遥微操作机器人系统滑模变结构控制研究

遥微操作机器人是一种应用于医疗、微生物工程及微机械等领域的特殊遥操作机器人系统,文中主要针对面向微创外科手术系统的遥微操作机器人系统中,操作者及作业环境往往具有时变性而易导致系统不稳定且难以控制的问题,在已有的动力学模型的基础上,设计了一种新型的滑模变结构控制方案,在该方案中主机械手采用阻抗控制而从机械手采用滑模变结构控制策略.仿真实验结果表明了方案的有效性和鲁棒性,系统能较好地实现位置比例跟踪和力比例跟踪.     

夹钳式力反馈遥微操作系统的设计与试验

研制一种夹钳式的力反馈遥微操作系统,包括夹钳式主手、由压电陶瓷驱动的微夹持器和主从式力反 馈控制模块．该系统可使操作者在遥微操作中具有夹持力觉临场感,避免破坏易碎的操作对象．详细介绍了夹钳式 主手、从手和力反馈的设计与控制方法,并搭建试验平台进行遥微操作试验,分析了主手和从手之间的位置跟踪、 力反馈和时滞特性．制作和试验结果验证了系统方案的可行性,为进一步将遥微操作应用于微装配和其他领域提供 参考．     

微操作机器人显微视觉系统的研究

本文深入研究了基于生物工程领域显微视觉系统的设计方法．给出了微操作物体平面坐标及微机器人手端位姿的求取方法；提出了基于载物台平动测量微操作物体的高度及微机器人做三维空间已知运动标定出微机器人手端在摄像机坐标系的坐标，进而确定微机器人手端与微操作物体之间位置关系的单目视觉方案．采用两步法对显微视觉系统进行了标定．实验证明该系统运行可靠，达到显微操作的要求．     

主从遥操作位置-速度混合映射研究

主从异构型遥操作机器人系统在主从结构、自由度等方面的差异,导致其主端小范围操作空间难以覆盖从端大范围工作空间,以及从端难以精确定位。针对此问题,首先搭建了一套主从异构型遥操作机器人系统的软硬件平台,然后对主从端机器人进行运动学建模,进而提出了一种主端位置-从端速度和主端位置-从端位置混合切换的映射算法。一方面,所提算法通过主端位置-从端速度映射模式解决主从工作空间不匹配的问题,从而提高大范围空间下从端抵近目标的效率;另一方面,所提算法通过主端位置-从端位置映射模式实现从端精细定位,同时克服主端位置-从端速度映射中从端无法快速换向运动的缺陷。实验结果表明,所提混合映射算法能够实现主端遥操作从端机器人高效地完成复杂、精细的操作任务。     

主从遥操作下双臂机器人的阻抗控制策略研究

在遥操作机器人系统中,从端机器人不仅需准确地跟随主端设备的运动,还需与外界环境保持合适接触力,以避免因接触力过大对机器人和环境造成破坏.由于遥操作机器人系统中主从端设备是分离的,要实现遥操作下柔顺接触是极具挑战的.为了提高遥操作机器人系统任务执行的安全性,本文结合运动映射提出一种主从遥操作下阻抗控制策略.首先,通过提出主从端运动映射策略,将主从端设备联系起来,并获得从端机器人运动的目标位姿.接着,为了实现机器人末端执行器与环境的柔顺接触,提出阻抗控制策略,建立机器人与外界环境之间的位置和接触力的动态响应关系.同时,引入虚拟排斥力,让从端机器人的双臂在可行的空间中运动,从而提高了机器人操作的柔顺性和安全性.设计了机器人拖拽和白板擦拭两个实验来验证方法有效性.实验结果表明,所提出方法可实现机器人在具有接触的任务中的柔顺操作,可提高操作的安全性.     

工业机器人遥操作系统的空间映射与控制策略

针对工业机器人遥操作系统中存在的主从机器人工作空间差异以及运动控制精度与安全问题,提出了一种工作空间映射算法与位置—速度混合控制策略。首先,将遥操作划分为自由运动和交互两个阶段,在自由运动阶段采用映射算法使主从机器人的工作空间高度覆盖,使主机器人可操控的从机器人运动范围最大化。进一步,在交互阶段设计了一种位置—速度混合控制策略对工业机器人的运动进行准确的控制,使主从机器人的实际位置轨迹准确的跟随,并进一步引入反馈引导力以实现安全的控制。最后在Touch-ABB IRB120主从机器人遥操作实验平台上对所提控制方法进行验证,实验结果表明该方法使得主从机器人运动范围在高度覆盖的同时可以保证遥操作控制的精度。     

新型3PUU&2PSS并联微操作机器人的运动学及其速度性能指标分析

提出了一种新型3PUU&2PSS并联微操作机器人,描述了其结构布局和特点,并建立了位置正反解、速度正反解运动学方程.给出了并联微操作机器人速度性能指标,并通过构造Lagrange条件极值方程分析了该微操作机器人的速度传递特性.为微操作领域提供了一种行之有效的五自由度微操作机器人.     

