欠驱动搬运机器人轨迹跟踪控制

目的为了解决欠驱动搬运机器人的中心和质心不重合的轨迹跟踪问题。方法建立非完整性约束的欠驱动机器人的运动学和动力学的模型,基于反步法控制策略生成新的虚拟反馈量,设计跟踪控制器,同时,利用自适应技术对具有不确定跟踪控制器的参数进行校正,通过Lyapunov理论验证控制器的稳定性。结果仿真实验结果表明,欠驱动搬运机器人的实际轨迹可以快速地跟踪期望轨迹,验证了基于反步法设计的跟踪控制器的可行性和有效性。结论设计的控制器能够使搬运移动机器人达到良好的轨迹跟踪效果,并且保证了控制器的自适应性。     

一种舵机组合控制策略的书写机器人设计

本文讨论了受控制驱动力、外界扰动及参数不确定的一种舵机组合控制策略的书写机器人设计。首先,构建多舵机组合机械臂模型及其旋转拟合空间,解算并采集其正、逆运动学和动力学的仿真样本数据训练RBF神经网络自适应策略控制器,分析多舵机组合控制后的关节转角轨迹曲线及系统响应特性;进而,针对书写机器人组合舵机的运行轨迹目标跟踪末端书写过程,完成4自由度和6自由度舵机关节三维空间坐标的建模和仿真,采用RBF神经网络自适应策略和PNN神经网络策略完成书写机器人末端位置控制,比较两种控制策略的书写机器人末端控制过程的位置误差精度参数。研究表明,根据舵机组合控制策略进行书写机器人的建模与分析的特征参数,进行设计相应的书写机器人控制系统,笔尖末端轨迹运行控制能够5s内执行上位机指令,文中设计的硬笔书写机器人和软笔书写机器人都能写出具有良好辨识度的图形格式。     

应用于圆饼工件分拣的码垛机器人自适应积分滑模控制

目的 针对存在系统未建模特性和负载变化下码垛机器人关节空间轨迹跟踪控制的问题,设计一种基于结合时延估计技术与自适应积分滑模面的控制策略。方法 根据圆饼工件分拣需求,设计一款桌面式码垛机器人系统,推导机器人的运动学与动力学模型,给出关节空间轨迹规划算法,并基于无模型思想设计关节空间轨迹跟踪控制器。结果 利用雅克比伪逆法可反解出机器人的关节角;通过所提的轨迹规划算法能有效获得各关节运动轨迹;与PID控制器和积分滑模控制器相比,文中所提控制器具有较好的控制精度、较强抗干扰性和较高的鲁棒性。结论 仿真和实验结果表明,所设计的基于时延估计技术的自适应积分滑模控制器是合理的,能使得码垛机器人完成圆饼工件的分拣任务,具有一定的工程应用价值。     

鲁棒性迭代学习控制在去毛刺机器人轨迹跟踪中的应用

研究了去毛刺机器人的轨迹跟踪控制。考虑到在工业机器人去毛刺加工过程中,由于受非重复性扰动、毛刺大小不同引起切削力变化以及动态建模不确定性因素的影响,传统的迭代学习控制算法无法精确规划出去毛刺机器人的打磨路径,且很难实现高精度的跟踪控制,不能保证系统的稳定性,提出了一种鲁棒性迭代学习控制算法,旨在提高去毛刺机器人的跟踪性能和对环境的抗干扰能力。该算法由于引入了鲁棒项,与传统的迭代学习控制算法相比,抗干扰能力得到增强,跟踪示教轨迹的性能得到提高,跟踪轨迹精度得到改善,解决了传统迭代学习控制算法需要确定模型才能完成打磨轨迹的精度要求的问题。仿真试验验证了该鲁棒迭代学习算法的鲁棒性和轨迹跟踪精度。     

基于牛顿-欧拉递推法的3-RRRT并联机器人动力学建模及仿真

研究一种3-RRRT新型高速并联机器人的运动学及动力学建模及分析方法.采用D-H法建立了各构件体坐标系,以此为基础,建立了3-RRRT并联机器人运动学模型,并给出了其位置解析解;基于牛顿欧拉递推动力学方法进行了系统动力学模型构建,并利用MATLAB进行运动学和动力学数值仿真,得出了系统实现既定轨迹跟踪所需的驱动力矩,并对结果进行了分析.该建模方法的优点是计算量小,并可求得杆件的受力情况,便于实时控制,可为3-RRRT并联机器人的研究提供分析数据,进而为改进其控制策略提供参考和依据.     

