Superunderactuated Multifingered Hand for Humanoid Robot

A novel underactuated finger mechanism was designed. Finger mechanism was incorporated into a humanoid robot hand to obtain more degrees of freedom with less actuators and good grasping functions with shape adaptation, therefore decreasing the requirements for the control system. A novel superunderactuated multifingered hand (TH-2 Hand) for a humanoid robot was designed based on a previous underactuated finger mechanism. The TH-2 Hand was attached to a humanoid robot because of its high personification, superunderactuation, compactness, easy real-time control, small volume, light weight, and strong grasping function. This work was translated from the Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2004, 44(5) (in Chinese) This research is funded by the National Natural Science Foundation of China (grant 50275083) and the Education Prosperity Plan of the National Ministry of Education     

基于遗传算法的平面欠驱动机器人模糊控制

以平面欠驱动机器人为研究对象,对其运动控制问题进行了研究,提出了一种基于遗传算法的模糊控制新方法.控制目标为实现欠驱动机器人的任意位置控制.控制器直接以关节角度误差变量作为模糊控制器的输入,引入遗传算法对模糊控制规则和隶属度函数同时进行优化,进而得到最优模糊控制系统,最后进行数值仿真,仿真结果表明所设计的控制器能快速精确的实现2自由度及3自由度欠驱动机器人的任意位置控制,且具有很好的稳定性.     

双臂单腿跳跃机器人的动力学建模与仿真

总结了已有单腿跳跃机器人的局限性,提出了一种新型弹性单腿跳跃机器人系统.该机器人采用双臂驱动,弹性伸缩腿中不安装驱动原件,系统依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳、稳定连续跳跃运动.对欠驱动非完整约束动力学系统进行了运动学和动力学建模.用MATLAB对本机械系统进行了仿真,验证了模型的正确性,为机器人的运动控制和结构优化奠定了理论基础.     

欠驱动机械臂多轴耦合控制轨迹跟踪实验

对于水平3自由度欠驱动机器人的末端轨迹跟踪,两主动关节同时耦合控制被动关节是研究的一个难点。文章以以模糊控制为理论基础,采用多输出控制策略,编制出了多输出模糊控制器,在水平3自由度欠驱动机械臂实验台上进行末端轨迹控制,实现了两主动关节同时耦合控制被动关节的目的。所得试验结果与单输出控制策略的末端轨迹控制进行了对比分析,结果表明,多输出控制比单输出控制有更高的控制精度。     

欠驱动刚体航天器姿态运动规划的遗传算法

研究欠驱动刚体航天器姿态的非完整运动规划问题．航天器利用3个动量飞轮可以控制其姿态和任意定位,当其中一轮失效,航天器姿态通常表现为不可控．在系统角动量为零的情况下,系统的姿态控制问题可转化为无漂移系统的运动规划问题．基于优化控制理论,提出了求解欠驱动刚体航天器的姿态运动控制遗传算法,并且数值仿真表明：该方法对欠驱动航天器姿态运动的控制是有效的．     

基于PVDF的欠驱动多指手滑触觉硬件系统

为解决传统果蔬采摘欠驱动多指手抓取力控制精度不高的问题,提出了一种基于聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜技术的新型欠驱动多指手滑触觉系统,该系统由信号采集和信号处理两个模块组成;分别设计了滑触觉传感器,电荷放大、低通滤波、工频限波、电压放大等电路,并进行了捏取和抓取实验.实验结果表明,该系统能较好地控制多指手的抓取精度,实现无损伤抓取,且具有广阔的应用前景.     

遗传优化的欠驱动船舶镇定控制

针对带有加速度非完整约束的三自由度欠驱动水面船舶镇定问题,提出了一种基于微分同胚等效变换和Lyapunov直接法的后推镇定控制算法,同时为了解决因系统输入固有饱和特性而导致控制不稳定问题,提出了基于遗传优化的欠驱动水面船舶镇定控制改进算法。并对风浪干扰进行了Lyapunov补偿,保证了控制器对外界干扰的鲁棒性。仿真实验表明了该算法的有效性,并且优化后的控制器有效地防止了因控制能量过大导致的系统不稳问题。     

多用途欠驱动手爪的自主抓取研究

对欠驱动手爪自主抓取进行了研究,将其分为自主决策和抓取控制两个过程．首先分析了欠驱动手爪的特点、主要的抓取模式,并借鉴人的抓取经验,采用模糊输入方法,综合考虑抓取任务要求和物体本身的特征属性,利用模糊神经网络良好的分类特性选择合适的抓取模式．在此基础上,完成手指姿势调整,采用基于传感器反馈的控制策略,在被抓物体上形成的合适的力分布以获得稳定抓取,并通过抓取实例验证了抓取决策和控制的正确性,提高了欠驱动手爪抓取的自动化水平．     

基于神经网络的非驱动关节机械臂位置控制研究

提出了一种对具有非驱动关节机器人基于神经网络的位置开环控制方法,首先在驱动臂施加振动扰动,使非驱动臂达到稳定平衡点,再通过神经网络学习驱动臂与非驱动臂的运动关系,利用该关系实现了非驱动臂的任意位置开环控制,在此基础上,设计开发了具有非驱动关节的平面2自由度机械手,并且将该方法实际应用于该机械手模型进行了控制实验,试验结果表明,该方法是可行的,实现了非驱动臂的任意位置控制。     

Swing Suppression and Accurate Positioning Control for Underactuated Offshore Crane Systems Suffering From Disturbances

Offshore cranes are widely applied to transfer large-scale cargoes and it is challenging to develop effective control for them with sea wave disturbances. However, most existing controllers can only yield ultimate uniform boundedness or asymptotical stability results for the system’s equilibrium point, and the state variables’ convergence time cannot be theoretically guaranteed. To address these problems, a nonlinear sliding mode-based controller is suggested to accurately drive the boom/rope to their desired positions. Simultaneously, payload swing can be eliminated rapidly with sea waves. As we know, this paper firstly presents a controller by introducing error-related bounded functions into a sliding surface, which can realize boom/rope positioning within a finite time, and both controller design and analysis based on the nonlinear dynamics are implemented without any linearization manipulations. Moreover, the stability analysis is theoretically ensured with the Lyapunov method. Finally, we employ some experiments to validate the effectiveness of the proposed controller.