空间机器人抓捕目标后基于任务相容性的消旋策略

针对双臂空间机器人抓捕自旋目标后的镇定操作,在考虑机器人系统输入约束的条件下,提出了一种基于任务相容性的消旋规划与控制方法。首先,给出空间机器人抓捕目标后的组合系统的动力学模型,作为规划与控制的基础。然后,根据动力学可操作度和任务相容性设计了目标的快速消旋策略,其期望加速度的方向和大小分别取作速度的反方向和机器人系统输入约束允许的最大值。最后,基于所推导的运动学和动力学模型,通过对目标和机械臂末端分别建立柔顺度等式,提出了一种跟踪期望运动轨迹同时对末端接触力进行调节的柔顺控制方法。通过双臂7自由度空间机器人消除目标自旋运动的仿真结果,验证了所提方法的有效性。     

基于误差补偿的移动式双臂协作机器人自适应协同装配均衡控制方法

为了提高移动式双臂协作机器人的自适应协同控制能力,提出基于反馈调节均衡误差补偿的移动式双臂协作机器人自适应协同装配均衡性控制技术。构建移动式双臂协作机器人控制约束参数和对象模型,采用空间规划和负荷均衡调节方法,实现对移动式双臂协作机器人的自适应参数融合和控制量优化辨识,通过随机负荷误差补偿的方法构建移动式双臂协作机器人自适协同装配过程中的均衡参数集,结合模糊度检测和自适应跟踪补偿方法,构建移动式双臂协作机器人的自适应均衡控制模型,根据参数寻优结果,实现对移动式双臂协作机器人自适应协同装配过程中的反馈调节均衡误差补偿,提高装配的稳定性和可靠性。仿真结果表明,采用该方法进行移动式双臂协作机器人自适应协同装配控制的输出均衡性较好,误差补偿能力较强,提高了机器人控制的稳定性和鲁棒性。     

基于似人特性的机器人拟人臂自主抓取动作规划

针对拟型服务机器人在家庭环境中的自主抓取任务,提出了一种强调运动姿态似人特性的机器人手臂动作的运动规划方法.该方法基于人体工程学中的快速上肢评估准则评价机器人运动姿态的似人特性,并在此基础上以机器人传速速率最优为目标规划机器人持物动作的姿态构型.最后以Motoman SDA10D拟人双臂机器人为例,具体介绍了该方法的应用和规划的结果,规划结果证明了该方法的可行性和有效性.     

空间机器人目标捕获过程中碰撞运动分析

针对空间机器人目标捕获过程中的碰撞问题,提出了一种碰撞运动分析算法．基于空间机器人运动学 和动力学模型,利用碰撞过程中产生冲量的原理建立了碰撞动力学模型．针对具体的碰撞模型,利用空间解析几何 的方法进行了空间机器人与目标物之间的碰撞检测,设计了碰撞发生后机器人的运动分析算法．最后,通过仿真实 验验证了该算法的正确性和适用性．     

基于HMS的双臂机器人运动学协调约束模型研究

论文主要研究了双臂机器人的协调运动。建立双臂机器人协调运动模型,根据双臂机器人进行实际任务时的相对位置控制关系,建立一种基于两机械臂协作过程中相对运动的约束协调算法模型,通过和声搜索算法,期望能够根据所得运动最优解增进双臂协调运动过程中的平稳性,并且能够减小仿真过程中的相对误差,保证双臂机器人在进行任务的过程中双臂之间的约束关系。     

基于SimMechanics的新型并联机构仿真平台

针对一种新型六自由度并联机器人进行了运动学和动力学分析,并借助于MatLab的SimMechanics模块的系统动态建模功能,以六自由度并联机器人仿真模型为对象,设计了PID控制器形成闭环控制,最后构成一个仿真平台。结果表明：在平台上可以进行运动学、动力学、控制方法的研究。同时仿真平台由各模块组成,可以灵活改变各模块的参数和结构,并且避开了Stewart平台的复杂的建模过程,对所有并联机构的研究都有借鉴作用。     