一种绳牵引摄像机器人的运动控制策略与稳定性研究

绳牵引摄像机器人具有索单向受力、冗余驱动以及高速机动等特性,因而其稳定性问题的研究与解决是一个难题。现有的研究中,大多没有考虑摄像机器人的高速稳定运动特性及控制方法。为此,提出一种基于末端位置空间PD修正前馈控制规则保证摄像机器人的稳定运行。通过牛顿-欧拉法建立了末端执行器的动力学方程以及驱动系统的动力学模型;在此基础上得到了整个系统的动力学模型;在系统动力学模型的基础上,提出基于末端位置空间PD修正前馈控制规则的绳牵引摄像机器人跟踪控制策略,通过Lyapunov稳定性理论论证了控制策略的稳定性;通过数值算例说明了摄像机器人的稳定跟踪性能,并且验证了控制策略的有效性。     

轻工业包装物品搬运机器人路径跟踪控制

目的 为了提高直角坐标搬运机器人的定位精度,保证机器人能够按照预定路径运动。方法 介绍直角坐标机器人工作原理,并基于模糊控制理论,提出一种基于模糊PID的直角坐标机器人轨迹跟踪控制算法,并将其应用于机器人运动轨迹跟踪控制中。结果 仿真和实验结果表明,基于模糊PID的机器人控制器能够保证机器人沿预定路径运动,机器人轨迹跟踪误差能够很快收敛于0附近,该轨迹跟踪方法具有较好的抗干扰性和鲁棒性。结论 所提方法能够明显提高直角坐标机器人的路径跟踪能力,对于提升机器人运动精度具有参考价值。     

一种柔索并联机器人的动力学建模与主动控制

柔索并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件，它结合了并联结构和柔索驱动的优点。500m口径大射电望远镜（FAST）粗调系统是通过六根索长的协调变化使馈源舱作跟踪射电源的六自由度运动，其工作特点类似并联机器人，因此也被看作柔索并联机器人。基于FAST5m缩比实验模型，首先进行了逆运动学分析；其次，采用拉格朗日方程建立了柔索并联机器人的逆动力学模型；最后，针对结构特点模拟作用在馈源舱上的随机风荷，设计了用模糊控制器自动调整免疫系统反馈规律的免疫PID控制器来控制馈源轨迹跟踪的风振响应。数值结果验证了该主动控制策略能够有效衰减风荷振动，从而提高了馈源轨迹跟踪精度。     

一种FFFSR轨迹跟踪及振动抑制的改进预测控制方法

讨论了动力学约束和有界扰动条件下,自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题。提出一种基于预测控制的优化控制器设计方法,分别设计了跟踪控制器和轨迹规划器。跟踪控制器采用广义预测控制方法,生成使机械臂快速稳定跟踪期望轨迹的优化控制律;改进常规获取期望轨迹的柔化控制方法,设计基于约束预测控制方法的轨迹规划器,综合考虑动力学约束与柔性振动抑制,实时为跟踪控制器生成由初始位置到目标位置的优化期望轨迹,确保机械臂快速稳定跟踪到目标位置,并有效抑制柔性振动。数值仿真结果验证了所设计控制策略的可行性与有效性。     

