空间机器人分布式控制系统

针对六自由度机器人控制系统的特点以及空间环境对系统的影响,提出基于双冗余设计思想的分布式视觉伺服控制系统。该系统由主控制计算机和关节控制器、手爪控制器、手眼视觉控制器等多个节点组成。系统采用冷热两级双冗余CAN总线作为各模块问的通信总线,各节点均采用双冗余设计。各智能节点通过主控计算机的规划和协调完成对机器人系统的控制功能,解决了空间机器人控制系统处理能力、空间适应性和通信实时性等问题,并进行了系统集成和性能、功能的测试,验证了该设计方案的可行性。     

基于示教与视觉纠偏的机器人自动焊接方法研究

给出了一种示教与纠偏相结合的焊缝跟踪方法,用于实现机器人的自动焊接．针对传统的示教再现机器人,由激光视觉传感器测量实际路径与示教路径之间的偏差．机器人控制器根据示教路径和偏差,对焊枪的运动方向和位置进行调整,实现焊缝跟踪．利用六自由度机器人和激光结构光视觉传感器设计了实验系统,对所提方法进行了实验．实验结果验证了该方法的有效性．     

基于MATLAB的某型机器人运动学可视化仿真平台实现

针对六自由度机器人关节运动强耦合难分析的问题,开发了可视化机器人仿真、平台.该平台以KLD 600型六自由度教学机器人为研究对象,利用MATLAB集成仿真环境,分别实现了机器人正逆运动学计算、机器人点动和联动操作的动画田演示等功能,且所有功能以图形用户界面的形式进行调用.该仿真、平台可作为机器人教学和科研的仿真工具.     

基于优化神经网络ADRC的机器人无标定视觉跟踪

研究机器人无标定视觉跟踪,采用基于神经网络的耦合自抗扰控制器,并用自适应遗传算法训练BP网络的初始权值,优化控制器参数,实现了六自由度机器人的无标定手眼协调控制,仿真结果验证了算法的可行性.     

采用内点法和图像反馈的机器人视觉伺服预测控制

针对具有控制量约束和可视性约束的六自由度机器人的视觉伺服系统,研究了基于图像空间局部模型的预测控制器的设计问题.首先对特征点的投影图像的运动学方程进行离散化,得到系统的误差预测模型.然后通过选取合适的性能指标函数,将视觉伺服控制器设计问题转化为一个具有控制量约束和可视性约束的最优化问题.进一步,利用对数障碍函数处理约束,得到系统的牛顿方程,获得控制量的迭代求解公式.最后,利用数值仿真和实验验证了所提方法的有效性.     

基于AR 模型的预测算法在力觉临场感遥控机器人系统中的应用

为解决力觉临场感遥控机器人系统的时延问题 ,本论文提出了将预测器引入该系统的新思路 .该预测器是基于AR模型对从手与环境间的作用力进行预测的 .本论文模拟了具有预测器的单自由度力觉临场感遥控机器人系统 ,并对该预测器的算法进行了仿真研究 .在时延条件下 ,该思路可实现对从机械手较为准确的控制     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维建模与仿真

针对六自由度机器臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实体机械臂上演示成本较高的问题,设计了一套六自由度机械臂三维仿真软件.该软件以VS2008为开发平台,基于OpenGL函数库和Qt框架类,采用模块化的方法进行三维模型的创建,具有灵活性大、易于扩展的优点.结果表明,该仿真软件能够良好地仿真出机械臂的运动过程,对机械臂的研究和教学起到了促进作用.     

基于CoDeSys平台的六自由度工业机器人运动控制器设计

针对ER50六自由度工业机器人,基于CoDeSys软件平台开发了一款机器人运动控制器。采用ARM+CoDeSys架构和PLCopen规范进行六自由度工业机器人控制系统软件开发以及人机交互界面设计。首先根据D-H参数对ER50机器人进行运动学建模,并在此基础上封装ER50机器人正逆运动学功能块;然后对控制器的示教模块、点动模块以及在线编程模块进行软件开发并设计各个模块的人机交互界面。在ER50机器人上实现了运动控制器在线示教、点动以及在线编程等功能;最后通过直线和圆弧轨迹跟踪实验验证了运动控制器设计的有效性。     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计

针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上.基于MFC框架类和OpcnGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用.     

空间机器人控制系统硬件仿真平台的研究

建立了空间机器人控制系统的硬件仿真平台。研究了空间机器人基于手眼视觉的控制问题,建立了系统关键部件的模拟设备。仿真平台由中央控制器、关节模拟器、手眼模拟器、动力学/运动学仿真计算机和三维动画显示计算机组成。基于该平台,对空间机器人控制特性和仿真过程中的延时环节进行了研究。系统自主捕获仿真试验结果表明,所采用的运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好地完成对实际机器人系统控制过程的模拟测试及系统控制算法的验证。     

机器人位置/力控制系统的稳定性

本文通过一个简单的两自由度机器人,分析了 Raibert 和 Craig 提出的位置/力混合控制器的不稳定性问题,提出了力微分反馈控制和在力控制方向引入位置反馈这两种克服不稳定性的方法;在此基础上,对一般机器人提出了一种有效的位置/力控制结构。大量的仿真研究显示了该控制结构的有效性,并给出了关于力控制器设计的一些重要结论.     

