高压带电作业机器人系统的研制

为了适应10KV配电线路带电作业的要求,研制了一台能够最大限度的满足现场作业环境要求的高压带电作业机器人,包括主从操作机械臂、机器人专用升降系统、绝缘工具系统、绝缘防护系统四部分。并在10KV配电线路上进行了试验,机械臂操作灵活,绝缘防护方法设计合理,防护性能可靠,操作简单方便。工具系统采用无线遥控方式,可以代替人工完成作业频率较高的带电断线和带电接线等作业任务,减轻了作业人员的劳动强度,使作业人员与高压电场完全隔离,最大限度的保证作业人员的安全。     

移动操作机器人运动学及作业灵巧度分析

首先,将UR5机械臂搭载在差速驱动式移动平台上,组成移动操作机器人系统,同时,建立移动平台三维模型,对关键零部件进行有限元分析;其次,建立移动操作机器人系统差速驱动模型和UR5机械臂正逆运动学模型,并得到移动操作机器人在速度层整体运动学模型;最后,利用蒙特卡洛法分析机械臂工作空间,对其作业灵巧度指标进行评估。     

名优茶采摘机器人的系统设计与试验

针对名优茶采摘劳动力短缺的现状,设计了一种适用于自然环境下作业的名优茶采摘机器人。系统由采摘机械手、3P-Delta机械臂、视觉系统和主控系统构成。机器人通过深度相机获取茶蓬图像,利用深度学习和骨架法计算采摘点。从名优茶的生长特征出发,建立了机械臂采摘轨迹模型,采用Bézier曲线对茶叶采摘路径进行优化,降低了机械臂在快速运动过程中的加速度突变,提高了采摘运动的平滑性。利用虚功原理建立机械臂动力学模型,基于滑模控制设计了机械臂采摘控制策略,优化了控制算法中的指数趋近律,有效地抑制了滑模面在快速趋近时的抖振现象。实地测试结果表明,采摘机器人能够实现名优茶的采摘,采摘率和完整率分别为75.53%和54.68%,平均采摘速度为0.451颗/s。     

基于STM32和TMS320的配电网作业机器人控制系统

针对人工进行配电网引流线的搭接或更换作业危险程度高,设计了一种基于STM32和TMS320的配电网作业机器人的控制系统。其采用"主从式"的拓扑结构,主控制器(STM32F407IGT6)通过串口发送命令给机械臂控制器(TMS320F28335),再由机械臂控制器经CAN通信控制相应的电机运动,从而实现机械臂的作业。同时用C#语言编写了上位机监控界面,可实时监控机器人的运动状态,可实时修改机器人电机关节参数并存储。经测验,使用该系统控制的机器人能较好地实现配电网作业任务。     

机器人机械结构参数的相关性分析

根据机器人机械臂结构系统的设计特点，运用键图模型手段，建立了机械臂结构系统的仿真控制模型，并以此探讨了机器人结构参数的相关性，为机器人机械臂的设计提供可靠的依据和一种新的设计分析方法。     

基于关节速度的液压比例驱动工程机械臂位姿控制

为了解决液压驱动工程机械臂在实际工程作业中加装位置传感器会使得系统复杂,从而可靠性降低,以及在关节处位置闭环伺服控制会导致液压系统效率降低的问题,提出在比例液压油缸驱动的机械臂中用位姿闭环而非关节位置闭环构成机器人控制系统.使用惯性导航、激光雷达、视觉等获得机械臂末端姿态,通过机器人运动学逆解得到当前关节值,与目标关节...     

