人研究院））；xR Lab（xR实验室）
本研究针对3-PRS并联运动机床此前缺乏寄生运动空间刚度研究的空白，建立了涵盖寄生运动空间与常规工作空间的刚度模型，仿真发现寄生运动空间刚度更平缓、数值更小，为部件优化提升整体刚度提供依据。
2024-05-14 cs.RO
A Modular, Tendon Driven Variable Stiffness Manipulator with Internal Routing for Improved Stability and Increased Payload Capacity
National Robotarium（国家机器人研究院）；Heriot Watt University（赫瑞瓦特大学）；Institute for Integrated Micro and Nano Systems（集成微纳系统研究所）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Tough Cyberphysical AI Research Center (TCPAI)（硬核赛博物理人工智能研究中心）；Tohoku University（东北大学）；Senai Cimatec（塞奈西马泰克）
本文提出一种模块化、线缆驱动的变刚度连续体操作臂，通过独立控制刚度与内部布线设计，显著提升了负载能力和操作稳定性，为大规模连续体设计提供可行方案。
2024-05-03 cs.RO
Design Iterations for Passive Aerial Manipulator
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Robert Bosch Center for Cyber Physical Systems（罗伯特·博世信息物理系统研究中心）
使用无人机抓取机动目标是一个具有挑战性的问题。本文介绍了一种新型的目标拦截空中机械手的设计，开发和原型。它是一个单自由度（DoF）机械手与被动篮式末端执行器。所提出的设计是节能的，重量轻，适用于空中抓取应用。详细设计了操纵机构和一种新型的螺旋桨保护装置。
2021-02-16 cs.RO
Design and Integration of a Drone based Passive Manipulator for Capturing Flying Targets
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Robert Bosch Center for Cyber Physical Systems（罗伯特·博世网络物理系统中心）
在本文中，我们提出了一种新的被动单自由度（DoF）机械手的设计和集成的自主无人机捕捉移动目标。末端执行器被设计成被动的，以使移动目标与飞行的UAV脱离，并在存在干扰的情况下有效地捕获它，以最小的能量消耗。它也被设计来处理目标摇摆和下洗的影响。被动机械手集成与无人机通过一个单一的自由度（DoF）的手臂，并在室外环境中进行实验。该机械手采用齿条齿轮机构，通过将机械手伸出无人机机身以捕获目标来确保安全性。自主捕获实验使用悬挂在静止无人机上的红色球进行，随后从移动无人机上进行。实验表明，即使在环境/测量不确定性和误差的情况下，机械手也能以70%的成功率捕获目标。
2021-02-23 cs.RO
Stiffness Analysis Of Multi-Chain Parallel Robotic Systems
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文提出了一种新的具有柔性连杆和柔性驱动关节的多链并联机器人刚度建模方法。与其他工作相比，该方法涉及基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算奇异姿态的刚度矩阵，并考虑到外力的影响。应用实例验证了该方法的优越性，并对一种并联机器人进行了刚度分析
2009-09-22 cs.RO
CAD-based approach for identification of elasto-static parameters of robotic manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学校）；Institut de Recherches en Communications et en Cybernetique de Nantes（南特通信与控制论研究所）
本文提出了一种在CAD环境下利用虚拟实验进行机械手弹性静力学参数辨识的方法。它是基于从有限元分析结果中提取的数据的数值处理，这些结果是针对孤立的机械手连杆获得的。这种方法允许获得所需的刚度矩阵，考虑到复杂的形状的链接，旋转/平移偏转和连接相邻链接的关节的特殊性之间的耦合。这些矩阵是机械手集中刚度模型的组成部分，由于其高计算效率而被广泛应用于机器人中。为了提高辨识精度，给出了虚拟实验的优化设置建议，并提出了相应的统计处理技术。仿真研究证实了所开发方法的有效性，表明评估刚度矩阵元素的准确度约为0.1%。
2013-11-26 cs.RO
Analyse de la rigidité des machines outils 3 axes d'architecture parallèle hyperstatique
Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
提出了一种新的过约束并联机器人刚度建模方法，并将其应用于3-d.o.f.翻译机制它是基于一个多维集总参数模型，取代本地6-d.o.f.的链接灵活性。虚拟弹簧与其他工作相比，该方法包括一个基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算刚度矩阵的过约束架构和奇异的机械手姿态。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中涉及两个平移并联机器人的刚度比较分析。
2008-11-21 cs.RO
Mechanics of compliant serial manipulator composed of dual-triangle segments
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), UMR CNRS 6004（南特数字科学实验室（法国国家科学研究中心UMR 6004））；Ecole Centrale Nantes（南特中央理工学院）；IMT Atlantique（大西洋电信学院）；Innopolis University（因诺波利斯大学）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)（法国国家科学研究中心）
研究了一种由新型双三角形弹性段组成的柔性串联机器人的力学问题。分析和数值方法被用来找到机械手的稳定和不稳定的平衡配置，以及预测相应的机械手形状。对加载和卸载模态进行了刚度分析，并采用虚拟节点法（VJM）计算刚度矩阵。结果表明，无论初始位形为直线还是非直线，机械臂在载荷作用下都可能发生屈曲或准屈曲现象。相关的仿真结果证实了理论研究。
2020-11-13 cs.RO
Whole-Body Control of a Mobile Manipulator for Passive Collaborative Transportation
University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳-雷焦艾米利亚大学）
人-机器人协作任务预见了人类和机器人之间具有不同程度复杂性的交互。具体而言，对于涉及代理之间的物理接触的任务，在这种交互的建模和控制中出现了挑战。在本文中，我们提出了一个控制架构，能够确保灵活和鲁棒稳定的物理人机交互，专注于协同运输任务。该架构部署到移动机械手，建模为一个整体结构，这有助于操作员在运输笨重的负载。由于无源性技术，控制器在线调整其相互作用参数，同时保持整个系统的鲁棒稳定性，从而实验验证的架构。
2022-11-24 cs.RO
Constrained Passive Interaction Control: Leveraging Passivity and Safety for Robot Manipulators
School of Engineering and Applied Science, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院）
本文提出一种约束被动交互控制架构，通过松弛分层控制屏障函数二次规划约束阻抗控制，确保机器人在可行时被动并满足安全约束，经7自由度Franka Research 3仿真与实验验证。
2024-03-14 cs.RO
Co-optimizing Physical Reconfiguration Parameters and Controllers for an Origami-inspired Reconfigurable Manipulator
Colorado State University（科罗拉多州立大学）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Manning College of Information and Computer Sciences（曼宁信息与计算机科学学院）
针对可重构机器人构型与控制器依赖的优化难题，本文以腱驱动折纸启发式机械臂为例，基于最小势能前向模型，通过强化学习协同优化关节刚度（重构参数）与腱位移控制策略，实现固定参数下无法完成的目标到达任务，框架可扩展至其他系统。
2025-04-14 cs.RO
SAQIEL: Ultra-Light and Safe Manipulator with Passive 3D Wire Alignment Mechanism
The University of Tokyo（东京大学）
本文提出被动式3D线材对齐器与电机直接绕线驱动，将执行器集中于根部，研制出运动部件仅1.5 kg的7自由度超轻量机械臂SAQIEL，并验证其兼顾负载、速度、精度与适应性。
2024-03-04 cs.RO
ATDM:An Anthropomorphic Aerial Tendon-driven Manipulator with Low-Inertia and High-Stiffness
