时滞柔性关节机械臂自适应位置/力控制

针对具有时滞的柔性关节机械臂自适应位置和力控制问题进行了研究.首先,通过坐标变换得出降维的位置/力控制模型.随后,将时间滞后近似表示成一阶滞后,进行时滞补偿.利用自适应算法修正机械臂系统参数,克服模型参数不确定性对系统的影响.同时,采用反步控制技术设计机械臂位置/力控制器,运用Lyapunov稳定性定理证明控制器能使机械臂位置和力跟踪误差收敛.最后的仿真研究验证了控制方案的有效性.     

全局收敛的带有输出约束柔性关节机械臂分段控制

针对带有输出约束和模型不确定的柔性关节机械臂系统,运用奇异摄动法将系统解耦成慢子与快子系统且分别进行控制器设计,从而实现与刚性控制方法的联系且能减少计算量.针对快子系统,采用速度差值反馈来抑制关节柔性引起的系统弹性振动.针对慢子系统提出了一种全局收敛的分段控制策略,将收敛域拓展到全局,克服了基于tan-障碍Lyapuov函数(BLF)反演控制需要系统初始误差在收敛域内的缺陷,且应用径向基(RBF)神经网络消除未知干扰和模型不确定性引起的误差,至此保证了系统的轨迹跟踪和输出约束要求.仿真对比表明,所提方法能使柔性关节机械臂在任意初始位置均能保持良好的跟踪性能,体现了控制器的有效性和优越性.     

具有时滞的柔性关节多机械臂协同自适应位置/力控制

由于关节机械臂长期运行后,齿轮间隙扩大产生的时间滞后将使得系统跟踪性能降低.针对此问题,本文提出了一种自适应位置/力控制策略来保证闭环系统稳定性以及位置/力跟踪性能.首先,对多机械臂和物体系统进行任务空间动力学建模.随后,利用Pade理论将时间滞后近似为二阶有理分式.同时,利用神经网络自适应算法克服模型建模误差对系统稳定性的影响,利用同时包含位置误差和力误差的线性滑模项,设计位置/力控制器.通过李雅普诺夫稳定性理论,证明控制策略能实现位置误差和内力误差的渐近收敛.最后,仿真验证证明所设计控制策略的有效性.     

基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法

液压机械臂的出现与应用,大幅度提升了生产的效率与收益。液压机械臂任务完成与否取决于关节运行轨迹规划与控制情况,而关节控制的主要依据就是关节位置信息,提出基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法研究。构建液压机械臂关节动力学模型,以此为基础,引入倾角传感器获取关节水平角度变化相关信号,采用小波阈值消噪算法去除倾角传感器信号中的噪声,基于坐标系之间的关系转换倾角传感器输出角信息,结合激光标靶关节标定初始信息,确定关节最终的位置信息,通过位置传感器实现关节位置信息的采集。实验数据显示：应用提出方法采集的关节1与关节2位置信息结果与实际位置信息保持一致,关节位置信息采集连续系数最大值为0.96,充分证实了提出方法应用性能更佳。     

基于强化学习的煤矸石分拣机械臂智能控制算法研究

针对传统煤矸石分拣机械臂控制算法如抓取函数法、基于费拉里法的动态目标抓取算法等依赖于精确的环境模型、且控制过程缺乏自适应性,传统深度确定性策略梯度(DDPG)等智能控制算法存在输出动作过大及稀疏奖励容易被淹没等问题,对传统DDPG算法中的神经网络结构和奖励函数进行了改进,提出了一种适合处理六自由度煤矸石分拣机械臂的基于强化学习的改进DDPG算法。煤矸石进入机械臂工作空间后,改进DDPG算法可根据相应传感器返回的煤矸石位置及机械臂状态进行决策,并向相应运动控制器输出一组关节角状态控制量,根据煤矸石位置及关节角状态控制量控制机械臂运动,使机械臂运动到煤矸石附近,实现煤矸石分拣。仿真实验结果表明:改进DDPG算法相较于传统DDPG算法具有无模型通用性强及在与环境交互中可自适应学习抓取姿态的优势,可率先收敛于探索过程中所遇的最大奖励值,利用改进DDPG算法控制的机械臂所学策略泛化性更好、输出的关节角状态控制量更小、煤矸石分拣效率更高。     

带有输出约束的柔性关节机械臂预设性能自适应控制

针对带有输出约束和模型不确定的柔性关节机械臂系统,提出一种基于时变障碍李雅普诺夫函数的预设性能自适应控制方法.通过构造指数衰减的时变约束边界,提出时变正切型障碍李雅普诺夫函数,能够同时适用于约束与非约束情况,进而拓宽传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.此外,通过预先设置时变边界函数的相关参数,使得系统输出在初始阶段...     