基于波变量的时延双边遥操作系统设计

针对波变量法在任意时延下能保证时延双边遥操作系统的稳定,但却降低主从端之间跟踪性的问题,提出一种改进基于波变量遥操作系统的设计方案;该方案引入PD控制器调整主从端速度误差,并采用PI控制器控制从端;最后,对调整和未调整的基于波变量双边遥操作系统分别进行仿真实验;实验结果表明,与未调整的系统相比,调整的系统在一定程度上极大地降低了主从端位置、速度和力的跟踪误差,使得该方案在保证系统稳定的前提下有效提高了系统透明性。     

辅助腹腔微创于术的新型机器人“妙手A”

本文以自主开发的面向腹腔微创手术的“Microllzmd A”（妙手A）机器人系统为对象,研究包含主操作端和从操作端两大部分的主从式微创手术机器人各功能子系统的组成,并重点分析基于双路平面正交偏振影像分光法的立体视觉实现原理、实时主从运动控制的实现流程和手术仿真系统。多例大型动物实验的顺利完成验证了该系统的完整性及功能的有效性。     

遥控系统理想性能的实现和实验研究

本文对主从遥控系统理想性能的实现进行了理论分析和实验研究。对于位置／力控制的遥控机器人，理想性能就是要实现主从操作器的位置跟踪和力跟踪。文中首先通过分析得到了一组控制规律，利用这组控制规律就可以实现理想性能，而且这组控制规律由于引入了力微分信号而比较简单。接着以无源性为基础，对系统的稳定性进行了研究。最后通过实验可知在从操作器同环境有或无作用的情况下，主从遥控系统都可以实现理想性能。     

Effective solution of certain problems of theory of schedulings of nets

Cybernetics and Systems Analysis -     

机车空调逆变电源设计

本文讨论的是机车空调逆变电源系统的设计与研究。该电源系统主要是由DC/DC的BOOST升压部分和DC/AC三相逆变部分两部分组成。DC/DC部分所得直流电压通过DC/AC部分逆变成三相交流电,供给空调机组工作。同时,为使电源系统能更可靠的运行,也设计了相应的故障检测、保护等辅助电路。     

制造型企业仓储物流管理的RFID应用——卷烟厂按垛出库及到货扫描系统初探

针对国家烟草管理的现状,有关主管部门在全国推行“行业卷烟生产经营决策管理系统工程”,利用条码等自动识别技术手段实时掌握全国的生产经营信息。但某卷烟厂此前的物流环节已经是“件烟成垛”运输,如何在尽可能保持原有企业管理体系的前提下,达到有关部门的数据统计要求,解决成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题成为技改的核心。该项目成功的将条码识别与射频识别有机结合起来,为烟草行业信息化提供了生动的应用案例。     

变电站一次设备喷涂PRTV用量的分析

对国网宁夏电力检修公司宁安运维站近2年来一次设备喷涂PRTV用量的统计数据进行分析整理,得出各类一次设备按照标准要求喷涂PRTV时的用量估算值,并针对现存作业中存在的问题,提出相应解决方案。     

煤矿多功能物联网读写器的设计

介绍了物联网的概念和结构组成,分析了物联网在煤矿中的具体应用,详细介绍了一种具有煤矿特色的多功能物联网读写器的设计与实现。该读写器应用在物联网的感知层,能够进行物体识别和各类物理信号与环境参数的传送,为煤矿应用物联网提供了一个很好的感知层解决方案。     

新型煤泥浮选机液位传感装置的研制

介绍了一种性能良好的新型浮球式煤浆液位传感装置。该装置利用浮球随着煤浆液位的变化而带动连杆作上下运动,通过机械装置将液位的变化转变成角位移传感器的轴的角度变化,分析角位移传感器输出信号可得到煤泥液位信息。经测试该传感装置各项指标达到了设计要求。该新型煤泥浮选机液位传感装置具有良好的动、静态特性,可以在选煤厂推广应用。