基于径向基函数神经网络控制的机械臂轨迹误差研究

当前,机械臂关节运动轨迹容易受到外界环境的干扰,导致运动轨迹不稳定,抖动现象特别严重,不能很好地满足轨迹跟踪任务的要求。对此,文中创建机械臂双关节运动简图模型,采用径向基函数(RBF)神经网络自适应控制方法跟踪机械臂关节的运动轨迹。分析了机械臂运动轨迹所产生的误差,设计了机械臂关节神经网络自适应控制器,引用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性和收敛性进行了证明。结合具体实例,借助于Matlab软件对机械臂双关节的运动轨迹追踪误差进行仿真。同时,与模糊PID控制的仿真误差进行对比和分析。仿真曲线显示,机械臂关节采用RBF神经网络自适应控制方法,运动轨迹追踪所产生的误差较小,输入力矩的振动幅度相对较小。因此,机械臂关节末端采用RBF神经网络自适应控制器,可以降低运动轨迹的跟踪误差,改善振动现象。     

利用MATLAB与ADAMS对6R机器人控制系统仿真

为研究机器人操作臂动态特性的变化规律,提出一种新的机器人控制模型仿真方案。运用三维建模软件建立机器人虚拟样机模型;利用虚拟样机仿真软件ADAMS进行机器人动力学建模和分析。通过2种典型实例验证模型的可靠性,并利用MATLAB和ADAMS联合仿真,对机器人操作臂进行控制研究。仿真结果验证了该方案的可行性,为机器人协同控制提供了参考     

巨型机械臂结构动态应力测试与强度分析

某巨型机械臂设计过程中使用了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的虚拟样机技术,进行了动力学仿真和静力学计算。为确保设备运转安全可靠,对巨型机械臂进行了动态应力测试,分析其运动过程中主体结构的应力分布,测试数据与ADAMS/ANSYS平台的联合仿真计算结果一致,确定了巨型机械臂的强度安全,证明了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的联合仿真计算技术路线对特种大型复杂机械设备研发具有很强的推广性。     

新型变刚度电液串联弹性机械臂振动控制仿真研究

为了抑制变刚度电液串联弹性机械臂振动幅度,设计反演自适应模糊滑模控制器,并对机械臂输出效果进行仿真。创建新型变刚度电液串联弹性机械臂,给出阀内流体流动分布的非线性控制方程式。针对传统滑模控制器进行改进,将输入整形技术与模糊逻辑系统相结合,设计反演自适应模糊滑模控制器。引用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性进行证明,保证系统的状态变量到达并保持在滑动面上。采用MATLAB软件对机械臂角位移、角速度和转矩变化进行仿真,与滑模控制器输出结果进行对比。结果显示：在无干扰环境中,采用滑模控制器和反演自适应模糊滑模控制器,机械臂运动轨迹与期望轨迹的误差较小,振动幅度较小;在有波形干扰环境中,反演自适应模糊滑模控制器控制效果明显优于滑模控制器,机械臂运动轨迹与期望轨迹的误差较小,振动幅度较小,自适应调节时间较短,无超调量发生。采用反演自适应模糊滑模控制器,能够抑制变刚度电液串联弹性机械臂振动幅度,减小其输出误差。     

基于自适应GA-SA算法串联机械臂轨迹运行时间优化

针对串联机械臂工作时间最优化设计,优化算法引入自适应方法与随机邻域拓展机制,提出一种自适应遗传模拟退火(GA-SA)算法。文中选取PUMA762串联机械臂为验证对象,建立D-H参数表,依据MATLAB工具箱构建结构模型,在运动学正解模型基础上,采用蒙特卡洛法分析工作空间。以运行时间为目标设计目标函数h(t),合理设置约束条件后,采用3-5-3次多项式插值法构造高阶连续关节运行轨迹,通过自适应GA-SA算法进行优化设计,结合ADAMS绘制虚拟样机模型进行仿真,优化机械臂轨迹运行时间为3.68 s,验证了算法的有效性,为后续研究奠定基础。     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

