卧式下肢康复机器人主动柔顺控制实验研究

为保证下肢运动功能障碍患者在康复训练中的安全性和舒适性,利用力反馈信息采用阻抗控制原理设计了康复机器人系统的控制器,通过调整末端位置与力之间的关系使机器人具有一定的柔顺性.建立了系统的控制模型,并在dSPACE平台上进行了实验研究.结果表明,通过调节控制器中的阻抗参数,可以使机器人获得不同的刚度特性和阻尼特性,同时分析...     

基于显微视觉与微力觉柔顺混合控制的微操作机器人

简单介绍了一种基于显微视觉和微力觉柔顺混合控制的微操作机器人的系统构成，并重点介绍了显微视觉系统和微力控制系统的组成及工作原理。阐述了显微视觉伺服系统和力觉柔顺控制在微操作机器人中的作用。同时，基于视觉与力觉混合控制技术，以微小轴孔零件装配任务为研究目标，进行了微装配试验，并取得较好效果。     

基于变参数导纳控制的机器人示教方法研究

针对在工业化人机示教场景下,考虑人机交互的柔顺性与安全性需求,提出了一种基于变参数导纳控制的机器人直接示教方法。首先对示教系统的组成结构进行说明,再基于导纳控制原理以及交互柔顺性与安全性需求设计变参数导纳控制器,最后通过路径拖动示教实验来验证所设计的控制器的有效性。结果表明,提出的控制方法具有较好的准确性,并能保证转向时的安全性。     

机器人柔顺装配的BP神经网络系统

设计了用于机器人装配的主被动复合柔顺手腕,简化了手腕结构,缩短了搜索时间,提出了一种称为“一维搜索”的机器人装配作业主被动复合柔顺策略,将主动搜索自由度降低到一维,同时最大限度地利用被动柔顺。设计了以装配力信号为输入的BP神经网络,建立了机器人复合柔顺装配作业的BP神经网络系统,收到良好的装配效果。     

被动柔顺手腕RCC工作机理及设计的研究

研究了被动柔顺装配的几何力学机理，建立了ＲＣＣ圆叠层弹性元件的刚度矩阵，提出了用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制的ＲＣＣ优化设计程序。优化设计方法可分两轮进行，实践证明本方法是有效的。     

基于运动分离的圆锥幕墙清洗机器人系统设计

由于曲面幕墙要求机器人具有更高的环境适应性能,并对可靠性提出更高要求,所以此前的幕墙清洗机器人研究主要局限于平面或近似平面的幕墙对象,对于曲面幕墙作业对象很少涉及。本文结合广州新机场指挥塔玻璃幕墙的特点,运用运动分离方法设计了一种适用于倒圆锥曲面幕墙清洗机器人系统。实践表明该机器人系统机构简单、重量轻。文章介绍了该幕墙清洗机器人系统结构,并详细分析了外部误差对该机器人系统的影响。     

含弹簧阻尼装置空间机器人捕获卫星操作力学分析及缓冲、柔顺控制

为了在空间机器人捕获卫星操作过程中保护关节不受冲击破坏,在电机与机械臂之间加入了一种弹簧阻尼装置(SDD)。该装置不仅能够吸收、消耗冲击能量,还能配合柔顺策略将冲击力矩限制在安全范围内。分别利用含耗散力Lagrange方程法与Newton-Euler法建立了碰撞前的分体系统动力学方程;基于位置、速度约束与牛顿第三定律导出了碰撞后的混合体系统动力学方程,且对碰撞冲击效应与碰撞力进行了计算;针对捕获操作碰撞时间短、数据源少的问题提出了一种基于Barrier-Lyapunov函数的自适应积分强化学习控制方案;通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性,通过数值仿真表明了SDD的抗冲击性能与柔顺策略的有效性。     