Research Institute of Intelligent Control and Systems, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学智能控制与系统研究所）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；Ningbo Institute of Intelligent Equipment Technology Co., Ltd.（宁波智能装备技术研究院有限公司）
本文提出ATDM，将六旋翼UAV与4自由度拟人腱驱动机械臂结合，通过骨骼式结构优化、张紧与张力放大机构实现低惯量、高刚度并降低耦合扰动。
2024-05-08 cs.RO cs.SY eess.SY
A Bioinspired Stiffness Tunable Sucker for Passive Adaptation and Firm Attachment to Angular Substrates
University of Twente（特文特大学）
适应和顺应有角度和不平坦表面的能力提高了吸盘在抓握和操作方面的性能。然而，在大多数情况下，适应成本缺乏表面附着后操纵所需的刚度;因此，理想的情况是在适应期间具有顺应性，并且在附着到表面后具有刚度。然而，吸盘中的大多数刚度调节技术需要额外的致动。本文提出了一种新的刚度可调吸盘，适用于陡峭的角度表面。使用颗粒堵塞作为真空驱动的刚度调制提供了用于激活机构的无传感器。因此，该设计由连接到粒状茎的常规主动吸盘组成，模仿在适应期间顺应的铰链行为，并且在确保附接之后具有高刚度。在实验过程中，吸盘可以以低于0.5N的力适应高达85度的角度。我们还研究了颗粒柄的长度对适应的影响，以及与没有刚度调制的被动适应相比，这种设计的表现如何。
2022-10-26 cs.RO
Mechanical Characterization of Compliant Cellular Robots. Part I: Passive Stiffness
Yale University（耶鲁大学）
模块化主动单元机器人（MACRO）是模块化机器人硬件的设计范例，仅使用两个组件，即致动器和被动柔性关节。在MACRO方法下，连接大量的致动器和关节以创建网状细胞机器人结构，该结构可以被致动以实现大的变形和形状改变。在这篇由两部分组成的论文中，我们研究了MACRO框架内不同可能的网状拓扑结构的重要性。平面的规则和半规则平铺被用作候选网格拓扑，并使用有限元分析（FEA）进行模拟。在第1部分中，我们使用FEA来评估它们的被动刚度特性。使用应变能方法，均匀化的材料性能（杨氏模量，剪切模量，泊松比）不同的网格拓扑结构的计算和比较。结果表明，刚度随着节点连接度的增加而增加，拉伸主导的拓扑结构比弯曲主导的拓扑结构具有更高的刚度。我们还研究了相对致动器节点刚度对整体网格特性的作用。该分析表明，拉伸为主的拓扑结构的刚度直接与其横截面积成比例，而弯曲为主的拓扑结构则没有这种直接关系。
2022-03-11 cs.RO
Stiffness Analysis Of Multi-Chain Parallel Robotic Systems
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文提出了一种新的具有柔性连杆和柔性驱动关节的多链并联机器人刚度建模方法。与其他工作相比，该方法涉及基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算奇异姿态的刚度矩阵，并考虑到内力的影响。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中处理的刚度分析的螺旋桨机械手。
2008-10-05 cs.RO physics.class-ph
Separable Tendon-Driven Robotic Manipulator with a Long, Flexible, Passive Proximal Section
Texas A&M University（德州农工大学）；Siemens Healthineers（西门子医疗）；Brigham and Women’s Hospital（布莱根妇女医院）；Harvard Medical School（哈佛医学院）
本文针对医疗场景中长柔性被动近端段腱驱动机器人操作器的驱动与灭菌难题，提出可分离结构设计，并开发冗余控制器及迟滞与张紧补偿方法，实验表明可有效降低远端末端误差。
2023-04-18 cs.RO
Simultaneous Stiffness and Trajectory Optimization for Energy Minimization of Pick-and-Place Tasks of SEA-Actuated Parallel Kinematic Manipulators
Johannes Kepler University Linz, Austria（约翰·凯撒大学林茨分校，奥地利）
本文针对SEA驱动的并联运动机械臂拾放任务，通过同时优化操作轨迹与执行器刚度以激发固有振荡，实现能耗最小化，并在两个并联机器人应用中验证了方法的有效性。
2025-10-23 cs.RO math.DS
Passive Compliance Control of Aerial Manipulators
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
本文提出了一种空载合规控制方法，通过合理选择末端执行器坐标和时间域被动技术，确保空中机械臂在无动力驱动情况下实现稳定环境交互。