基于ADAMS与MATLAB的精密隔振平台虚拟样机仿真分析

对LQG控制策略下的主动隔振系统运用了ADAMS与MATLAB联合仿真的方法。此方法是在AD-AMS中建立系统的动力学仿真样机,以隔振平台加速度、系统动挠度和底座动位移作为性能指标,用MAT-LAB建立主动隔振系统LQG控制器,将ADAMS中的样机导入MATLAB中进行控制。实例仿真结果表明LQG控制能明显的增强主动隔振系统的隔振效果,同时ADAMS和MATLAB的联合仿真方法简化了仿真过程,仿真结果准确性好、可靠性高,为主动隔振系统乃至更复杂的系统动力学研究提供了一种方法。     

高射炮随动系统机电联合仿真

为了模拟高射炮的射击精度,运用虚拟样机ADAMS动力学仿真软件与MATLAB/SIMULINK控制系统仿真软件,搭建高射炮随动控制系统机械动力学模型与伺服控制模型,通过ADAMS/Control与MATLAB/SIMULINK模块融合进行机电联合仿真,提高随动控制系统的可信度,以及对随动控制系统的动静态分析。仿真结果表明:该机电联合仿真模型满足火控系统动、静态性能,具有较好的快速跟踪能力、抗负载扰动以及具有较高的瞄准精度。     

逻辑门限防抱死制动系统操纵稳定性研究

为有效降低ABS控制系统的开发时间和费用,采用虚拟样机联合仿真技术实现控制系统算法的快速测试与验证。首先在ADAMS/Car中建立了具有麦弗逊独立前悬架、多连杆式独立后悬架的97自由度虚拟整车模型,然后在MATLAB/Simulink中设计了基于最佳滑移率的逻辑门限ABS控制器,并提出一种采用汽车纵向车速计算实时滑移率的方法。利用ADAMS/Control专用接口将非线性整车模型转化成S函数供ABS控制器调用,实现联合控制。对车辆在分离系数路面上直线行驶紧急制动工况进行仿真分析,结果表明:设计的ABS控制器能够有效提高汽车制动时的操纵稳定性能,该控制算法有较强的实用性。     

可变刚度液压机械臂的设计与仿真

为提高机械臂的负载能力和安全性,设计了一种承载能力大、刚度可变的液压机械臂。首先介绍了液压关节的转角自伺服原理及变刚度自适应机制,结合液压转角自伺服关节和变刚度液压被动随动关节完成了机械臂的结构设计。然后运用蒙特卡洛方法求解了该机械臂工作空间,证明其符合正常使用要求。最后基于ADAMS对可变刚度液压机械臂进行了动力学仿真,仿真结果表明该机械臂在低刚度状态下的碰撞力相较于刚性机械臂降低了约60%,为后续的结构优化与精度控制提供了重要理论基础。     

考虑关节摩擦的刚柔耦合机械臂末端抖动模拟与分析

为了解关节摩擦对刚柔耦合机械臂末端抖动的影响，解决机械臂的优化设计问题,利用ANSYS、ADAMS软件建立机械臂刚柔耦合模型，并在ADAMS中进行动力学仿真。通过进一步创建考虑关节摩擦的机械臂虚拟样机模型，对机器人末端振动特性进行动态模拟与分析。仿真结果表明：在机器人实际工作过程中，关节2和关节3存在摩擦对机器人末端抖动的影响最显著；在考虑多关节摩擦时，关节2和关节3共同存在摩擦时可使得机器人末端非周期性抖动幅值减弱，且当关节2摩擦因数取01时机器人末端抖动表现最弱，但关节3摩擦因数的改变几乎不会引起机器人末端抖动情况的变化。     

基于Simulink Real-Time的dVRK机械臂实时控制研究

为提高dVRK外科机器人控制系统的快速响应性和控制实时性,基于D-H参数模型建立dVRK 七自由度机械臂的连杆模型。计算机械臂的齐次变换矩阵,为机械臂的实时控制提供参考。基于MATLAB/Simulink建立机械臂各关节的PID位置控制半实物仿真模型,实现机械臂末端的实时定点控制。结果表明：所提系统可实时准确地完成外科机器人机械臂的数据采集和相关控制算法的验证。     