空中操作机器人抗扰动鲁棒飞行控制

空中操作机器人是包含无人机平台与多自由度机械臂的新型机器人系统。由于无人机与机械臂的强动力学耦合,加之负载变化,作业过程中外部横风扰动等,均会对无人机平台造成干扰,影响其位置定位精度。本文基于干扰观测器设计了鲁棒飞行控制器,对无人机进行连续状态观测,实现位置控制环路的闭环整定。该控制器运算量小,可实时运行于实际系统中。室内实验测试表明,在机械臂运动、负载变化和外部横风等内外部扰动下,该鲁棒控制器仍可达到0.05 m的定位精度。     

柔性臂空间机器人的神经网络自适应控制及振动模态分级模糊控制

由于太空中的在轨作业一般要求空间机器人具有手臂长、负载大,对空间机器人动力学及控制进行分析时必须考虑到机械臂杆件的柔性问题。为此探讨了参数未知柔性臂空间机器人载体姿态、关节协调运动控制及柔性振动抑制问题。由系统动量守恒关系及假设模态法,利用Lagrange方法建立了漂浮基柔性臂空间机器人的系统动力学方程。运用奇异摄动理论的双时间刻度分解,导出了适用于控制系统算法设计的奇异摄动数学模型。利用该模型,针对慢时标子系统——等价刚性空间机械臂,设计了系统参数不确定情况下的径向基函数神经网络补偿控制算法,以控制柔性臂空间机器人的载体姿态及机械臂关节铰协调地来完成各自在关节空间的期望运动;神经网络控制算法的研究目的是基于神经网络良好的在线自学习能力,大大提高整个系统的控制精度。针对快时标子系统——柔性臂的振动,设计了分级模糊控制算法来主动抑制柔性杆的振动。分级模糊控制算法的研究目的是为了减少模糊规则库的大小,有效提高模糊控制器的计算效率。通过计算机仿真验证了提出方法的有效性和可行性。     

老人服务机器人机械臂的动力学分析与轻量化设计研究

针对老人服务机器人机械臂的功能要求,提出了一种老人服务机器人的串联型六关节机械臂轻量化的设计方法。建立了机械臂的牛顿-欧拉动力学方程,并利用动力学方程的分析结果,选择了机械臂的直流伺服电机和减速系统等部件。在虚拟样机的基础上对机械臂进行了轻量化设计,包括利用CAD软件设计机械臂机构,利用CAE仿真软件对机械臂进行了静力学和动力学仿真,校验分析结果,选择能够实现机械臂轻量化的机械臂构架的材料,优化构架的结构。     

基于激光雷达点云的配网带电作业机器人的目标识别

为满足配网带电作业机器人作业任务要求，提出一种基于激光雷达点云的电气设备识别方法。采集点云后，进行预处理操作，清除干扰点并保留作业区域的点云。基于几何特征，初步检测电杆和绝缘机械臂，然后利用电杆与机械臂之间的几何约束条件，通过最小二乘法对识别结果进行迭代优化。利用所获得的电杆和机械臂构成结构所提供的几何信息，进一步处理电力线点云，实现电力线点云识别。实验表明，该方法能快速、准确、稳健地从作业区域的激光雷达点云中分割和识别电杆、机械臂和电力线，为机器人执行各种后续作业任务提供充足信息。     

液压马达自动送钻装置的研制

 液压马达自动送钻装置是石油钻机提升系统中重要的设备之一,当绞车主动力系统发生故障时,可代替绞车主动力系统的功能进行应急操作,提升最大钻柱重量;可以根据钻进作业过程的需要,在恒钻压送钻和恒钻速送钻两种模式下进行选择,完成自动送钻设定。通过设定输出扭矩,反向拖动绞车滚筒,实现自动调整送钻速度和钻井过程安全保护,达到钻进作业过程中恒压和恒钻速目的。利用计算机控制技术与液压控制技术相结合精准控制液压马达实现高精度送钻。控制系统采用PLC编程控制,通过接收外部的连续钻压测量信号与液压马达转速检测单元的信号,实现钻井作业中的信息综合处理和送钻控制。经过油田现场17套钻机30余口井的应用表明,该装置值得推广应用。     

模糊PID控制在立体仓库堆垛机速度控制中的应用

从提高堆垛机作业系统的工作效率和可靠性的角度出发,在现有的变频调速的基础上将模糊PID控制技术应用到自动化立体仓库巷道堆垛机的速度控制中,建立了堆垛机模糊PID变频调速控制系统,避免了速度扰动的影响,实现了堆垛机的快速精确定位控制,提高了系统运行的稳定性和可靠性。     

智能牵引机动力系统功率匹配与自适应控制

为使智能牵引机在负载多变条件下动力系统功率匹配,需通过控制液压泵排量调节发动机转速.建立发动机与液压泵仿真模型,采取模糊控制策略制定发动机与液压泵反馈调节控制系统.利用MATLAB/Simulink建立发动机与液压泵动力系统功率匹配控制系统仿真模型,通过设置发动机油门开度、工作负载和发动机目标转速,仿真模拟牵引机实际施...     

