基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统研究

介绍的基于局域网的水下作业机械手遥操作控制系统是在原“SIMW-Ⅱ型水下机械手试验样机”的基础上，建立了操纵杆控制方式以及局域网络控制方式实现的，本文介绍了该系统的组成、工作原理、及关键软件的设计，建立了一个基于局域网的水下作业机械手遥操作实验系统，操作者通过操纵杆控制以及局域网可以在本地或远程控制机械手完成抓取、搬运和放置工件的作业任务，为水下机器人机械手作业技术的深入研究打下了基础。     

威海未来机器人有限公司

<正>简介威海未来机器人有限公司(简称"未来机器人公司")成立于2005年,是集产品研发和生产等业务于一体的专业型水下机器人生产企业。其产品均采用国际标准制造,享誉海内外众多市场。未来机器人公司秉承"诚信为本、信誉第一、以产品质量求生存"的经营方针,成功研制了水下推进式机械手、水下高清摄像机、360°旋转机械手、行走机器人、悬浮机器人、管道检测型机器人、管道工作型机器人、水下全景悬浮机械手、水下电动切割机等     

水下机器人-机械手末端精度测量方法及误差分析

针对水下机器人-机械手系统的末端精度测量问题,本文研究2种不同原理的末端精度测量方法。为检测系统末端精度是否在某一特定范围内,提出一种非接触式末端精度范围测量方法;针对水下环境中机械手末端精度数值的测量问题,提出一种接触式水下机械手末端精度测量方法。针对末端精度测量方法的原理性误差问题,分析测量方法中误差影响因素,提出基于数值迭代方式的误差分析方法。在水下机器人艇体固定和动力悬停状态下,进行末端精度测量水池实验,实验结果表明:本文方法能实时、有效测量得出机械手末端精度,并验证了本文方法的有效性。     

基于动态反馈的AUV水平面路径跟踪控制

针对离散自治水下机器人水平面的路径跟踪控制问题,利用水下机器人的位置和姿态角量测信息,提出神经网络自适应输出反馈控制器.所设计的控制器包括3部分,镇定水下机器人动态系统线性部分的动态反馈控制器;神经网络控制器,用来补偿水下机器人受到环境干扰引起的水动力系数变化的不确定非线性结构;补偿环境扰动和神经网络带来的重构误差的鲁棒控制器.基于离散非线性系统理论,对水下机器人水平面跟踪误差系统进行分析,得到系统的跟踪误差最终一致有界.所提出的控制方法具有对模型精确度要求低的优点,利用INFANTE水下机器人模型进行仿真分析验证了提出的控制算法的有效性.     

基于神经网络策略的水下机械手轨迹控制

提出了神经滑模控制系统用于水下机器手的轨迹控制.设计的基本组成包括一个自适应神经网络控制器,实现线性化的反馈用于非确定参数的水下机械手;一个滑模控制弥补神精网络的近似误差.证明了闭环系统的稳定和控制目标轨迹跟踪能实现.仿真结果表明了该控制器对于非确定动力参数和水动力的干扰时具有很高的轨迹跟踪能力.     

多臂水下机器人对接作业控制

BSAV－Ⅰ是我们研制的具有6个自由度运动能力并安装4只2自由度机械手的用于实验目的的水下机器人,其任务是在水中寻找并抓取圆环。为了实现自主作业,本文根据作业特点提出了将机器人对接作业过程抽象成自动机模型的方法,并用离散事件系统（DES）监控理论实现了各机械手间的协调动作和体手间的协调控制。     

水下机器人-机械手系统非奇异终端滑模控制

针对复杂集总干扰下水下机器人-机械手系统的轨迹跟踪控制难题, 提出基于时延估计的非奇异终端滑模控制方法. 该方法以时延估计为基础架构,利用非奇异终端滑模控制的强鲁棒性, 实现复杂集总干扰下系统高性能的轨迹跟踪控制. 受益于时延估计无需动力学模型的特性和非奇异终端滑模控制的强鲁棒性, 所提算法具有优异的控制性能、良好的鲁棒性和工程易用性. 以实验室搭建的一型水下机器人-机械手系统为研究对象, 展开9自由度数值仿真和7自由度水池试验研究, 结果表明：在未知复杂集总干扰下, 利用相同的控制增益, 所提控制方法相对传统时延估计控制可以保证更优的综合控制性能, 前者系统末端定位精度为0.038 m, 而后者仅为0.067 m.     

一种开架式水下机器人控制技术的研究

为查找江、河、湖、海的各种堤坝的裂缝、破损和隐患等质量问题而设计的框架式结构遥控堤坝检测水下机器人,介绍了堤坝检测水下机器人运动控制技术.首先利用最小二乘法获取机器人水动力系数,并在此基础上建立了四自由度运动仿真系统.在运动控制系统体系结构中对堤坝检测水下机器人从硬件及软件体系结构两方面进行了介绍.硬件采用基于PC104总线的多板卡嵌入式系统,嵌入式控制器采用美国AMD公司的基于ELAN520的单板计算机以及VxWorks高性能实时嵌入式操作系统.对软件控制信息流、运动控制算法及用于定位的船位推算也进行了阐述.     

