基于容错策略的球形机器人控制系统

基于容错策略对具有高可靠性的一种球形机器人控制系统进行研究。根据球形机器人自主运动的任务要求将控制问题分解为8个局部控制器,并基于局部控制器的结构研制基于多传感器的球形机器人嵌入式控制系统。这些局部控制器相互之间存在通信和信息交互的能力,在任务分配和协作方面具有自主性。基于冗余容错控制技术设计球形机器人的冗余双备份伺服控制子系统,以提高控制系统的可靠性。其中,冗余双备份伺服控制子系统是由两个相同的备份模块组成的,通过故障检测、故障定位以及系统恢复实现容错功能,而且冗余结构能够根据故障情况进行重组。基于时间容错和信息容错的技术设计球形机器人的软件系统,并设计监控软件监视软件系统的运行状态。球形机器人的控制系统试验表明基于容错策略设计的球形机器人控制系统是可行的、有效的。     

柔性关节摩擦和不确定补偿的小波神经——鲁棒复合控制

研究柔性关节的高精度位置跟踪问题。建立柔性关节二阶级联动力方程,并引入非连续摩擦力和干扰项,针对系统存在的柔性与摩擦并存、不确定参数摄动、外部干扰等复杂动力特性,提出一种复合控制策略。全局采用李雅普诺夫函数的Backstepping方法设计具有柔性补偿和L2干扰抑制性能的控制器;同时,针对常规神经网络无法辨识非连续性函数的问题,提出在局部采用小波神经网络对摩擦和不确定项进行补偿。该方法不仅避免了复杂的求导运算,而且无须检测关节角加速度和预知摩擦及不确定上界。闭环稳定性分析和数值试验表明,设计的控制器具有鲁棒稳定性和干扰抑制性能,可保证系统的跟踪误差和网络权值误差一致终值有界,且避免了柔性关节因摩擦引起的爬行和平顶现象。     

基于A~*算法的空间机械臂避障路径规划

针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求解空间机械臂的无碰撞自由工作空间。在此基础上,利用A*算法在空间机械臂的自由工作空间进行无碰撞路径搜索,实现了空间机械臂的避障路径规划。通过仿真试验验证了基于A*算法的空间机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性。     

球形机器人动力学建模及运动特性分析

利用凯恩方法建立了非理想条件下球形机器人的动力学模型。分析了关节摩擦、滚动摩阻力矩、球壳不圆对球形机器人运动特性的影响,给出了球形机器人运动过程中球壳打滑问题产生的原因,仿真结果为球形机器人控制策略和机械设计提供了理论依据。     

基于无线局域网的机器人控制系统

设计并实现了基于ARM9硬件平台和WINCE5．0操作系统的机器人无线局域网远程控制系统,该系统支持控制命令远程无线传输、现场图像采集、图像实时传输等功能。文中详细介绍了系统的体系结构及工作原理,并给出了各功能的具体实现方法。     

绳驱超冗余空间柔性机械臂遥操作系统设计与实验研究

针对绳驱超冗余空间柔性机械臂的运动特点和在大范围工作空间快速运动、避障及狭小空间作业和触碰情况下精细操作等在轨遥操作任务需求,设计并研制了适应多种工况的基于手控器和虚拟现实（VR）手柄组合的遥操作人机交互系统。对狭小空间作业和避障等工况进行分析,提出了基于自由度动态组合和末端―臂形同步规划的遥操作方法。最后,完成了穿越卫星太阳帆板狭缝的典型实验,实验验证了遥操作系统的工程实用性,以及柔性机械臂遥操作运动规划方法的可行性。因此,配合使用多种人机交互方式组合的遥操作系统和相应的运动规划方法,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。     

太空机械臂带故障运行控制研究

为了对出现故障的太空机械臂进行控制,本文先对太空机械臂故障后行为进行动力学分析。在此基础上,得出了太空机械臂带故障运行的控制方案。本文所提出的新控制方案是基于自由转动关节的,也就是说,故障关节完全失去了驱动力矩。为了验证方案的可行性,我们还利用平面两连杆机械臂进行了动力学仿真。     

冗余CAN总线系统设计

为了提高通信系统的可靠性和稳定性.研究了基于DSP TMS320LF2407、SJA1000和PCA82C250 的冗余CAN总线系统,给出了总线结构图、硬件原理框图和软件流程图,详叙了不同故障的检测方法和切换原理,开发了基于该冗余设计原理的CAN总线通信系统.测试结果表明.该设计可在总线出现故障的情况下,可靠地切换至另一路备份总线,保证了系统通信的稳定性与可靠性.     

基于UG的一种虚拟装配技术的改进方法

本文在分析三维软件UG中的两种虚拟装配技术的基础上,针对胶印机在UG中虚拟装配设计的实际工程应用,提出了一种改善Top-down虚拟装配技术的算法,并对该算法的实现过程进行具体的阐述,指明其对虚拟装配技术的发展有一定的意义,最后给出了这种算法的程序流程图。     

基于DSP的无线运动控制方法

介绍了三种基于DSP的无线运动控制方法，无线接受器接收遥控器发射器的控制指令，将指令传送到DSP2407主控板处理，根据控制指令用PWM波控制两个电机协调运转。