2018-08-09 cs.RO cs.SY eess.SY
Passivity-based Decentralized Control for Collaborative Grasping of Under-Actuated Aerial Manipulators
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国高等科学技术研究院）
本文提出一种基于无源性的分散阻抗控制方法，通过坐标变换实现欠驱动空中机械臂的惯性解耦，使任意数量AM可模块化协同抓取并自动收敛到目标构型，仿真验证了10个AM的协同抓取。
2023-03-19 cs.RO
Compensation of compliance errors in parallel manipulators composed of non-perfect kinematic chains
Institut de Recherche en Communications et Cybernetique de Nantes（南特通信与控制论研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特国立高等矿业学校）；University of Agder（阿格德大学）
研究了并联机器人在外部载荷作用下的柔顺误差补偿问题。所提出的方法是基于非线性刚度建模，并减少到一个适当的调整的目标轨迹。与以往的工作相比，除了由加工力引起的顺应性误差，在运动链中的不准确性引起的装配误差的问题被认为是。以双圆弧铣削槽为例，说明了该方法的优越性和实际意义。
2012-04-08 cs.RO
Moveability and Collision Analysis for Fully-Parallel Manipulators
Institut de Recherche en Cybernétique de Nantes（南特控制论研究所）
研究了全并联机器人在障碍物存在时的可动性。全并联机械手用于需要精确度、刚度或高速度和加速度的应用场合\cite{Merlet:97}。然而，其主要缺点之一是一个相对较小的工作空间相比，串行机械手之一。这主要是由于潜在的内部碰撞的存在，以及奇点的存在。在本文中，自由方面的概念定义，它允许展示的工作空间和关节空间的奇异性和碰撞自由域。本研究主要应用于机械臂工作空间的可动性分析以及路径规划、控制与设计。
2007-07-13 cs.RO
A Versatile Data-Driven Framework for Model-Independent Control of Continuum Manipulators Interacting With Obstructed Environments With Unknown Geometry and Stiffness
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Cornerstone Robotics Limited（基石机器人有限公司）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文讨论了控制连续体机械手（CM）在自由或有障碍的环境中，没有先验知识的变形行为的CM和刚度和几何形状的相互作用的障碍环境的问题。我们提出了一个通用的数据驱动的优先级模型无关（PMI）的控制框架，其中各种控制范例（例如CM的位置或形状控制）可以根据所提供的反馈来定义。该优化迭代算法实时的学习CM在与未知环境相互作用时的变形行为，然后实现所定义的控制目标。为了评估所提出的框架的可扩展性，我们集成了两个不同的CM，设计用于医疗应用，与达芬奇研究工具包（dVRK）。该框架的性能和学习能力进行了研究，在11组实验，包括PMI的位置和形状控制在自由和未知的障碍环境，以及在操纵一个未知的可变形物体。我们还评估了我们的算法在离体实验与羔羊heart.The理论和实验结果表明，自适应性，通用性和准确性的建议框架，因此，其适用于各种应用程序，涉及连续操作器的性能。
2020-05-05 cs.RO cs.SY eess.SY
Comparison of Planar Parallel Manipulator Architectures based on a Multi-objective Design Optimization Approach
Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）；CNRS（法国国家科学研究中心）
基于多目标优化设计方法，对平面并联机器人结构进行了比较。机械手架构进行了比较，关于他们的运动质量和他们的规则工作空间的大小，即，目标函数。优化问题受到机械手灵活性和刚度的约束。对于给定的外扳钳，在所获得的最大规则灵巧工作空间内，动平台的位移必须小于给定值。本文的贡献突出与3-RPR，3-RPR和3-RPR平面并联机器人的结构，这是比较通过他们的帕累托前沿与遗传算法获得的研究。
2010-12-13 cs.RO
Singularity Analysis of Limited-dof Parallel Manipulators using Grassmann-Cayley Algebra
