一种新的机器人滑模变结构控制

在分析常用的滑模变结构控制的趋近律的基础上,提出了一种新的双幂次趋近律,并应用于机器人的轨迹跟踪控制.仿真实验证明了该方法不仅能够保证趋近运动的快速性,而且极大地削弱了抖振,提高了机器人的抗外界干扰能力.通过与幂次趋近律相比较,该方法能使系统获得更好的动态品质.     

改进双幂次指数趋近律的滑模控制设计

针对目前系统抖振仍影响滑模趋近律在实际中应用,并导致系统收敛速度缓慢、滑模平面趋近至原点时间长等缺陷,提出一种改进的双幂次指数趋近律。改进趋近律中指数项采用分段设计,指数项分段参数将系统分为两部分进行。当状态绝对值小于1时,系统沿滑模面平滑进入,抖振影响可忽略不计;当状态绝对值大于等于1时,系统的动态响应显著提高,收敛时间缩短,且总时间小于初始状态运动至临界值时间和系统运动至滑模面平衡点的时间之和。在理论上验证了改进后的双幂次指数趋近律能够快速收敛到平衡点且消除了抖振影响,并通过实验验证了该趋近律的有效性。对比多种趋近律,改进的双幂次指数趋近律具有最佳性能且收敛速度最快,并通过实验验证在外界干扰下该趋近律仍可快速收敛于平衡点。     

并联机器人系统的一种新型自适应滑模控制策略

针对并联机器人的轨迹跟踪问题,提出一种新型自适应滑模控制(NASMC)策略。该方案无须知道系统扰动参数和不确定值上界,能有效解决滑模控制(SMC)中切换增益过度适应问题;且能减弱机器人启动时刻的冲击,从而避免并联机器人启动时可能出现的奇异位形。理论分析与仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

一种用于控制工业机器人运动轨迹误差的观测控制策略研究

为了提高工业机器人运动轨迹的控制准确度,提出一种运动误差观测控制策略。分析机器人的组成结构,明确其工作原理。建立工业机器人的坐标系,并在该坐标系上求取机器人连杆间坐标系的变换矩阵;利用连杆间坐标系的变换矩阵,得到机器人末端执行器的运动学模型。以机器人的测量运动误差为依据,联合工业机器人的标称正向运动学模型,求取传感器架以及标称架与底座之间的变换模型;通过该变换模型,计算传感器架相对于标称架之间的位置向量及动态误差变换矩阵,得到测量运动误差值;通过测量运动误差值,构造运动误差观测器,用于获取机器人的估计运动误差,并将估计运动误差联合神经网络控制器,以实现对机器人运动轨迹的准确控制。利用此方法和滑模控制策略对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,结果显示：此方法能准确地对平面和空间标定运动轨迹进行追踪,而且与滑模控制策略相比,此方法的追踪精度提高了34.25%。说明此方法能对工业机器人的运动轨迹进行精确的控制。     

基于改进WLSSVR的视觉球形机器人的设计与建模

为了提高球形机器人获取环境信息的可靠性与稳定性,设计并实现了一种具有球外视觉装置的球形机器人。基于所搭建球形机器人平台,使用拉格朗日方法建立其动力学模型并进行运动性能分析;针对球形机器人欠驱动、非线性等复杂特性导致难以建立其精确动力学模型问题,将泛化处理后的高斯核函数与多项式核函数进行组合,并采用PSO优化所设计组合核函数的参数,由此提出了一种基于改进加权最小二乘支持向量回归机的建模方法。所设计球形机器人具有灵活的球外视觉装置,提高了对外部环境的感知能力;并且基于球形机器人的输入输出数据建模,有效解决了难以建立球形机器人精确动力学模型的问题。仿真实验和实测实验证明了本文设计方法的可行性和有效性。     

一种微机器人驱动器的运动试验研究

介绍了微驱动器样机的爬坡能力试验和管道运行试验。试验结果表明,微驱动器样机具有一定的爬坡能力,能够顺利通过直径为19mm的硬质塑料管道;但微驱动器运动状态由于受动载荷的影响,存在不稳定现象。     