水下机器人改进的S面控制方法

由于水下机器人系统的强非线性以及所处环境的不确定性，水下机器人进行精确作业时的运动控制技术一直是智能水下机器人技术中急于解决而又难于解决的问题。S面控制是一种简单实用的控制方法，但其控制器参数完全靠人工调整，需要设计者有丰富的实际经验。本文提出改进的S面控制方法与S面控制增加了自学习的算法，实现控制参数的自动调整。仿真结果表明改进S面控制方法具有更好的控制精度，更快的响应速度，改善了机器人的工作性能，是一种很实用的水下机器人控制方法。     

水下机器人-机械手姿态调节系统研究

针对微小型水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)内部空间狭小、机械手展开作业产生较大姿态倾覆力矩的问题,本文研制了一种新型的水下机器人-机械手系统(autonomous underwater vehicle-manipulator system,AUVMS)姿态调节系统。该系统可以通过机械自锁实现姿态保持以减少能耗,并且可以实现"软件限位"和"硬件限位"两级安全保护。为降低AUVMS姿态偏差和调节时间,提出适应于AUVMS姿态控制的模糊双闭环PID方法,通过模糊逻辑在线调节PID参数,以适应于AUVMS的非线性特性。通过研制的AUVMS原理样机进行水池剪缆作业实验,验证了该AUVMS姿态调节系统及提出的控制方法的有效性。     

深潜救生艇水下对接机械手及其控制系统

介绍了深潜救生艇水下对接的捕捉机械手,提出了该机械手的作业策略,设计了捕捉机械手的位置／位置控制系统,给出了系统的硬件框图和软件设计要点。     

基于KUKA工业机器人的柔性加工系统研发

根据工业机器人作业范围大、柔性好、自由度高等优点,以KUKA工业机器人为平台,研究开发了由工业机器人、加工主轴系统、PC机组成的机器人柔性加工系统。针对机器人KR C4控制系统接口特点,开发了基于PROFIBUS/DP通讯的加工主轴控制系统;设计转接法兰,实现加工主轴与机器人机械本体系统的集成。在PC机上进行数控加工轨迹规划,开发了将标准APT数控代码转换为KRL机器人语言的加工离线编程软件。在机器人手持编程器编程环境下运行离线编程文件,实现了加工参数的可编程化和自动化。通过试样的刻字加工实验,验证了该机器人柔性加工系统的合理性和可行性。     

柔性机器人的模糊神经网络控制研究

对具有未知或变化动力学特性的两连杆柔性机器人的轨迹跟踪问题进行了研究。采用Lagrange-Euler方程建立了柔性机器人的动力学方程。鉴于柔性机器人的高度非线性和复杂性,用智能控制策略对系统进行控制,其中在系统的反馈控制回路上设计了模糊逻辑控制器,在前馈回路上设计了动态回归神经网络控制器。在三组不同阶跃输入条件下,对模糊逻辑及智能控制器进行了仿真研究。结果证明该方案可使系统性能得到极大的改善。     

机械臂视觉伺服路径规划研究进展

视觉伺服控制是机械臂完成各种复杂作业任务的有效手段,而机械臂在动态非结构环境下自主作业的路径规划方法是视觉伺服控制领域的难点和关键.分析了动态非结构环境下视觉伺服路径规划中存在的两类约束及其处理方法,介绍并评述了国内外在机械臂视觉伺服控制中路径规划方面的相关研究进展,讨论并分析了不同路径规划方法在收敛性和稳定性等方面存在的不足,对未来的研究方向进行了展望.     

无标定机械臂视觉伺服控制的实验设计

机器人视觉伺服系统是机器人领域一重要的研究方向,它的研究对于开发手眼协调的机器人在工业、生产、航空航天等方面的应用有着极其重要的意义.研究视觉伺服控制的无标定模型这一问题,首先介绍了无标定的视觉伺服控制原理.然后设计了无标定的视觉伺服控制实验,给出了实验算法,最后给出了实验结果,实验结果表明无标定的视觉伺服控制的有效性.     

基于加速度传感器的机器人学习控制

加速度传感器安装在机械手手部,各关节的加速度由加速度分解算法得到。文中提出的学习控制算法,利用加速度误差校正驱动器运动。算法的有效性通过PUMA562机器人的计算机仿真实验得到了证实。提出了一种基于几何级数的极限条件估计学习控制过程收敛条件的方法。     

机器人柔性臂动力学有限元建模方法的研究

动力学建模问题一直是困扰机器人柔性臂研究和应用的一个尚未圆满解决的关键问题。针对上前机器人柔性臂动力学建模的研究和发展状况，重点研究了柔性臂动力学的有限元建模问题，力求建模简单方便有效，以便于进行动力学分析和控制问题的研究。     

Design considerations of high precision 6-HTRT parallel manipulator

Stewartinitialedasixdegrees of freedomparallelmanipulatorin1965.“Stewart platform”,aparallelmanipulator,isdefinedasarobotconsistingofatleasttwomainrigidbodieslinkedbymorethanonekinemat icschain.Theadvantages[1]ofparallelmanipulatorcomparedtoserialoneare…