绳索牵引康复机器人样机的研制及实验研究

针对在康复训练过程中如何协调控制患者的骨盆运动轨迹的问题,研制了由4根绳索牵引的三自由度绳索牵引并联机器人样机,用来实现对患者骨盆平面运动轨迹的控制。建立了机器人的动平台力学平衡方程,在此基础上分析了机器人系统的刚度问题,提出了一种力/位并行控制策略——位置环和力环分别用于实现机器人动平台运动轨迹和绳索张力大小的控制,并对此策略进行了实验验证。实验结果表明,机器人的力/位控制策略是可行的,可以通过调整绳索的内张力来改变系统刚度,实现对机器人系统的柔顺性控制。     

基于接触力信息的穿戴型步行助力机器人研究

利用人-机交互信息对可穿戴型下肢助力机器人(WPAL)进行了控制研究.通过对应于人体的三维运动在装置与人体下肢间适当配置测力点,根据各测力点感受到的人体运动时的多维力信息,完成了下肢运动预判.同时,基于接触力信息,提出了假想柔顺控制方法,该方法通过调节各测力点的假想质量、阻尼系数和弹性系数来减小人体感受到的运动强度,达到为人体下肢运动提供助力支持的目的.     

合作机器人微操作力提升系统的控制策略及实验研究

根据合作机器人提升系统的组成和工作原理,提出了顺应操作者特性的阻抗控制策略,建立了微操作力提升系统的数学模型和Simulink仿真模型,对阻抗控制策略进行了仿真分析.基于dSPACE半物理仿真平台对提升系统的控制策略进行了实验研究.研究结果表明,该控制策略是可行的,操作者施加较小的操作力,提升系统就能顺应人的操作升降重物,且能满足操作者提升操作的柔顺性要求.     

基于模糊PID的足球机器人运动控制研究

通过对足球机器人运动学模型的分析,考虑到系统的时滞性、非线性等特点,提出将模糊控制和传统的PID控制相结合的控制方法,应用到足球机器人系统的运动控制中,通过PID控制实现控制的准确性,利用模糊控制提高控制的快速性。详细介绍了足球机器人模糊控制系统的设计过程,并在仿真和基于视觉足球机器人平台上对该算法进行了验证,结果表明了该方法的可行性。     

网络远程控制中机械臂的连续轨迹控制

探讨了点位控制在二自由度机械臂网络远程控制中的问题,将连续轨迹控制应用到基于关节坐标空间的机器人控制系统中,分析了在远程操控环境中实现连续轨迹控制所需要满足的条件,给出了最佳合成速度的求法,并进行了实际系统的远程控制实验,在期望时间内实现了连续、平滑的运动效果,证实了在网络远程系统的控制中采用连续轨迹控制能够获得更高的精度。     

挖掘机器人轨迹的模糊CMAC神经网络控制

在对挖掘机器人工作装置动力学分析的基础上,为克服多变量、强耦合及负载扰动对轨迹控制系统的影响,提出了模糊CMAC神经网络与常规控制相结合的控制方法,使神经网络逼近挖掘机器人工作装置逆动力学模型,很好地解决了轨迹控制的问题.利用MATLAB进行仿真研究,结果表明该控制方法具有较高的控制精度和鲁棒性,满足挖掘机器人轨迹控制的要求.     

A Compliant Ionic Adhesive Electrode with Ultralow Bioelectronic Impedance

Simultaneous implementation of high signal-to-noise ratio (SNR) but low crosstalk is of great importance for weak surface electromyography (sEMG) signals when precisely driving a prosthesis to perform sophisticated activities. However, due to gaps with the curved skin during muscle contraction, many electrodes have poor compliance with skin and suffer from high bioelectrical impedance. This causes serious noise and error in the signals, especially the signals from low-level muscle contractions. Here, the design of a compliant electrode based on an adhesive hydrogel, alginate–polyacrylamide (Alg-PAAm) is reported, which eliminates those large gaps through the strong electrostatic interaction and abundant hydrogen bond with the skin. The obtained compliant electrode, having an ultralow bioelectrical impedance of ≈20 kΩ, can monitor even 2.1% maximal voluntary contraction (MVC) of muscle. Furthermore, benefiting from the high SNR of >5:1 at low-level MVC, the crosstalk from irrelevant muscle is minimized through reducing the electrode size. Finally, a prosthesis is successfully demonstrated to precisely grasp a needle based on a 9 mm² Alg-PAAm compliant electrode. The strategy to design such compliant electrodes provides the potential for improving the quality of dynamically weak sEMG signals to precisely control prosthesis in performing purposefully dexterous activity.     

