题目：可控局部自由度柔性机器人非线性动力学建模及特性研究

随着现代科技的发展，越来越多轻质、高效的柔性机器人应用到航天、汽车、加工制造等领域。然而结构柔性带来的振动制约着柔性机器人的进一步发展。针对柔性机器人大幅非线性振动，本文提出“可控局部自由度”概念。利用可控局部自由度和柔性机器人之间的非线性耦合来优化机器人的动态性能、实现低阶振动的控制。主要研究内容如下：1.在阅读大量文献的基础上，较为全面地综述了柔性机器人的研究进展。2.考虑由于柔性梁弯曲所引起的变形，引入PD控制局部自由度的运动，采用Kane方法建立可控局部自由度柔性机器人的非线性动力学方程。分析方程中的耦合项和非线性项，预测系统可能发生内共振。数值仿真表明柔性机器人的变形运动依靠自身低阻尼衰减较慢，同时证实系统存在内共振。3.利用摄动法寻求非线性微分方程的近似解析解，分析可控局部自由度的结构参数和控制参数对内共振的影响。数值仿真表明在慢变尺度内柔性机器人的一阶模态振动和可控局部自由度的运动模态交替出现。4.依据前面的理论分析，构造基于内共振的可控局部自由度吸振器。该方法在吸振器和柔性机器人之间的搭建能量交换的通道，并利用吸振器的阻尼耗散柔性机器人的振动能量。5.基于ADAMS和MATLAB平台进行联合仿真。在MATLAB/SIMULINK中构造可控局部自由度的PD控制环节，读取可控局部自由度反馈状态变量，处理和运算后输出力矩驱动ADAMS中可控局部自由度的运动。仿真结果验证了前面理论分析的正确性。6.开展可控局部自由度柔性机器人实验研究。开发双臂柔性机器人的实验平台。在此基础上，进行上述理论工作的实验研究。主要内容包括：理论模型验证、动态特性优化和控制策略研究等。