基于S7-300 PLC不规则空间曲线自动焊接系统设计

针对螺旋形部件焊缝的特点和焊接需求,设计了一套基于S7-300 PLC的不规则空间曲线自动焊接系统。介绍了整个控制系统的系统组成、工作原理及软件算法;在机械臂摆动控制上采用FM354伺服电机定位模块实现高精度定位,在机械臂高度和机械臂长度控制上采用基于PLC-300的闭环比例-积分控制。所设计焊接自动控制系统既保证了控制精度又降低了设计成本。基于设计系统进行焊接试验,试验结果表明:焊接定位精度较高,焊缝平整光滑,试验结果证实了该系统的焊接可行性及可靠性。     

基于机械臂与U盘的文件自动传递系统

<正>在联网计算机和非联网计算机之间进行文件传递是一项重复性强且耗费人力的工作，现有基于机械臂与光盘的自动化解决方案会产生大量的光盘损耗，浪费资源。针对这一问题，提出了基于机械臂和U盘的文件自动传递系统。使用弹性材料设计了U盘和USB扩展坞的固定夹具，降低了对机械臂定位精度的要求。设计了完整的系统软件，实现机械臂的运动控制、邮箱附件的自动下载、文件的自动移动与杀毒等功能，实验验证了所设计系统的有效性。     

非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计

为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关节设计合适的电机来实现机械臂运动。在系统的FPGA中写入控制算法,使用主控芯片对不同关节处FPGA的控制算法进行融合,确定机械臂运动方案并下达控制指令,通过构造2.5D环境地图感知非结构环境,完善控制指令。从实验结果中可以看出所设计系统的关节轨迹优化能力强。     

基于凯恩方程的机械臂固定时间滑模控制

针对存在未建模动态和随机干扰等因素影响下的机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种新型非奇异固定时间滑模控制策略.首先,利用凯恩方程和虚功原理,推导了n自由度机械臂的动力学方程;然后,由固定时间稳定理论设计了新型固定时间滑模面,结合6R机械臂的凯恩动力学模型,针对机械臂的模型参数不确定性和外界干扰,设计了非奇异固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性;最后的数值仿真表明,所设计的控制器能保证系统状态的收敛不依赖于初始条件,并具有更快的收敛速率和更短的收敛时间以及良好的鲁棒性.     

耳温计检定系统机械臂位姿自动修正方法研究

针对耳温计自动检定系统中机械定位随机偏移的问题,提出一种基于机器视觉的机械臂位姿自动修正算法。在恒温槽基准位建立机械臂运动的基准参考坐标系,在此坐标系下设计机械臂作业路径动作;系统作业过程中,通过定位恒温槽上的特征图案生成变换矩阵,产生新参考坐标系;机械臂来到新参考坐标系下拍照,反推变换矩阵偏差值并对其迭代更新;通过对机械臂运动的参考坐标系进行修正,完成对机械臂三维作业的位姿修正。实验结果表明,所提算法对恒温槽上3个平面的定位精度达到0.5 mm以内,为相似场景下的视觉引导提供了一种新思路。     

欠驱动柔性机械臂的动力学建模与控制

针对欠驱动柔性机械臂建模、控制困难的问题,文中采用在第一关节安装轻质弹簧的方法来表示机械臂的柔性,从而得到柔性臂的简化模型。将其应用到两连杆欠驱动柔性机械臂中,建立欠驱动柔性机械臂的系统模型,并利用拉格朗日函数法,对该系统进行动力学建模。同时通过构造基于系统能量和驱动杆状态的李雅普诺夫函数,设计该欠驱动柔性机械臂系统的控制律。最后,使用Matlab对该系统及所设计的控制律进行数值仿真。仿真结果表明,所构建的动力学模型以及设计的控制规则具有良好的有效性,且同时具备响应速度快、控制输入小的优点。     

基于Arduino单片机模拟搜救其系统的设计与实现

设计一款基于Arduino单片机的机械臂,通过Arduino单片机实现对机械臂舵机系统的运动控制,使其完成不同位置的抓取动作。本文首先从实际角度分析机械臂技术在直升机搜救中的应用,随后基于实际情况探究模拟机械臂的控制方案,之后介绍了基于Arduino单片机六自由度机械臂的硬件结构和系统软件设计。在实际应用情况下,则是将其吊装在直升机模型下,用于参加全国航空航天模型锦标赛中的模拟直升机空中搜救。     

机械臂自适应非奇异快速终端滑模控制

针对刚性机械臂有限时间鲁棒控制问题,提出了一种新的自适应非奇异快速终端滑模控制方法.该方法将非奇异快速终端滑模控制与自适应律相结合,使用非奇异快速终端滑模面加快机械臂轨迹跟踪误差的收敛速度,解决了终端滑模中的奇异问题;通过双曲正切函数代替符号函数减小控制输入的抖振;利用自适应律对未知的外部扰动和系统的不确定性进行估计,实现了在集总扰动未知情况下的轨迹跟踪.构造Lyapunov函数,证明机械臂系统能够在有限时间内稳定收敛.最后二自由度机械臂仿真实验结果验证了所设计控制器的有效性和鲁棒性.     