不同重力环境下的柔性关节空间机械臂自适应鲁棒控制

研究了柔性关节空间机器人在不同重力环境下的轨迹跟踪控制。首先建立了地面重力环境下和空间微重力环境下的柔性关节机器人模型,这两个模型均考虑了摩擦带来的影响,然后提出一种基于奇异摄动理论的自适应鲁棒控制柔性关节空间机械臂的方法。该方法为被控对象中的重力项设计了自适应律来实时估计补偿,并加入鲁棒项对逼近误差和其它干扰项进行补偿。用该方法设计了控制器系统,并对其进行了稳定性分析和仿真研究。仿真结果表明,该控制器可以有效消除重力环境变化带来的影响,也可以有效抑制柔性关节引起的系统高频谐振等问题,具有很好的跟踪效果,对柔性关节空间机器人的轨迹跟踪控制具有重要的工程应用价值。     

合作机器人微操作力提升系统的控制策略及实验研究

根据合作机器人提升系统的组成和工作原理,提出了顺应操作者特性的阻抗控制策略,建立了微操作力提升系统的数学模型和Simulink仿真模型,对阻抗控制策略进行了仿真分析.基于dSPACE半物理仿真平台对提升系统的控制策略进行了实验研究.研究结果表明,该控制策略是可行的,操作者施加较小的操作力,提升系统就能顺应人的操作升降重物,且能满足操作者提升操作的柔顺性要求.     

航战座舱显控交互研究进展与人机协同发展趋势

目的 为了应对态势信息急速增长的复杂空战环境,人机协同作战应运而生,座舱显控交互是实现人机协同方式的通道,对快速取得战场优势,完成作战目标有着重要影响。方法 梳理了航战座舱显控系统的发展、相关代表人物与研究成果;基于人机协同作战环境中面临的挑战,探究座舱显控的研究现状与趋势;从座舱显控界面信息表征设计和交互的实现形式方面归纳梳理人机协同作战下的座舱显控交互设计研究热点;提出未来座舱显控交互的发展趋势。结论 航战座舱显控交互与人机协同作战密切相关。在智能技术支持与人机协作需求的共同驱动下,人机协同作战下的座舱显控交互向着任务相关、信息呈现、认知融合的界面设计与多通道的交互手段相结合的方向发展。     

基于Kano-FAST-E的鞋面压合机优化设计

目的 降低鞋面压合机设备作业过程中的失误率、优化人机交互体验。方法 基于Kano模型调研分析作业人员与企业经理对当前设备的使用感受及需求;利用FAST理论重新定义设备的功能区域并指导设计展开;基于人机工程学理论(E),对设计方案的功能布局和结构尺寸进行优化,提升人机操作效率;利用眼动试验对改进前后的功能布局进行对比分析验证,并借助李克特量表对设计方案进行用户满意度评价。结果 完成鞋面压合机的优化设计实践,提升了设备的人机性能和用户满意度,有效提高了作业人员认读效率、减少视觉疲劳和错误操作。结论 改进后的鞋面压合机赋予了工人更加安全、高效且人性化的操作模式,验证了Kano-FAST-E的设计策略对该设备的人机优化设计具有指导意义,也为同类设备的开发实践提供参考。     

物流服务供应链两级合作的质量监控与协调

考虑一个物流服务集成商和提供商的两级供应链结构,建立了物流服务供应链两级合作的质量协调基本博弈模型,其中物流服务集成商可以选择质量监控和不监控,提供商可以按质量合同完成合作也可以选择欺骗,论文给出了该博弈模型的混合策略纳什均衡解.然后研究了物流服务集成商本身也存在受到惩罚可能时的多级质量协调的情况,模型进一步考虑了提供商之间的竞争情况对质量协调的影响,得出了新的纳什均衡解.上述模型分析结果表明,通过加强物流合作过程的监督与控制,减少信息不对称性,减少物流合作外包的层数,建立物流服务提供商的竞争机制,及时做好合作的回顾和评价工作等措施可以加强物流服务供应链两级合作的质量协调.     