基于图像传输的巡线机器人远程控制

基于无线局域网络的图像传输,从提高图像传输的实时性和连贯性着手,完成了巡线机器人远程控制方案的设计和实验。图像传输采用并行的处理方式,大大提高了传输的速度;分析了影响图像传输质量的因素,提出了增强图像传输品质和连贯性的方法,实现了在监控端根据图像方便地对机器人实施控制的设计,并通过实验验证了图像传输的实时性和远程控制方案的有效性。     

两栖仿海龟机器人动力学建模与运动控制研究

为了提高两栖仿海龟机器人行走的稳定性,对其进行动力学建模,并基于PID (proportional integral derivative,比例积分微分)反馈控制策略提出了一种力/位控制模型。首先,根据机器人的运动学模型,得到了支腿的变换矩阵和雅可比矩阵,并利用虚功原理建立了足端与液压缸之间的力传递模型。然后,利用拉格朗日法对机器人进行动力学建模,推导了支腿的动力学方程,同时进行了动力学仿真,并将实时的足端受力导入动力学方程进行计算,验证了动力学模型的正确性。最后,搭建了液压仿真模型,并在ADAMS-AMESim-MATLAB联合仿真环境中开展了机器人运动仿真。仿真结果显示：与纯位置控制模式相比,力/位控制模式下机器人膝关节的转动更加平稳,液压缸的动力输出更稳定且功耗更小。研究结果对提高机器人运动的稳定性、增强运动控制系统的鲁棒性和提高液压系统的总效率具有借鉴意义。     

基于可拓自适应理论的三轴并联机器人控制系统设计

为了提高并联机器人的轨迹跟踪控制精度,以平面二自由度并联机器人为研究对象,构建了一种可拓自适应控制器用于其控制系统中.利用自适应控制器善于处理不变和慢时变问题,可拓控制器善于处理时变和突变问题,将2种控制器的优点结合起来,设计了一种新型的可拓自适应控制器.仿真结果表明,可拓自适应控制器能较大地提高并联机器人关节位置精度和末端执行器的轨迹精度,能够满足机器人的控制要求.研究所得的方法和结论具有较强的通用性,对并联机器人的控制具有普遍的应用意义．     

基于模糊控制的足球机器人底层动作优化

 足球机器人是集成视觉技术、通讯技术、伺服控制技术、决策对象等多种技术的综合系统,是当前人工智能和机器人领域的研究热点之一． 根据足球机器人的运动学模型,考虑到系统的时滞性、非线性等特点,提出模糊控制并优化机器人底层动作的方法． 详细介绍了足球机器人模糊控制系统的设计过程,并通过仿真验证了该方法的可行性．     

基于组合非线性反馈技术的机器人控制方法

为解决机器人跟踪控制中响应速度和超调量之间的矛盾,实现快速的响应和较小的超调,研究了机器人非线性动力学与组合非线性反馈技术相结合的控制策略,提出了一种基于组合非线性反馈的机器人控制器.该控制器由两部分组成,一部分由完全的机器人非线性动力学补偿来实现反馈线性化,另一部分由组合非线性反馈技术实现镇定.通过反馈线性化技术与Lyapunov理论,证明了闭环系统的渐近稳定性.同时,把组合非线性反馈理论拓展到多输入多输出(MIMO)饱和线性系统的时变轨迹跟踪控制,利用非线性项的变阻尼特性,使得系统的动态响应快速且没有超调.仿真结果证实了此方法的有效性.