Institut de Recherche en Communication et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文对有限自由度并联机器人的奇异性进行了几何刻画。利用Grassmann-Cayley代数给出了构成逆雅可比矩阵行的6条Plücker线向量（有限和无限）的依赖关系的几何条件.所考虑的机械手不需要在每条腿的某处具有被动球形关节。本研究以三个机器人为例进行说明
2008-09-18 cs.RO
Design optimization of parallel manipulators for high-speed precision machining applications
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文提出了一种基于工作空间网格概念的并联机器人整体优化设计方法，并利用目标达成公式进行全局优化。为了结合非均匀设计规范，开发的优化技术将所有的约束和目标转换成类似的性能指标相关的最大尺寸的规定形状的工作空间。这种转换是基于专用的动态规划程序，满足现代CAD的计算要求。所开发的技术的效率证明通过两个案例研究，处理优化的运动学和刚度性能的并联机器人的cylidide家庭。
2009-09-08 cs.RO
BiFlex: A Passive Bimodal Stiffness Flexible Wrist for Manipulation in Unstructured Environments
The University of Texas（德克萨斯大学）；Meta Reality Labs Research（Meta现实实验室）
本文提出被动双模态刚度柔性腕部 BiFlex，利用软屈曲蜂窝结构在高精度操作与意外接触安全间切换，并通过多种真实任务验证其控制简化、操作精确与安全性。
2025-05-14 cs.RO
Effect of Active and Passive Protective Soft Skins on Collision Forces in Human-robot Collaboration
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；Blue Danube Robotics GmbH（蓝多瑙河机器人有限公司）
软电子皮肤是将工业机械手转变为协作机器人的手段之一。对于已经适合物理人机协作的操纵器，软皮肤可以使它们更安全。在这项工作中，我们研究了两个协作机械手（UR 10 e和KUKA LBR iiwa）和一个经典的工业机械手（KUKA Cybertech），在存在或不存在的工业防护皮肤（AIRSKIN）的影响后的行为。此外，我们隔离的被动填充和主动贡献的传感器对机器人的反应的影响。我们提出了总共2250碰撞测量和研究的冲击力，接触时间，夹紧力，和脉冲。数据集是公开的。我们总结我们的结果如下。对于瞬态碰撞，被动蒙皮特性使碰撞力降低了约40%。在准静态接触期间，皮肤覆盖物的效果-主动或被动-不能与协作机器人的碰撞检测和反应隔离。我们系统地比较了不同的设置和经验确定的安全速度与ISO/TS 15066的处方。在某些情况下，高达ISO/TS 15066规定速度的四倍可以符合冲击力限制，因此被认为是安全的。我们提出了一个扩展的公式有关的冲击力和允许的速度，考虑到刚度和可压缩厚度的保护罩，导致更好的预测碰撞力。同时，这项工作强调了现场测量的必要性，因为我们研究的所有因素-主动/被动皮肤的存在，安全停止设置，机器人碰撞反应，冲击方向，当然还有速度-都会影响冲击后的力演变。
2022-05-19 cs.RO
WAVE: Worm Gear-based Adaptive Variable Elasticity for Decoupling Actuators from External Forces
Department of Mechanical Systems Engineering, Faculty of Engineering, Yamagata University（机械系统工程系，工学系，山形大学）；OMRON SINIC X Corporation（OMRON SINIC X公司）
提出集成不可反向驱动蜗轮的可变刚度执行器WAVE，通过将电机与外力解耦、弹簧储能及预压缩调刚，实现精确传力、抗冲击和静止近零电机负载。
2025-09-26 cs.RO
Parametric Stiffness Analysis of the Orthoglide
Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）；École Centrale de Nantes（南特中央理工学院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）；Université de Nantes（南特大学）；Université Laval（拉瓦尔大学）
本文对一种三平移并联机构-三平移并联机床进行了参数刚度分析。首先，基于现有的方法进行柔性建模。然后，刚度矩阵的象征计算。这使得人们能够容易地研究几何设计参数对矩阵元素的影响。显示关键链接。切削力，然后建模，使静态位移的铣刀槽铣削过程中的象征性计算。分析了几何设计参数对静位移的影响。其他加工操作也可以建模。这种参数刚度分析可以应用于任何并联机器人的刚度是一个关键问题。
2007-08-28 cs.RO