一种并联机器人机构运动特性优化研究

针对并联机器人工作空间的最大化,提出一种具有四自由度的并联机器人机构模型,该并联机器人具有几何对称、运动学简单、平移工作空间沿直线导轨方向无限扩展等优点。采用投影法简化位移分析,采用闭环矢量法分析并联机器人机构瞬时运动学特性。通过对雅可比矩阵的秩分析,确定雅可比矩阵的正向奇异构型、逆向奇异构型、组合奇异构型和局部奇异构型,研究具有偏置角的远端平行四边形的局部奇异特性。在工作空间分析的基础上,建立以机构所占最大面积为目标函数的优化模型,并采用遗传算法优化设计参数,结果表明当偏移角为15°时,可达工作空间总体增加了17%。     

基于捷联惯导的球形机器人设计与仿真研究

全封闭与全方位运动是球形移动机器人的突出优点,非常适用于一些特定领域。针对目前球形机器人设计中获取信息困难与自主导航难以实现的问题,设计了基于捷联惯导的球形机器人。采用重心偏摆与惯性力矩复合驱动的机械结构,设计以ARM+FPGA为核心的控制系统,基于捷联惯导实现机器人在室外环境的全向运动。对球形机器人进行了动力学分析与控制系统仿真,成功解决了球形机器人在室外的定位与运动控制问题,为球形机器人的实际应用提供了条件。     

一种切削加工机器人运动功能方案的解析设计方法

本文提出了一种以加工表面和刀具为输入信息,基于解析方法的切削加工机器人的运动功能方案设计方法。该方法可以突破传统设计模式的约束,为切削加工机器人的方案设计提供理论依据     

一种六自由度机器人运动参数标定方法的研究

针对六自由度机器人定位精度问题,在机器人运动学误差模型的基础上提出运动学参数标定方法。通过Levenberg-Marquardt算法实现机器人运动学参数偏差的预辨识,将这些辨识的参数偏差的次优值定义为初始个体分量的中心值,并利用差分进化算法完成精确的辨识,进而获得机器人运动学参数的较优值。为验证所提方法的有效性,采用激光跟踪器和数值模拟的方法进行了运动参数标定的实验研究,结果表明：所提出的运动学参数标定方法能显著提高六自由度机器人的定位精度。     

机器人运动双闭环控制策略

为解决蝙蝠算法无法进行高维计算的问题,将定向环节与蝙蝠算法结合,避免过早收敛,增强探索能力,使它能够进行高维计算,更快搜索到全局最优解。通过建立数学模型,在MATLAB/Simulink中进行仿真并进行实验验证。结果表明：基于定向蝙蝠算法优化的自抗扰控制器的直流电机能够减少超调、响应速度快、抗干扰能力更强、精度更高。     

球型机器人自平衡运动控制算法设计与研究

球型机器人具有结构简单、适应性好等优点。为了提高球型机器人运动稳定性,提出利用LQR并结合PID对球型机器人的自平衡运动进行控制。利用SolidWorks建立球型机器人的三维模型并搭建相应的物理样机;利用雅可比矩阵及等效一级倒立摆模型求出机器人的运动学和动力学模型;建立PID运动位置控制算法和LQR运动倾角控制算法,设计相应的PID和LQR运动控制器;利用MATLAB/SIMULINK对所建立的PID及LQR控制器进行仿真并分析;利用所建的物理样机进行实验验证。结果表明:利用PID结合LQR所设计的运动控制器及其控制算法是准确的,有效地提高了机器人自平衡运动的控制精度及稳定性。     

行走机器人控制策略研究

针对设计任务，制作了行走机器人。首先研制了机器人的控制系统，机器人控制系统采用集散式控制方式，由1个上位机单片机和3个下位机单片机完成控制任务。根据机器人的使用特点，制定了机器人的控制策略，编写了机器人的控制程序。     

工业机器人的控制策略探讨

概述了机器人的发展过程,总结了当前工业机器人的技术特点.介绍了几种在工业机器人技术中常用的控制策略,如变结构控制、自适应控制、鲁棒控制和智能控制等.分析了各种控制策略应用于工业机器人的具体体现,如变结构控制使控制带宽和控制精度达到最优折衷、自适应控制补偿参数不确定性、鲁棒控制补偿非参数不确定性、神经网络技术成功应用于各种机器人的运动规划、模糊控制简化控制算法等.探讨了工业机器人控制技术的发展趋势.     