基于TMS320F28335的无刷直流电机调速系统设计

为了提高无刷直流电机的控制效果,设计了以TMS320F28335为主控制器的无刷直流电机调速控制系统.该系统采用转速电流双闭环控制策略,以16位A/D转换器ADS8556和2SD106AI - 17驱动器为核心外围器件构成硬件系统,并在此基础上完成软件设计.实践证明:该调速系统运行稳定,控制算法合理,带负载能力强.     

负载压力适应型自动怠速系统分段控制策略研究

为改善工程机械自动怠速系统性能,针对纯电驱动工程机械提出一种基于液压蓄能器的负载压力适应型自动怠速系统,分析了新型自动怠速系统结构和工作原理。考虑到系统的节能效率和操控性能,提出了具有负载压力适应功能的自动怠速分段控制策略,并建立AMESim-MATLAB/Simulink的联合仿真模型进行研究,最后基于所搭建的试验平台展开试验研究。结果表明:所提出的新型自动怠速分段控制策略可行,且分段控制效果明显。     

30万吨合成氨用离心式压缩机调速系统功能开发与应用

针对30万吨合成氨用离心式压缩机速度调节系统存在的不安全、操作不方便的问题,提出了一种新的控制方案,这方案就在505调速系统中实现.     

电液驱动水下发射筒开关盖装置高精度跟踪控制方法

发射筒盖是潜射导弹发射装置的重要组成部分,目前主要采用调速阀进行开关盖速度控制,由于其无法保证动作精度,制约了系统的进一步发展。为提高开关盖过程的速度控制精度,以伺服阀代替调速阀进行开关盖动作控制;以开关盖装置为被控对象,设计高增益观测器观测系统状态量,抑制非线性对系统精度的影响,结合滑模控制器进行自适应控制,并将提出的控制算法分别应用于两种控制阀组。实验表明,开关盖装置结合伺服阀可实现更好的控制效果,采用高增益观测器的滑模控制速度跟踪效果较传统PID控制提升30%。     

重载升降平台纯水液压驱动系统设计

针对本升降平台重载、低速、高可靠性的要求,在对液压驱动系统功能分析的基础上设计了纯水液压驱动系统回路,包括水缸控制系统和泵站系统。系统采用进口节流式调速回路,对几种水缸速度控制回路进行了比较分析,依据水压阀的特性,确定了比例阀和普通节流阀两种调速方案,并对两种方案进行了仿真分析,验证了其速度平稳性及可靠性。结合本系统对纯水液压系统设计与使用过程中元件与材料选择、水质控制、腐蚀与磨损、结构设计等要点进行了介绍。     

变频泵控马达调速系统单神经元自适应PID控制

针对大惯性负截变频泵控马达调速系统动态性能差的特点，提出了采用不必基于模型的单神经元自适应PID控制。介绍了单神经元自适应PID控制器的结构和算法。仿真结果表明，单神经元自适应PID控制器较常规PID控制器具有更快的响应特性和良好的动态特性，对模型失配和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性，而且不论是在加速段、等速段还是减速段，都具有较好的跟踪效果。     

基于变频控制和HMI的纸管机控制系统设计

介绍了一种新型特殊用途纸管机的电气控制系统的设计。设计采用变频控制和人机．界面相结合的控制方式,生产速度提高7．5倍,产品质量大幅提高。该系统可视化操作界面使操作简便、显示直观、可集中控制、具有报警显示功能。该系统在投入使用后,运行稳定,达到理想的效果。