From Passive Monitoring to Active Defence: Resilient Control of Manipulators Under Cyberattacks
Department of Computer Science and Engineering, Mälardalen University（计算机科学与工程系，马尔默大学）
针对虚假数据注入攻击（FDIA）下冗余机械臂的弹性控制问题，提出一种基于异常分数的主动控制级防御方法，通过单调函数衰减控制输入，显著降低攻击引起的末端执行器偏差，同时保证无攻击时的标称性能。
2026-05-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Pneumatic bellows actuated parallel platform control with adjustable stiffness using a hybrid feed-forward and variable gain I-controller
Technical University of Košice（科希策技术大学）；Technical University of Ostrava（俄斯特拉发技术大学）
针对气动波纹管驱动并联平台定位难题，提出结合前馈与变增益I控制器的算法，实验验证优于ANFIS和PID，动态负载下表现良好。
2023-06-21 cs.RO
The Kinematic design of a 3-dof Hybrid Manipulator
Institut de Recherche en Cybernétique de Nantes (IRCyN)（南特控制论研究所）；McGill University（麦吉尔大学）
研究了一种新型三自由度混联机器人的运动学特性。该机械手是通过在一个五杆平面机构（类似于Bajpai和Roth研究的机构）上串联增加一个第三转动件而得到的，该第三转动件穿过上述连杆机构的两个驱动转动关节的中心线。由此产生的架构是混合的，因为它既有串行链路，又有并行链路。全并联机械手已知存在特别不希望的奇异点（称为平行奇异点），其中失去控制[4]和[6]。另一方面，由于它们的悬臂式运动布置，完全串联的机械手遭受缺乏刚度和相对较大的定位误差。所研究的混合机械手具有更高的刚度和更高的精度。此外，由于所有致动器都位于第一轴线上，因此惯性效应显著减小。此外，它表明，我们的机械手的特殊运动学结构有可能避免平行奇异的“工作模式”的一个合适的选择，从而导致更大的重复。针对混合机械手的优化设计，分析了不同结构尺寸（例如连杆长度）对运动学和力学性能的影响。
2007-05-07 cs.RO
A Lightweight, High-Extension, Planar 3-Degree-of-Freedom Manipulator Using Pinched Bistable Tapes
Stanford University（斯坦福大学）
本文提出一种基于夹持双稳态带的轻量高伸展平面三自由度机械臂，通过可重构转动关节实现灵活定位，并验证了其准静态性能，旨在未来集成于无人机进行空中操作。
2023-12-22 cs.RO
Compliant Beaded-String Jamming For Variable Stiffness Anthropomorphic Fingers
Oxford Robotics Institute, University of Oxford（牛津大学牛津机器人研究所）
本文提出一种用于拟人手指的柔顺关节阻塞机制，兼具被动残余柔顺性与可调刚度，刚度范围0.48至1.95 Nm/rad，并在孔轴装配任务中比刚性夹持器成功率提高60%。
2025-02-06 cs.RO
Ultra-slender Coaxial Antagonistic Tubular Robot for Ambidextrous Manipulation
West China Hospital of Medicine, Sichuan University（四川大学华西医学院）；Shien-Ming Wu School of Intelligent Engineering, South China University of Technology（华南理工大学伍舜明智能工程学院）；School of Mechanical and Electrical Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学机械与电气工程学院）；School of Mechanical Engineering, Sichuan University（四川大学机械工程学院）；Centre for Artificial Intelligence and Robotics (CAIR) Hong Kong Institute of Science and Innovation, Chinese Academy of Sciences（中国科学院香港创新研究院人工智能与机器人中心）
本文提出一种非对称同轴拮抗管状机器人臂，通过优化切缝图案和运动静力学模型实现高刚度与高灵巧度，实验验证其在微创手术中的潜力。
2024-12-25 cs.RO
Passive Stiffness Shaping in Cable-Suspended Aerial Manipulation via Movable Compliant Anchors