机械臂变指数趋近律滑模控制律设计

针对机械臂滑模控制中存在抖振的问题,采用改进趋近律的思想来设计滑模控制律,以达到有效抑制抖振的目的。在对滑模控制的特点和常用的指数趋近律进行分析的基础上,提出了一种变指数趋近律,并对其趋近性能进行了分析;结合机械臂动力学模型和改进的趋近律设计了相应的滑模控制策略,对其控制效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略不仅有效地抑制了系统的抖振,而且保证了机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪性,进而提高了机械臂的工作性能。     

基于机械臂路径规划的内场轨迹实现技术研究

为了解决传统光电跟踪设备的跟踪性能测试系统参数调试繁琐、设备安装困难、靶标适用性差等问题,研究了基于机械臂路径规划的内场轨迹实现技术。通过规划六自由度机械臂的末端运动轨迹,设计了更加灵活、高效的跟踪性能测试系统。首先,对传统测试靶标系统进行分析,明确实现跟踪性能测试的数学模型;然后提出基于六自由度机械臂的新型技术方案,并分析了两种方案的差异性;接着通过靶标轨迹的坐标变换,根据传统动态靶标轨迹得到适用于六自由度机械臂的末端位姿参数,从而实现轨迹规划;最后,通过数值仿真验证了本文方法与传统方法的跟踪性能测试效果的一致性。仿真结果表明,两者具有相同的跟踪性能测试效果。相较于传统方法,采用机械臂的测试系统在参数调节、工具安装和靶标适用性上更具优势,完全能够满足光电跟踪设备内场跟踪性能测试的要求。     

串联机械臂运动控制系统设计

由于加工装配的累积误差,驱动控制,机械臂的柔性变形以及实际工作环境中振动等因素的干扰,导致无法准确获取机械臂的运动学模型和动力学模型,导致机械臂实际的运动性能与期望的高精度运动性能相比出现较大的差距。针对上述问题,文中通过研究串联机械臂轨迹优化算法,设计了一套简单且实时性的机械臂控制变量补偿系统,以减少甚至消除机械臂的运动学误差。这一技术的实现,将对提高装备制造业中机械臂运动精度关键技术的发展起到推动作用。     

两连杆机械臂系统的跟踪控制

机械臂系统是近十几年来出现的一种工业技术设备,由于多连杆机械臂系统的非线性特性以及强耦合性,使得多连杆机械臂系统的稳定控制一直是一个难点;现有的机械臂控制系统大多跟踪误差较大,而且易受外界扰动的干扰,所以用传统的PID或者简单反馈控制实际效果很难让人满意.文章选取两连杆机械臂系统作为对象,通过反馈线性化处理以及状态反馈的参数选取,并通过Matlab对系统的跟踪控制效果进行仿真.文章所采取的控制器设计方法的创新点在于不仅保证闭环系统稳定,所有状态有界,跟踪误差最终有界,并且当系统具有不确定性和外界干扰时具有比较强的鲁棒性,同时对实践也具有较强的指导意义.     

机器人、机械手、自动调节、控制与执行机构

Y99-61563-912 0008794串接刚性机械臂的鲁棒控制:一般情况=Robust con-trol for rigid serial manipulators:a general setting[会,英]/Chem,Y.-H.& Leitmann,G.//1998 IEEE Amer-ican Control Conference.Vol.2.—912～916(NiG)本文研究了具有旋转和棱形关节串接机械臂的鲁捧控制。首先分析了惯性矩阵的性质,并且指出即使是棱形关节情形,惯性矩阵仍然可用于构造系统的李雅普诺函数。在此基础上,文中提出了机械臂的鲁捧控制算法,算法设计考虑了机械臂惯性矩阵正定对称性,而不需要机械臂的其它特性。惯性矩阵一般性可以很容易推广到其它控制器的设计。     