基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统研究

现有煤矸石分拣方法主要是根据煤和岩石的纹理特征值,利用图像处理和模式识别技术对煤矸石进行识别分选,分选的煤矸石粒度为25～150mm,而对于150mm以上的煤矸石仍依靠人工进行分选。为了对大粒度煤矸石进行分拣,设计了一种基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统。该系统采用机器视觉采集煤矸石信息,应用深度学习方法实现煤矸石识别和抓取特征提取;在获取煤矸石序列信息后,根据煤矸石位置进行排序工作,并通过多目标任务分配策略将抓取任务下达给相应机械臂控制器;机械臂获取任务后,根据获得的任务对目标进行动态监测,当目标进入机械臂工作空间后由视觉伺服系统驱动机械臂完成煤矸石分拣。试验结果表明,该系统可对粒度为50～260mm的煤矸石进行高效、快速分拣,所采用的煤矸石识别方法和分拣策略在不同带速下具有良好的稳定性和准确性,煤矸识别与定位的综合准确率可达93%,验证了该系统的可行性。     

基于RENN 的柔性关节机械臂自适应动态面控制

针对面贴式永磁同步电机驱动的柔性关节机械臂动力学模型具有非线性、不确定性和未知外部扰动等特点,提出一种自适应动态面控制方法来实现其关节轨迹跟踪控制．控制律由动态面技术得到,降低了反推控制器的复杂性．模型不确定因素由递归Elman神经网络在线补偿,神经网络权值自适应律通过Lyapunov稳定性分析推导得到．仿真研究表明,该方法对于载荷不确定和外界扰动具有较强的鲁棒性,与传统动态面法相比,大大提高了柔性关节的位置跟踪精度．     

随机激励下单杆柔性关节机械臂的建模与控制

机械系统如移动机器人、机械臂等在运动过程中通常会受到随机干扰.针对随机激励下单连杆柔性机械臂的数学建模和控制问题,目前还没有相关的研究.本文引入随机干扰,建立了一个具有未知参数的随机动力学模型.然后通过坐标变换,将该模型化成一个4阶系统.在此基础上,结合自适应理论,动态面方法和Lyapunov方法,设计了一种新的控制器.这种控制器有效地避免了传统方法中的过参数估计和复杂性爆炸的问题,同时可以保证跟踪误差在均方意义下任意小,且闭环系统的所有信号依概率有界.最后通过一个仿真例子验证了本文理论的有效性.     

基于PMSM驱动的柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制方法

针对目前柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制方法忽略了不同重力影响下的机械臂驱动力变化,导致柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制效果较差的问题,提出了基于PMSM驱动的柔性关节空间机械臂轨迹跟踪控制方法。基于构建PMSM驱动数学模型,采用PMSM的矢量控制方法,分析驱动力矩矢量。根据驱动力矩矢量分析结果,分析不同重力环境下有、无摩擦时的驱动力矩。构建柔性关节模型,分析其在不同重力环境下遇到的重力释放问题,使用自适应反演滑膜控制方法,设计控制率,保证机械臂能够按照既定的方向运动,使机械臂具有鲁棒性。根据柔性关节空间机械臂动力学特性,分析不同重力环境下基于PMSM驱动力矩,确定重力项是随之发生改变的。设计控制器,构建动力学模型,确保空间阶段能够最大限度跟踪运动轨迹。实验结果表明,所提方法X轴、Y轴的末端跟踪结果均与实际运动轨迹一致,误差为0。关节控制力矩在时间为3s时,出现了最大为0.5N.m的误差,说明所提方法的跟踪控制效果较好。     

基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统设计

为提升机械臂设备的准确分拣能力,设计基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统。利用RBF-BP前馈神经网络,规划机械臂设备的运动轨迹路线,实现基于RBF-BP算法的机械臂运动轨迹建模。确定工业相机在总功能框架中所处连接位置,根据机械臂选型情况,确定可编程逻辑控制器、变频控制器对于所选机械臂元件的调节能力,完成对系统功能模块的开发。借助传输信道,将Sorting分拣指令、ToolControl控制指令反馈回核心控制主机,建立完整的指令执行回路,再联合相关硬件设备结构,实现基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统设计。实验结果表明,在抓取能力相同的情况下,应用RBF-BP算法控制系统机械臂成功分拣的工件数量为19件,机械臂抓取成功率为95%,说明所设计系统满足提升机械臂准确分拣能力的设计初衷。     

基于视觉识别的智能分拣机械臂设计与实现

该文提出了基于视觉识别物料机械臂完成智能分拣的设计思路,具体实现方式为首先由工业相机采集待分拣物料图像,HALCON软件处理;其次通过标定、滤波去噪、特征提取、坐标变换分类识别物料;然后由主控制器PLC接收上位机发送的信号,在上位机Visual Studio 2019环境中进行Winform窗体开发;最后结合PLC编程软件TIA Portal V15.1,精准控制机械臂完成物料分拣作业。实验结果表明,基于视觉识别的智能分拣机械臂系统运行可靠,稳定性好,控制精度高。     

机械臂的位置与力的混合控制方法

本文研究关于机械臂的位置与力的混合控制方法.为了实现混合控制,首先应用一对被称为"任务规范投影算子"建立了机械臂混合控制的动态方程.在此基础上,提出了两种控制器的设计方法,一种是计算力矩方法控制器,另一种是动态补偿变结构控制器.后者不但具有更好的鲁棒性,并且可以分别调整运动与约束力的跟踪精度.     