University of Twente（特文特大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）；Utrecht University（乌得勒支大学）
本文提出一种重力感知准静态理论，将空中飞行器视为可移动柔性锚点，通过锚点重新定位塑造缆索悬挂负载的被动笛卡尔刚度，并建立动态验证框架评估其预测性。
2026-10-01 cs.MA cs.RO cs.SY
On the optimal design of parallel robots taking into account their deformations and natural frequencies
Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes (IRCCyN)（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
本文讨论了使用简单的刚度和振动模型的实用性，基于机械手的雅可比矩阵和致动器的刚度，每当其几何形状被优化。在许多工作中，这些简化模型被用来提出机器人的优化设计。然而，与元件的弹性相比，驱动系统的弹性通常是可忽略的，特别是在需要高动态性能的应用中。因此，使用这样的简化模型可能导致创建具有长腿的机器人，其将经受大的弯曲和扭曲变形。本文提出了一个例子的机械手，它是最好使用一个完整的刚度或振动模型，以获得最合适的设计，并表明，使用简化模型可能会导致机构的刚度较差。
2009-09-01 cs.RO
Distributed end-effector formation control for mixed fully- and under-actuated manipulators with flexible joints
Southeast University, Nanjing（东南大学）；University of Groningen, Groningen（格罗宁根大学）
本文针对具有柔性关节的混合全驱动与欠驱动机械臂，提出基于虚拟弹簧的分布式控制律实现末端执行器编队保持，并刻画了可达编队形状集合，通过数值仿真验证了方法的有效性。
2024-02-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Kinematic Modeling and Compliance Modulation of Redundant Manipulators Under Bracing Constraints
Vanderbilt University（范德堡大学）
出于被动安全的原因，协作机器人应该理想地使用低扭矩执行器。然而，一些应用需要这些协作机器人深入到有限的空间，同时协助人类操作员完成体力要求高的任务。在本文中，我们考虑使用现场协作机器人（ISCR），平衡的被动安全指示低扭矩驱动和需要达到深密闭空间的相互冲突的需求。我们认为明智地使用支撑作为一个可能的解决方案，这些相互冲突的需求，并提出了一个建模框架，考虑到约束的运动学和支撑的末端执行器的顺应性的影响。然后，我们定义了一个冗余分辨率框架，最大限度地减少了末端执行器的方向性，同时最大限度地提高末端执行器的灵活性。运动学仿真结果表明，冗余解决策略成功地降低了顺应性，提高了运动条件，同时满足了支撑任务所施加的约束。该建模框架的应用程序可以支持未来的研究支撑位置的选择，并支持形成一个导纳控制框架的协同控制下支撑约束的ISCR。这种机器人可以通过减少导致肌肉骨骼损伤的生理负担而使未来的工人受益。
2020-08-11 cs.RO
Mathematical modelling and virtual decomposition control of heavy-duty parallel$-$serial hydraulic manipulators
Tampere University（坦佩雷大学）
提出了一种新的并联$-$串联结构重型机械手建模方法。每个考虑的并行$-$串行结构包含一个旋转段与刚性链接连接的被动旋转关节和驱动的线性液压致动器，从而形成一个封闭的运动回路。此外，还考虑了由液压线性致动器驱动的棱柱关节组成的棱柱段。使用牛顿$-$欧拉（N $-$ E）动力学公式推导出致动器力的表达式。推导过程不假设无质量致动器解耦的机械手连杆，这是常见的拉格朗日动力学公式。执行机构压力动态包括在分析中，导致总的三阶系统的常微分方程（ODE）。该模型在N $-$ E框架中，具有比其前任更少的参数，启发了虚拟分解控制（VDC）系统过程的修改，以制定基于新模型的控制律。每个通用的机械手的旋转和棱柱段的虚拟稳定性，导致整个机器人的李雅普诺夫稳定性。
2022-01-10 cs.RO
Nonlinear stiffness allows passive dynamic hopping for one-legged robots with an upright trunk
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文研究髋关节偏离质心的单腿机器人跳跃模型，证明用非线性髋关节弹簧替代线性弹簧可首次实现被动极限环，为高能效躯干稳定控制提供新途径。
2024-01-16 cs.RO cs.SY eess.SY