质量平衡原理在仿人形机器人机械臂设计中的应用

机器人的设计过程中,机器臂的设计对机器人的操作性能有着十分重要的影响。以质量平衡原理为基础,通过关节驱动电机自身的质量实现了对自行研发的YJP-1型机器人的机械臂的优化设计,具体的实践表明,以质量平衡原理为理论基础的机器人机械臂系统的设计方式能有效减小机械臂动力系统的耦合惯量的影响,同时也能有效减轻驱动电机负载。     

翻转装卸用机械手臂的设计

本文主要介绍了一种翻转装卸用机械手臂的设计与实现,该机械手臂包括机械臂与底板、下机械臂、推管、液压、电机、转轴、定位柱等装置,能够适用于较重、表面容易破损的物品的搬运和传递。该设计的主要特点由上机械臂与下机械臂组成,其中下机械臂用于物品的定位与固定,而上机械臂则用于物品的紧固以及再定位。     

一种基于ADAMS-SIMULINK的机械臂关节动力学分析和联合仿真

本文运用ADAMS软件对一种机械臂关节的虚拟动力学模型进行了建模,建模过程中充分考虑了齿轮的啮合刚度、运动副之间的阻尼、负载惯量、传动比以及齿轮间隙等因素。其中,齿轮的啮合刚度和负载惯量对机械臂关节的频率特性起关键性作用。研制了机械臂关节的样机。为了改善机械臂关节机电系统的伺服特性,利用ADAMS-SIMULINK联合仿真建立了机械臂关节的伺服控制模型,将关节的ADAMS动力学模型中的传感器和执行器参数直接嵌入到MATLAB环境中,形成伺服控制系统设计。通过比对样机的实验数据,对虚拟样机参数进行了优化。所以,机械臂关节的复杂动力学模型可以用于指导关节的设计、仿真和试验。     

基于SVM的上肢康复机械臂轨迹跟踪预测控制

针对上肢康复训练机械臂具有强耦合、非线性和时变的特点,设计了基于SVM（支持向量机）的轨迹跟踪预测控制器。采集机械臂系统的输入和输出数据,通过SVM辨识得到广义逆系统,与原系统串联实现解耦。对解耦后的系统,采用SVM辨识预测模型和PSO优化滚动控制序列的预测函数控制方法,并从其内模结构分析了系统的稳定性和鲁棒性。实验结果表明,该方法能够平稳高精度地实现轨迹跟踪。     

基于虚拟仪器的开放式机械臂实验系统

实践教学在自动控制专业研究生的培养中占有极其重要的地位。针对目前研究生现代控制理论及智能控制课程的实验相对较少,学生缺乏接触实际系统的机会,对理论付诸实践不够深化的现状,北航率先将倒立摆、双容水箱、单/双摆、机械臂作为控制对象,运用到实践教学当中,为学生将所学理论应用到实际中提供了一个广阔的平台。通过多年的教学效果来看,实际系统能够更好的激发学生的创造力,调动学生学习的积极性。本文在早期机械臂系统的基础上,通过使用运动控制卡结合伺服/步进电机的方式自行开发了全新的机械臂控制系统。对机械臂系统进行了重新设计,结构更加合理。采用目前业界比较流行的虚拟仪器软件LabVIEW,软件更加灵活和开放。可以运用多种控制方法和编程方式进行实验,开阔学生的思路。     

面向铁路智能运维特殊作业的机器人数字孪生系统设计与实现

<正>我国铁路运输地理环境复杂，山体滑坡等自然灾害愈发频繁地发生。为避免二次灾害对铁路运维人员的伤害，引入了数字孪生技术，通过孪生机械臂与实体机械臂同步搬运落石的方式，实现铁路针对此类特殊作业的智能运维。本文设计了机器人孪生系统的软件架构及功能模块，并给出了机器人数字孪生系统的实现，为数字孪生技术在铁路智能运维应用进行了有意义的探索。     

基于计算机视觉的机械臂手眼标定系统设计

以机器人、无人机等为代表的人工智能体随着任务内容与环境复杂性的增加,需要对外界信息提取的需求也越来越大.视觉作为人类拥有的信息获取途径,具有很多其他传感器不具备的优点,因此希望人工智能体能够具备与人类类似的视觉系统.本文基于计算机视觉基本原理,针对机械臂重复运动中的定位问题,利用常见的CCD相机与点状激光源,设计了机械臂手眼标定系统,以得到机械臂操作工件的精确定位,为后续操作的精准度与稳定性提供基础.