基于模糊PID的机器人视觉伺服控制

本文将模糊PID控制应用到机器人视觉伺服控制系统中,用以克服机器人视觉伺服系统的强耦合何非线性因素得影响。以二自由度机器人视觉伺服系统为例,仿真实现了其对直线运动和圆周运动轨迹跟踪,结果验证了控制器的效果。     

结合深度信息的视觉伺服准最小最大MPC方法

将特征点的深度信息和像素坐标作为视觉特征,提出一种视觉伺服准最小最大模型预测控制(MPC)方法。与传统方法相比,机器人控制信号通过在线求解线性矩阵不等式的凸优化问题获得,其可行解可保证系统的闭环渐近稳定性。该方法易于处理系统约束,在满足执行器机械限制的前提下能够有效规划特征点的图像轨迹时,深度特征的引入对于改进摄像机的三维轨迹具有显著效果,六自由度工业机器人手眼系统的仿真结果验证了所提出算法的有效性。。     

一种新的双环结构机器人无标定自抗扰视觉伺服控制方法

在研究基于自抗扰控制器的机器人无标定视觉伺服方法的基础上,提出了一种新的双环结构机器人无标定自抗扰视觉伺服控制方法．内环采用Kalman滤波算法进行图像雅可比矩阵的在线辨识,可较好地逼近真实模型;外环采用自抗扰控制器,利用非线性观测器实时估计系统相对于当前估计模型的总扰动,并在控制中加以动态补偿．针对六自由度工业机器人进行了二维运动目标的跟踪实验,实验结果表明了该方法的可行性和有效性．     

全方位移动装配机器人运动学分析

针对空间狭小拥挤、地面不平的特殊装配环境,设计了一种5自由度全方位移动装配机器人.该机器人主要由基于4组并联布置的MY(mutual Yo Yo)轮的全方位移动平台和具有2自由度的并联举升机构组成.首先,针对该机器人的全方位运动和并联举升机构的2自由度结构特点,建立了机器人的整体运动学模型,并基于该模型对机器人进行了圆形曲线轨迹仿真.然后,设计双曲线滤波PD(proportional derivative)控制器对机器人的轨迹进行跟踪并分析其轨迹跟踪误差.该控制器能控制平均误差在5 mm左右,且误差随跟踪时间减小而减小.最后,通过实验结果验证了该运动学模型和仿真结果的正确性,且该控制器能迅速并精确地实现其轨迹跟踪,从而进一步验证了该全方位移动装配机器人的优越性.     

OpenGL在工业机器人动态仿真中的应用

<正> 随着对机器人研究的不断深入和机器人领域的不断拓展,机器人仿真系统作为机器人设计和研究的安全可靠、灵活方便的工具,在本领域发挥着重要作用。本文结合6R(旋转关节)焊接机器人,对6R机器人仿真系统的开发进行了探讨。并给出了开发的仿真界面和系统图形交互的过程。实现多自由度、多关节机器人的动态仿真,达到考查研究多自由度、多关节机器人的目的。1 开发工具和开发环境 本系统Windows9x/NT平台上开发,采用面向对象的编程技术,选用VC++60的编程环境。VC++6.0和windows9x具有相同接口,同时OpenGL被嵌入ndows中,不存在接口问题。同时OpenG的强大图形处理功能,便于我们图形建模,使它成为我们开发这套图形仿真系统的首选。 OpenGL是SGI公司开发的一套3D图形软件接口标准,是独立于操作系统和硬件环境的三维图形库,能十分方便地在各平台间移植,已成为开发计算机图形的工业标准。具体功能有:几何建模、坐标变换、颜色模式设置、光照和材质、图像效果、位图和图像、纹理映射、实时动画、互技术等。     

基于T-S模糊模型的复杂系统的灵敏度分析

为模拟空间对接强制校正阶段的推出和拉近过程,提出基于六自由度并联机器人位置内环的柔顺力控制策略.综合考虑参数变化、模型变动和外来干扰等不确定性,利用μ综合控制理论设计鲁棒力控制器,并通过μ分析比较鲁棒力控制器和经典力控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能.鲁棒力控制器和经典力控制器的实验结果,表明了所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性.     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

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。     

五自由度立体视觉仿真平台设计与建模

从立体视觉与机器人控制集成的角度出发,建立了一个主动立体视觉跟踪和定位系统,用于柔性装配线中装配零件的运动跟踪和装配工位的精确定位。该系统具有五个自由度,其中三个是平移自由度,两个是转动自由度,该文针对平台的结构进行了运动学建模和分析,采用D—H方法建立了五自由度立体视觉平台的运动学模型,得到运动学的正解。在该运动学方程基础上开发了系统仿真平台,介绍了’系统仿真平台的设计原理和操作特点。该仿真平台验证了机构设计的正确性,验证了五自由度平台运动学分析的正确性。该仿真平台采用虚拟现实建模方法,建立了五自由度平台的三维立体模型和立体视觉跟踪运动物体的实验模型,具有良好的交互性和开放性。