逆向驱动焊接机器人NURBS轨迹规划

针对焊接机器人逆向运动学不易求解且多解或无解的缺点,提出一种基于ADAMS和MATLAB的逆向驱动轨迹规划方法,并采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)进行关节曲线拟合,并进行焊接机器人的运动学仿真.结果表明,与正弦曲线和五次多项式等传统规划算法相比,逆向驱动NURBS轨迹规划算法,获得的各关节角位移曲线光顺性较好,机械手各方向的位移误差均较小,误差小于1 mm,从而快速准确实现焊接机器人的预期轨迹,为焊接机器人轨迹规划提供了一种新思路.     

柔性宏刚性微机械臂空间焊接轨迹跟踪

柔性宏刚性微机械臂是一类特殊结构机械臂系统,适用于空间大范围运动与精密操作任务.文中以2个柔性宏机械臂和3个刚性微机械臂构成的平面机械臂为研究对象,对其动力学建模、宏微冗余空间分解、运动误差补偿等问题进行了研究,给出了较为详实的仿真试验结果,验证了采用柔性宏刚性微机械臂实现空间焊接的可能性.     

一种六自由度上肢康复训练机器人运动学及工作空间仿真分析

针对现有上肢康复训练机器人存在功能集成度低和结构庞杂的缺陷,设计了一种6DOF可穿戴式上肢康复训练机器人。采用SolidWorks构建机器人的三维模型,通过ADAMS/View提供的模型交换接口导入ADAMS中进行运动学仿真。基于D-H表示法建立机器人的正向运动学模型,利用MATLAB软件对机器人进行运动学仿真及工作空间仿真分析。得到机器人末端轨迹仿真曲线与理论曲线一致,检验了机器人运动学方程推理的准确性,工作空间仿真结果说明了该方案的合理性。     

基于BP神经网络的SCARA机器人故障诊断

以SCARA机器人为研究对象,在ADAMS软件中建立SCARA机器人模型,进行仿真。采集SCARA机器人大臂前后端、小臂前后端及底座等容易出现裂纹部位的加速度数据;在MATLAB中运用BP神经网络建立SCARA机器人故障诊断模型,实现利用BP神经网络对SCARA机器人故障进行智能识别与分类。结果表明：BP神经网络的计算结果与期望输出基本一致,验证了其准确性及可靠性。     

机器人末端复杂环境下力自适应控制

针对机器人末端与复杂环境交互工作模式下的力控制问题,提出了一种基于时间延迟的力自适应阻抗控制。建立自适应阻抗控制的数学模型,分析变刚度与变位置模式下的阻抗特性,证明了自适应阻抗控制的收敛性。设计了单臂机器人的复杂环境自适应力控制框图,以及双臂机器人控制模式下对应于不同刚度物体的夹取内力控制框图。通过Simulink与ADAMS联合仿真,结果表明单臂机器人在变位置和变刚度情况下,自适应阻抗模型对恒定力、斜坡力和正弦力均有很好的跟踪效果。双臂控制模式下,对不同刚度的物体可以很好地控制其协作内力。     

双臂机器人的轨迹跟踪控制方法研究

针对工件在实际加工中打磨空间局限、精度不高等问题,为提高机器人作业的轨迹跟踪效果,提出一种双臂机器人轨迹跟踪控制方法。以轮毂打磨为研究背景,主从架构中夹持机器人采用PD控制,夹持待打磨工件进行位置跟踪运动控制;打磨机器人采用基于位置的阻抗控制,实现力控和末端位置补偿,提高定位精度。基于MATLAB/Simulink设计仿真模型验证可行性,并完成实验验证。实验结果表明：当机器人末端在外界干扰力作用下,能自适应地跟踪及修正轨迹,满足双臂机器人轨迹跟踪控制的要求。