仿生六足机器人控制系统的仿真技术研究

应用机械系统动力学分析仿真软件ADAMS与Matlab建立交互式仿真系统,并采用CMAC与PID复合控制法对仿生六足机器人运动控制系统进行联合仿真.仿真结果表明,该仿真方法可以有效提高控制系统及机械系统的设计效率,为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据.联合仿真的方法还为复杂机械系统的控制仿真提供了新途径.     

基于ADMAS与MATLAB的合作机器人的联合仿真

为了分析Cobot的动力学性能,应用ADAMS/View和MATLAB/Simulink对四自由度Cobot进行了联合仿真。仿真结果表明,该仿真模型具有Cobot机器人的特点,可以方便地获得Cobot的动力学参数,为实现机器人的控制及性能改进提供了理论依据。联合仿真的方法为复杂机械系统的控制仿真提供了新思路。     

并联机器人单支链伺服控制研究

以并联机器人单支链系统为研究对象,利用机械系统动力学分析软件ADAMS建立系统的动力学模型,并添加外部载荷及约束.在控制系统仿真软件Matlab中设计伺服系统的控制算法,利用控制输出来驱动机械模型.通过ADAMS/Controls模块作为两软件的接口,将AD-AMS中的机械模型杆位置、电动机速度输出反馈给控制模型,实现机械系统与控制系统的联合仿真.通过联合仿真,可以为单支链控制系统的设计与调试提供可靠依据.     

虚拟样机技术的两轮机器人动力学仿真

首先简述了机器人仿真研究的现状和机械系统动力学分析仿真软件ADAMS及SIMULINK在机器人仿真上的应用。然后应用拉格朗日方程建立了系统的动力学方程,应用ADAMS和MATLAB对两轮机器人进行了联合仿真,仿真结果表明两轮机器人具有较好的鲁棒性和稳定性。     

基于Adams和Matlab的自平衡机器人仿真

首先简述了机器人仿真研究的现状,以及机械系统动力学分析仿真软件Adams及Simulink在机器人仿真上的应用.然后应用拉格朗日方程建立了系统的动力学方程,应用Adams和Matlab对自平衡机器人进行了联合仿真.仿真结果表明,基于Adams和Matlab的自平衡机器人具有较好的动态特性.     

可穿戴式下肢助力机器人运动学分析与仿真

可穿戴下肢助力机器人是将人和机器人机构结合在一起,通过获取人体下肢运动行为信息来控制机器人机构与人体协调、同步行走,并实时为人体下肢提供助力的一种装置。可穿戴下肢助力机器人机械系统不仅符合以往的拟人机器人行走机构的设计要求,又要与人体下肢系统相匹配,为人体提供助力时,与人体下肢相协调、互不产生运动干涉。基于人体下肢各关节运动参数,对助力机器人机械系统进行了运动学分析并建立了模型,通过对人体下肢运动仿真,验证了所建立的运动学模型的可行性。     

清窑机器人机液系统动力学混合建模及其仿真

清窑机器人动态特性包含组成机器人的液压驱动系统和机械本体系统的动态特性.根据功率键合图的建模方法,按照清窑机器人液压系统的组成和工作原理以及机械系统的结构设计进行混合建模,并得到了机器人系统的功率键合图以及9阶非线性动力学方程组.在建立计算机仿真模型的基础上,通过分析与求解以及Simulink的计算机仿真,得出了机器人系统随负载、关节空间位置变化的加速度、速度和位移仿真曲线,并分析了液压驱动系统和机械系统动态特性对机器人系统动态特性的影响.     

微小型螺旋驱动管道机器人建模与分析

介绍了基于管道内径为15mm的螺旋驱动管道检测机器人的组成及工作原理，分析了其运动力学性能及在弯管内的几何约束条件。应用机械系统动力学仿真软件ADAMS，建立管道机器人的虚拟样机。通过计算机仿真得到机器人牵引力与驱动轮位置参数和尺寸参数之间的关系数据，证明了理论分析的正确性，同时为研制微小型螺旋式管道机器人提供设计依据。     

基于小波逼近的机械系统非完整运动规划数值方法

机械系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。由于非完整约束的存在,系统的运动控制和规划问题比一般的机械系统要困难得多。机械系统在动量和动量矩守恒且为零的情况下,系统动力学方程可降阶为非完整形式约束方程。基于这样的方程,将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。针对带有非完整约束的机械系统,导出自由漂浮的空间机器人系统非完整运动模型。利用最优控制技术和小波分析方法,在控制输入中引入小波函数逼近,提出一种非完整机械系统运动规划数值方法。将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人系统,仿真结果验证了方法的有效性。     

基于ADAMS的并联机器人动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了一种并联机构的虚拟样机模型。对并联机器人进行动力学分析,为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。     

四足爬行机器人对角启动步态控制系统设计

结合目前仿生爬壁机器人步态控制存在的不足,提出了一种基于四足对角启动的爬行机器人的控制方法和完整的控制系统,并在实验环境下得以实现。该控制系统以C8051F021为核心控制器,结合一种均匀量变输出的设计方法,驱动舵机以实现机器人爬行。用MATLAB软件进行建模仿真,在实验环境下验证该方法的可行性和有效性。     