海底电缆巡检水下机器人建模及运动控制系统研究

海底电缆巡检水下机器人是为检测与维护海底电缆等管线的腐蚀、磨损等问题而设计的开架式水下机器人。结合海底电缆巡检机器人的实际应用需求,介绍了水下机器人四自由度运动建模方法,详细讨论了海底电缆巡检水下机器人的硬件体系结构组成,采用模块化的方法对海缆巡检水下机器人的软件体系进行了设计。     

一种视觉机器人抓取控制策略算法研究

针对视觉机器人抓取目标的稳定性和准确性,提出一种关注探索方法的强化学习策略。采用深度关注的确定性策略梯度算法,利用关注区域建议网络来选择预勘探区域消息,并通过自适应探索方法计算该消息,以随着目标的变化调整策略。根据末端执行器与预勘探区域中心之间的距离,定义分层奖励函数,用于减少稀疏奖励矩阵带来的杂项信息。在Bullet3环境下进行了训练,实验结果表明：所提策略能够克服训练过程中可能出现的稳定性差和收敛效率低的问题,能产生抗噪声干扰的鲁棒控制,且具有较高的抓取成功率。     

基于VRML-JAVA的机器人运动仿真(英文)

利用VRML-JAVA技术完成了对虚拟机器手臂控制系统的建立,以及模型与程序间的参数传递工作。进行了虚拟机器手臂的仿真研究,对虚拟机器人控制技术的应用和推广具有一定的研究价值。     

基于路程检测的机器人运动控制研究

机器人比赛赛道日趋复杂,由以往单一的直线、转弯增加了上坡、下坡等难度,鉴于机器人比赛赛道的复杂性,提出一种基于路程检测的控制机器人运动的方法,保证机器人顺利、快速地在各种赛道上行进。采用串口位置控制和光码盘共同进行路程检测方法,通过建立直流伺服电机的数学模型,根据PID算法调整机器人运动姿态,详细计算出不同路段下的机器人速度,给机器人运动轨迹控制提供重要参数。通过实验场地测试,结果表明:采用此方法,机器人能稳定、可靠、快速地在复杂的赛道上行进。     

无线式球形机器人控制系统设计

设计了一种无线式球形机器人控制系统。该系统以STC89C52单片机为核心,主要由电机驱动芯片、nRF24L01无线传输模块、按键等部分组成。控制终端和机器人终端的STC89C52单片机通过nRF24L01芯片无线通信,控制终端发送命令后,球形机器人终端接收并执行命令,以控制球形机器人的运动状态。球形机器人能够在控制终端的控制下向各个方向运动并根据实际路面情况改变其行进速度。最后实验室制作出实物样机,实现了对机器人的无线控制。该系统易于改装和扩展,具有很强的灵活性和实用性。     

一种绳驱动并联清洗机器人的控制策略研究

绳驱动并联清洗机器人可以有效地代替人工实现对外墙的清洗作业,但是由于其自身受到外界干扰较多,而且机器人的所有动作都要确保绳索处于张紧状态,因此与传统的并联机器人相比,研究绳驱动并联清洗机器人的运动控制问题更具有挑战性。考虑实际使用过程中系统受到的外力干扰问题,通过牛顿-欧拉法和拉格朗日方程建立包含绳索弹性的系统动力学模型;结合PD前馈控制和传统的PID控制,设计包含绳索张力优化算法的控制律,通过李雅普诺夫稳定性理论证明控制算法的稳定性;通过数值分析验证了绳驱动并联清洗机器人在受到外力扰动时的理论跟踪性能,证明了该控制算法的有效性。