基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制

由于现有方法在机械臂轨迹跟踪控制实际应用中,容易受到刚性连杆和柔性连杆之间耦合作用影响,导致控制后轨迹与实际目标轨迹一致性系数较低,为此提出基于关节角补偿的多轴串联机械臂轨迹自动跟踪控制.首先利用旋转矩阵对多轴串联机械臂空间位姿描述及坐标变换,然后利用关节角补偿对多轴串联机械臂末端关节角进行补偿计算,根据计算结果规划多...     

基于FuzzyP的多臂机器人机械臂控制系统设计

机械臂是多臂机器人的重要组成部分,针对基于姿态识别控制及位置识别控制系统受到被控量振荡影响,而导致机械臂运动轨迹控制不精准的问题,提出了基于FuzzyP的多臂机器人机械臂控制系统设计;基于FuzzyP控制系统,找到系统控制平衡点,设计系统硬件结构包含3个机械臂,共十八个自由度,简化关节控制器连线,选择直流有刷电机,采用增量型编码器,设计H桥电路,配合74ACT244增强驱动电路,利用NRF24L01无线模块获取与处理位置信息;使用FuzzyP控制器,抑制被控量振荡,控制连杆运动,完成多臂机器人机械臂控制方案设计;由实验结果可知,该系统轨迹与预期轨迹基本一致,较好解决多臂机器人机械臂对接精确定位要求。     

柔性机械臂末端位置的变结构模型参考自适应控制

本文用变结构方法设计柔性机械臂的模型参考自适应控制律．首先用最优状态反馈方法构造了参考模型，然后定义了末端位置误差，构造了滑模曲线，接着用变结构方法推导了自适应控制律，最后针对一具体柔性臂作了仿真研究，验证了理论的正确性并给出了一些有意义的结论．     

多自由度分拣机械手位置的PLC控制仿真

机械手具有能不断重复工作和劳动的特点,由于其本身的结构刚度和接触刚度较低时,容易产生振动。为了获取良好的机械手位置控制结果,提出一种基于PLC的多自由度分拣机械手位置控制方法。分析多自由度分拣机械手的运动方式,通过Burg算法对机器人运动想象原始脑电数据滤波处理,提取和运动想象相关的频段。多自由度分拣机械手信号经过小波分解处理后获取小波系数,将其和运动想象频段两者相互对应的时域信息输入共空间模式,完成脑电信号的预处理和特征提取。将机器人运动想象任务转换为控制命令输入到PLC控制器中,使其可以驱动电机,同时利用传感器完成机械手位置控制。实验测试结果表明,所提方法控制机械手的真实轨迹跟踪与期望轨迹基本一致,跟踪轨迹的误差小,表明所提方法能够精准完成机械手的位置控制。     

双连杆刚柔机械臂无残余振动位置控制

针对双连杆刚柔机械臂,提出一种基于轨迹规划的无残余振动位置控制方法,在将机械臂的末端执行器从任意初始位置移动到目标位置的同时,确保系统没有残余振动产生.首先,建立系统的动力学模型,并通过分析该模型得到系统的状态约束方程.其次,基于状态约束方程,运用双向轨迹规划方法规划一条系统前向轨迹和一条系统反向轨迹.然后,利用时间倒转方法及基于遗传算法的轨迹优化方法对两条轨迹进行拼合,得到一条从系统初始状态到目标状态的期望轨迹.最后,设计轨迹跟踪控制器使系统沿期望轨迹到达目标状态,实现系统的无残余振动位置控制目标.仿真结果验证了本文所提方法的有效性.     

六自由度机械臂约束预测控制系统的设计

本文提出了一种基于约束预测控制的机械臂实时运动控制方法.该控制方法分为两层,分别设计了约束预测控制器和跟踪控制器.其中,约束预测控制器在考虑系统物理约束的条件下,在线为跟踪控制器生成参考轨迹;跟踪控制器采用最优反馈控制律,使机械臂沿参考轨迹运动.为了简化控制器的设计和在线求解,本文采用输入输出线性化的方式简化机械臂动力学模型.同时,为了克服扰动,在约束预测控制器中引入前馈策略,提出了带前馈一反馈控制结构的预测控制设计.因此,本文设计的控制器可以使机械臂在满足物理约束的条件下快速稳定地跟踪到目标位置.通过在PUMA560机理模型上进行仿真实验,验证了预测控制算法的可行性和有效性.     

基于动力学约束的机械臂最优关节轨迹规划

本文提出了基于机械臂关节驱动力矩约束方程规划其关节最优运动轨迹的一种有效方法.该方法运用矩阵范数理论简化机械臂的动力学约束方程;在机械臂的关节空间内采用归一化的无因次量运用非线性规划法优化其运动轨迹.将所规划的无因次量轨迹方程作为机械臂产生实际运动轨迹的发生器,通过给定机械臂各运动段的起始和终止关节坐标,由系统的动力学约束方程计算出整个运动段所允许的最短运行时间,即生成所期望的运动轨迹.本文的轨迹规划方法计算效率高,可用于在线轨迹规划,文中通过算例证实了该方法的实用性.