基于Matlab的机器人轨迹仿真及关节控制

首先根据标准D-H参数法建立六关节臂型机器人的连杆坐标系,推导出运动学正解和逆解的方程,然后在Matlab中搭建了机器人仿真模型。运用Matlab机器人工具箱分别从关节空间和笛卡尔空间两方面进行机器人轨迹规划仿真,并基于关节空间生成的轨迹数据实现了机器人关节硬件在环控制和轨迹实时跟随。实验结果表明,该模型可以准确地实现机器人关节轨迹控制,其为机器人控制开拓了新的道路。     

多机器人系统的编队路径跟踪控制

介绍了一种多机器人系统的编队路径跟踪控制方法。首先将非完整约束机器人的动态方程转化为跟随者和领航员间相对运动模型,克服了非完整约束机器人结构奇异的缺点。随后将滑模控制方法应用于多机器人系统中,分别设计了领航员跟踪希望路径的滑模控制律和跟随者跟踪领航员的滑模控制律。算例仿真表明了应用本文介绍的编队路径跟踪控制律,各机器人能够较快地形成希望的编队,并按希望队形跟踪希望路径。仿真结果验证了此控制方法的有效性。     

二自由度机械手鲁棒跟踪控制器的一种设计方法

叙述了鲁棒控制系统在二自由度机械手上的设计方法及仿真结果。此方法考虑了机械手的非线性和强耦合特性,用一个结构和参数都是固定不变的控制器,来保证即使不确定性对系统的性能品质影响最恶劣的时候也能满足设计要求。以两个自由度的机械手为例,对于应用此理论所得到的控制规律跟踪预先指定的轨迹进行了仿真研究,其仿真结果表明此方法是较为理想的。     

基于VRML-JAVA的机器人运动仿真研究

随着微机性能的提高 ,虚拟现实仿真已能在微机上进行。本文对运用VRML JAVA技术在微机上进行机器人运动仿真进行了研究 ,提出了运用CAD软件造型来构造虚拟环境 ,然后用JAVA EAI接口控制虚拟机器人运动的方法 ,在此基础上对S70 0工业机器人进行了建模和运动仿真。结果表明在微机上实现一个跨平台、网络化的仿真平台是完全可行的 ,这样的系统将可应用于机器人离线规划和编程及可视化教学等领域。     

上肢外骨骼机器人的阻抗控制与关节试验研究

外骨骼机器人穿戴于人体上,可以作为一种助力、增强或者交互的工具,应用于康复、遥操作等领域。针对上肢外骨骼机器人的人机交互控制问题,提出一种上肢外骨骼机器人的阻抗控制模型,并建立了一体化关节的动力学模型,详细设计了单关节的阻抗控制方法。基于外骨骼机器人在人机交互控制中的随动任务特性,设计了基于力的阻抗控制方法以及基于位置的阻抗控制方法。针对阻抗控制模型为二阶系统的特点,提出了阻抗控制参数优化分析的方法。建立了单关节阻抗控制的数值仿真模型,通过仿真试验分析了惯性参数、阻尼参数、刚度参数以及人机接触刚度对阻抗控制性能的影响。开展了单关节系统的阻抗控制硬件试验。试验结果表明单关节系统的触碰检测、重力补偿以及阻抗控制均可实现,并且操作者与关节系统可以实现协同运动。     

Set-point control of elastic joint robots using only position measurements

Motivated by the dynamic output feedback passification results, point-to-point control laws for an elastic joint robot are presented when only the position measurements are available. The proposed method makes a parallel connection of the robot system and an input-dimensional linear system which obtains the effect of the desired differentiators. It is shown that the closed-loop nonlinear robot system can be rendered output strictly passive and the regulation of the system is achieved in the end. Robustness analysis is also given with regard to uncertainties on the robot parameters. Performance of the proposed control law is illustrated in the simulation studies of a manipulator with three revolute elastic joints.     

非时间参考的类车机器人定点跟踪控制

针对移动机器人控制研究中的小车速度与加速度饱和限制现象,提出了非时间参考的定点跟踪控制方法。选择随时间单调递增的非时间变量为转向控制律变量,摆脱了移动机器人速度与加速度对控制律的时域限制。在Simulink中建立控制逻辑并进行了单目标点与多目标点连续跟踪仿真。单目标点跟踪仿真结果表明,对于任意初始状态机器人,提出的定点跟踪控制方法均能使小车到达目标状态。多目标点连续跟踪结果表明,可将定点跟踪控制策略应用于类车机器人的路径跟踪控制。     

RBF神经网络滑模变结构控制在并联机器人中的应用

并联机器人系统结构复杂,具有强耦合、非线性等特点。滑模变结构控制对参数不确定性和外部扰动具有强鲁棒性,不需要被控对象精确数学模型且基于该方法的控制器设计过程是自然解耦过程,适用于并联机器人控制,但是滑模控制普遍存在抖振问题。鉴于此,该文提出RBF神经网络与滑模控制相结合的控制方法,利用RBF神经网络对滑模控制器切换项的增益进行调节,可以有效地降低滑模控制的抖振,获得较好的控制效果。仿真结果表明,该控制方法跟踪性能好,系统误差小,具有较强的鲁棒性,可以满足并联机器人的控制要求。