转向盘式全方位六足机器人运动分析及控制

提出了一种腿式机器人与转向盘复合的全方位步行机构,介绍了其独特的运动特点和转向性能;为了实现对其良好的运动控制,建立了该步行机器人转向机构在运动过程中的等效机构模型,采用拉格朗日力学法推导出操作臂的动力学方程;通过对样机模型的运动规划和实验研究,证明了转向盘式全方位机器人具有简单灵活、精确的方向可操控性。     

全方位移动操作臂运动控制研究

为了提高全方位移动操作臂完成任务的效率,提出了基于绝对定位的适时运动规划与控制策略．首先在全方位移动操作臂的控制结构中用CAN总线技术来提高控制的实时性与控制精度．然后研究了全方位移动操作臂全方位行走与原地转向两种模式的运动控制以及机械臂的运动控制．接着详细研究了运动规划与控制策略,通过超声波绝对定位来适时调整优化全方位移动操作臂完成任务的控制量从而提高完成任务的效率．最后用全方位移动操作臂做了3个实验,两个全方位移动操作臂运动精度实验表明全方位移动操作臂运动精度高; 一个控制策略实验表明运动规划与控制策略是正确的．     

多臂自由飞行空间机器人协调操作运动控制算法

阐述了在空间微重力环境下多臂自由飞行空间机器人协调操作运动控制算法．首先推导出多臂自由飞行空间机器人协调操作的广义雅可比矩阵,其次给出了基于该矩阵的多臂自由飞行空间机器人协调操作分解运动速度控制算法,最后用计算机仿真验证了该算法的正确性．     

移动机器人模糊PID运动控制技术研究

针对轮式移动机器人系统的非线性和常规PID控制方法的不足,将模糊推理与常规PID控制相结合,设计了一种基于参数自整定的模糊PID运动控制系统,给出了参数自整定规律,给出了以参数分配器实现移动机器人线速度和角速度的双闭环控制方法.在自行研制的移动机器人上进行了运动控制实验研究.结果表明,该运动控制系统比常规PID控制方法相比的机器人响应速度快,线速度和角速度控制的超调量及稳态误差等控制品质得到了明显改善,同时该运动控制系统具有较强的抗干扰能力.     

空间三臂机器人在操作中的平衡问题

就三臂空间机器人的一臂与航天器固抓、一臂操作、第三臂作平衡协调操作的问题进行了理论研究,取得了在线动量和角动量守衡意义上的平衡操作结论.对一个在气浮平台上运动的简单的三臂空间机器人的实例进行了仿真计算,证明该方法是可行的.为三臂多关节空间机器人的平衡协调操作提供了一种实用的方法.     

基于dsPIC的全向足球机器人运动控制系统

介绍了基于dsPIC数字信号控制器的全向足球机器人运动控制系统的设计和实现.结合运动控制系统的体系结构框图说明了系统各部分之间的关系,硬件方面采用4片dsPIC对4个电动机进行模块化分级控制,并介绍了系统硬件电路的设计.软件方面给出了主控程序流程图,阐述了电动机转速测量算法、PID控制算法以及4个控制器间的通信.该运动控制系统已应用于中型组全向足球机器人比赛中,机器人响应迅速、运动灵活.实验证明该运动控制系统运行稳定、可靠.     

双操作臂的耦合误差同步协调控制

为了对具有不确定性参数的双操作臂机器人系统进行协调控制,在同步控制基础上引入包含位置误差和同步误差的耦合误差,提出一种能够自适应校正系统参数的同步控制策略,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.对2个二自由度操作臂机器人进行协调搬运实验研究,结果表明,该控制方法使双操作臂系统在协调运动过程中单操作臂的位置误差和双操作臂间的同步误差均收敛于零,实现了在单操作臂按期望轨迹运动的同时保证双操作臂间的运动同步,验证了所提策略对双操作臂同步协调控制的正确性和有效性.     

空间机器人多臂精准协同控制技术

为了解决单臂空间机器人在轨服务任务中机械臂末端位姿控制精度有限的问题,提出了一种空间机器人多臂精准协同控制方法,该方法以3条7自由度机械臂的空间机器人(SR)为研究对象,利用Kane方法建立了具有通用性的SR动力学模型,该模型包括本体动力学方程与各条机械臂动力学方程两部分;在此基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了SR捕获目标过程中机械臂各关节的轨迹跟踪控制律,克服了机械臂的运动抖动问题．仿真结果表明,该方法可保证机械臂末端按照期望的轨迹运动,并且能提高机械臂末端位姿控制精度．     

一种六自由度手术机器人的运动学计算和仿真

为了实现手术机器人绕固定点运动的运动方式,提出了 一种新型串联六自由度手术机器人模型,模型通过算法控制的多关节联动实现定点运动.该模型结构设计满足Pieper准则,并采用移动关节和旋转关节的串联连接结构,使机器人能通过固定点以任意姿态到达工作空间的任意位置.运动学计算使用解析法求出模型的8组解析解,基于计算软件编程计算验证其正确性.对机器人模型进行必要扩展,使用建模软件完成模型创建,基于ROS平台研究学习运动控制工具MoveIt!及可视化工具RViz,对模型进行运动规划和可视化仿真,验证了模型的可行性和整体算法的正确性.     

空间机器人的可变增益滑模控制方法

针对空间机器人抓捕目标的轨迹跟踪过程,提出了一种基于可变增益的滑模控制算法,并利用MATLAB/Simscape对空间机器人的理论动力学模型和控制算法进行了仿真校验。首先,基于拉格朗日法构建了空间机器人的动力学模型,并给出了系统参数不确定时的动力学方程。设计了一种滑模控制器,在控制器中引入了可变增益,该增益可根据系统的不确定性和系统的运动状态进行调整,从而使控制器具有很强的鲁棒性。基于Simscape Multibody软件模块,对空间机器人的理论动力学模型进行了验证。在此基础上,针对多关节运动和系统模型不确定两种情形,利用可变增益滑模控制算法进行了空间机器人的轨迹跟踪仿真实验。实验结果表明,与传统的计算力矩法相比,本文提出的控制算法呈现出更高的运动控制精度和误差收敛速度。