基于弹簧负载倒立摆模型的仿袋鼠机器人稳定跳跃控制

仿生跳跃机器人具备很强的越障和环境适应能力,但是由于机器人运动过程中较短的可控时间以及腾空阶段运动的不确定性,运动的稳定性对于仿生跳跃机器人至关重要.本文对仿袋鼠机器人跳跃运动过程中的稳定跳跃控制问题进行了研究.首先采用双质量弹簧负载倒立摆模型(spring-loaded inverted pendulum,SLIP)模型对袋鼠机器人的结构进行简化,建立了机器人系统的动力学模型,并对机器人的运动过程以及着地相与腾空相的切换条件进行了分析.然后采用解耦控制的思想,将SLIP模型的运动控制分解为水平速度控制和跳跃高度控制两个方面,分别通过控制着地角度实现对水平运动速度的控制,通过能量补偿实现对跳跃高度的控制.最后在ADAMS仿真环境中建立机器人模型并进行了机器人运动仿真实验.实验结果表明,本文提出的方法可以实现仿袋鼠机器人稳定的周期性跳跃运动.     

空间机器人双臂捕获卫星操作的事件采样输出反馈神经网络避撞柔顺控制

讨论漂浮基空间机器人双臂捕获非合作卫星过程避免关节冲击破坏的避撞柔顺控制问题,提出在机械臂与关节电机之间加入一种旋转型串联弹性执行器(rotatory series elastic actuator,RSEA)作为柔顺缓冲机构,其作用在于:1)捕获碰撞过程,通过其内置弹簧的拉伸或压缩吸收捕获操作过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;2)捕获完成后的镇定过程,利用设计与之配合的避撞柔顺控制策略保证关节冲击力矩限制在安全范围.利用第二类拉格朗日方程推导得到捕获操作前含柔顺机构双臂空间机器人系统及目标卫星的各分体系统动力学模型;基于系统动量守恒关系、系统运动几何关系及牛顿第三定律,得到捕获操作后双臂空间机器人与被捕获卫星混合体系统综合动力学方程;针对捕获操作后受碰撞影响而产生不稳定运动的混合体系统,提出一种基于事件采样输出反馈的RBF神经网络避撞柔顺控制方案.上述方案与柔顺机构相结合不仅能有效吸收被捕获卫星的冲击能量,还能在冲击能量过大时应时开、关双臂空间机器人关节电机,以防止关节电机发生过载和破坏.通过李雅普诺夫稳定性理论证明系统的全局稳定性,并通过仿真结果验证所提避撞柔顺控制方案的有效性.     

工业机器人的小脑模型控制

本文为动力学控制工业机器人提出了一种综合学习算法,这种学习算法可将以前所学的信息用于新的控制输入.这种控制方法不需要事先知道机器人动力学,它易于应用于特殊的控制问题或修改以适应实际系统中的变化,控制方法在时间上是有效的,且很适合于定点实现.学习控制算法的有效性通过4自由度的直接驱动机器人前两个关节在重复运动中的计算机仿真实验得到了验证.     

四足机器人动步态下实时足底力优化方法的设计与验证

为实现四足机器人在动步态下的稳定行走及最优足底力分配,提出了融合全尺寸虚拟模型和动力学模型的四足机器人控制框架.在支撑相中,将躯干质心虚拟力与足底力分配问题转化成二次型优化问题,通过Gurobi库求最优值,实现实时的最优足底力分配.在摆动相中,融合动力学前馈和虚拟模型控制方法实现了平滑的轨迹追踪.通过Webots动力学仿真,将该方法与基本的位置阻抗控制方法在四足机器人平台上进行了对比分析,结果证明该方法能减小大约30%的足地交互冲击力,同时有效提高了机器人在运动中的稳定性.