基于片上系统的工程机器人电液伺服阀控制器的设计

该文以复杂的工程机器人的电液伺服控制系统作为研究对象，以C8051F060片上系统为核心设计了电液伺服阀控制器，并就液压系统的响应特性以及位移信号故障、电源冲击、意外扰动等危及系统安全的情况进行研究。给出了实用的数字PID控制改进算法，实验结果表明，在该控制器作用下，数字PID控制改进算法提高了液压系统的响应特性，故障自诊断以及安全互锁等功能增强了工作可靠性，具有重要的现实意义。     

工程车辆等比三段式液压机械的复合传动

针对目前工程车辆液力机械传动换挡过程中存在的传动比不连续的问题,提出了一种新型的等比三段式液压机械复合传动系的方案,并对其速度特性、动力性、经济性等进行了分析。对比分析液压机械复合传动与液力机械传动的结果表明,液压机械复合传动系统能够自动调节变量泵倾角,实现发动机与动态负载的匹配,传动系统的经济性和动力性均得到了改善,动力特性曲线光滑、平缓,对于改进工程车辆传动系的性能具有重要的现实意义。     

改进的工程机器人立体视觉标定方法

针对摄像机线性标定准确程度不高与非线性标定计算复杂等问题,以己知的三维信息为基础推导二维像素点对信息,提出了基于神经网络的三目立体视觉摄像机标定方法,构建了改进的BP神经网络模型,对比分析了两种摄像机标定方法的像素点对均方根误差。结果表明:采用改进的BP神经网络能够避免对摄像机进行非线性建模,有利于提高标定精度,增加系统的灵活性,更具有实际意义。     

具有力觉临场感的遥操作操纵器关键技术研究

 具有力觉临场感的遥操作操纵器是主、从遥操作系统重要的人机接口,它可以向远端从机械手传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力/力矩等信息,为操作者提供力觉临场感。其性能直接影响遥操作系统的透明性、稳定性,提供有效的力觉反馈是其研究、设计的关键。对力觉临场感操纵器设计中位置控制精度、操纵器的动态特性、操纵器的各向同性、稳定性、人体工程学指标等方面的性能要求进行了分析,对其结构形式、各向同性与结构非奇异性等结构设计方面的问题进行了研究,对各种驱动方式的特点进行了比较,并对检测与控制系统结构对于系统性能的影响进行了研究。研究表明,在结构设计时,采用机械上解耦、运行过程中惯性保持不变的机械结构,将使控制算法简化。研究结果对于该类装置的研究与开发具有借鉴作用。     

轮足混合式行走机器人运动学建模与仿真

结合足式机器人与轮式机器人的优点,提出了一种基于2(6-UPUR+3P)混联腿的轮足混合式行走机器人构型,并对该机器人进行了运动学建模与仿真分析.基于螺旋理论建立机器人并联腿部单支链的六维运动螺旋系,基于此得到1阶影响系数矩阵,进而推导出6-UPUR并联腿部的运动学模型;提出了机器人机身姿态调整算法,改善了机器人在静态步行步态下机身运动的平稳性;用Matlab算例仿真与Adams仿真对比验证得出运动学模型的正确性,用Adams/Simulink联合仿真验证得出机身姿态调整策略的有效性,为进一步进行轮足混合式行走机器人控制系统的设计奠定基础.     

欠驱动五指灵巧手及控制系统设计

模拟人手的生理结构,创建一种新型欠驱动五指灵巧手系统。介绍了欠驱动灵巧手的结构,提出一种基于欠驱动关节机构顺序驱动的方法;从运动学的角度出发,使用Matlab Robotics Toolbox绘制了手指指尖运动的工作空间域,并与采用关节同时驱动的指尖运动的工作空间域进行了对比,结果表明关节结构顺序驱动方法具有更大的工作域空间;最后,介绍了控制系统方案与电路,初步实现了欠驱动五指灵巧手的弯曲/伸展与内收/外展运动,其控制效果良好。     

沥青混凝土搅拌站模糊预测控制

为克服沥青混凝土搅拌站的长延迟特性造成的控制误差,采用数字信号处理技术对长延迟特性信号进行预测的方法,设计了所需的预测滤波器,完成了沥青混凝土搅拌站工作过程中温度变化趋势的预测,并将模糊控制与预测控制有机地结合起来,实现沥青混凝土搅拌站工作过程的集中、智能控制。试验结果表明,模糊预测控制有效地提高了系统控制精度及设备的可靠性和稳定性。     

遥操作工程机器人力觉双向伺服控制系统

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出了一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的改进并行型力觉反馈控制算法;结合遥操作工程机器人主从控制的特点,建立了该算法的动力学模型;搭建并分析了两自由度双向伺服控制实验系统。实验结果表明,该控制算法明显改善了主、从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,同时具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点。     

遥操作机器人执行末端的力反射型变增益力反馈算法

在以遥操作工程机器人执行末端为从端的力反馈双向伺服系统中,为了使主端受力真实地反映从端执行末端叉手所受的环境力,在力反射型算法的基础上,提出了一种变增益力反馈算法。根据机器人叉手的运动模型建立叉手液压缸位移与驱动力关系的数学模型,以此调节主端的力反馈控制增益。为了验证该算法的优越性,将该算法与常用的力反射型算法进行了比较实验。实验证明,该算法在保证系统稳定性的前提下,精确地反映了机器人叉手在运动中的惯性力和阻尼力所带来的影响,操作者可以更为真实地感知机器人从手所受环境力的变化,有利于系统工作性能的提高。     

具有临场感的主从机器人系统双边控制策略

针对主从机器人系统双边控制策略的透明性问题,利用电液比例阀控制液压缸建立了单自由度主、从机器人临场感实验系统。在力和运动的双边控制中,采用力反馈伺服型、并行型和改进并行型3种控制策略,对空载、小刚度弹性负载和大刚度弹性负载情况下的位置和力跟踪性能分别进行了实验。实验结果表明:力反馈伺服型、并行型的运动跟踪存在时间滞后,主手受力存在振动;与其他两种控制策略相比,改进并行型控制策略在小刚度和大刚度负载时具有较好的透明性。