人机共融产品的开发与服务体系研究综述

目的 在新一代人机共融技术发展背景下,通过分析和明确人机共融产品及其服务体系的特征与价值,指出未来发展趋势,为相关设计、技术与应用研究提供参考.方法 从人机共融的概念出发,给出人机共融产品及其服务体系的定义;收集并分析典型的人机共融产品和相关研究,总结整理人机共融产品的关键特征和支撑技术;探索人机共融产品的典型服务场景,对相关研究现状进行综述.结论 指明了人机共融产品具有情境感知、自适应学习、自主决策的典型特征;分析了人机共融产品的服务体系在不同场景中可以被赋予的价值;预测了由技术驱动向设计驱动转化、由单品视角向服务体系视角转变的未来发展趋势.     

基于拣货员协同合作的订单拣选策略研究

本文对单区块人工作业系统中多个拣货员在拣货作业过程中发生的拣选堵塞问题展开研究。构建基于协同合作的拣选路径模型,通过交换拣选订单,动态调整拣选路径,减少拣选堵塞的产生。案例分析结果表明,与S型策略相比,协同合作策略在减少拣选堵塞、缩短订单服务时间方面具有明显的优越性。最后,从影响拣选作业效率的可控因素角度进行敏感性分析,了解不同情况下协同合作策略对拣选作业效率优化的具体表现。     

人机协同的生产调度实验平台

生产调度一直以来都是生产管理的难题,同以往单纯采用算法由机器来获得调度最优解的思路不同的是,采用人机协同的思想开展对调度问题的研究,将调度任务进行分派,使凋度员和机器协同完成调度任务,建立了人机协同的生产调度实验平台.实例表明,该实验平台提供了一个训练调度员调度能力的工具,利用该实验平台,调度员和机器可较好地协同得到满意的调度解.     

民机进近着陆飞行操纵人机交互适航场景捕获模型构建

目的 构建面向民机进近着陆任务的飞行操纵人机交互场景捕获模型,为进近着陆安全分析和民机正向设计提供参考。方法 厘清场景捕获的基本内涵及层次任务,通过民机进近着陆操纵场景任务划分、场景维度设计、场景节点确定以及场景内容描述,建立人机交互场景捕获模型与实施程序。通过民机进近着陆中的下降、着陆等典型子任务场景,对民机进近着陆飞行操纵人机交互场景捕获实例进行验证与应用。结果 成功构建了飞行操纵人机交互场景模型。结论 针对民机进近着陆任务,构建了飞行操纵人机交互场景捕获模型,建立了飞行操纵场景任务及实施步骤,给出了飞行操纵场景节点与场景内容描述,为民机进近着陆系统安全性分析及基于正向的民机设计制造提供了理论依据。     

政府主导下军民融合式协同创新的演化博弈

应用演化博弈理论,从动态角度对有限理性的政府、军工企业和民营企业间的博弈行为进行分析,探讨政府主导下军民合作创新系统中双方成员的演化稳定策略,提出促进军工领域多主体最优合作的对策和建议。结果表明,协同创新系统的超额收益、研发总成本以及背叛收益等因素对双方的策略选择具有直接的影响。政府通过建立完善的激励、监督和惩罚机制,打造良好的军民融合式发展环境,发挥宏观调控作用,能够促进创新体系向帕累托最优的方向演化。     

基于阻抗控制的幕墙安装机器人柔顺操作研究

为了提高幕墙安装机器人操作的柔顺性,从而真正解决建筑幕墙自动安装中人机协调的问题,采用自适应阻抗控制方法作为柔顺操作策略.依据建筑机器人物理模型建立了较为准确的阻抗控制模型,在机器人末端未接触运动空间和环境接触空间进行了自适应阻抗控制的研究,提出了通过减小力峰值防止幕墙破坏的控制参数的调整方法,借助MATLAB对控制系统进行了仿真,并对基于该算法的幕墙安装机器人进行了柔顺性操作实验.经过仿真和实验得到了适用于幕墙安装机器人的力控制算法,验证了自适应阻抗控制算法能够满足幕墙安装机器人柔顺性操作的要求.