工业机械臂实验平台设计

从学生易上手学习及理解的角度出发,设计了一套多自由度工业机械臂实验平台,以更好培养高校学生的实践、探索能力以及基于模块化、开放性的思想.文中简述了平台的设计思想、构成和实验室应用,介绍了机械臂模型工作原理、硬件控制电路和上位机软件的设计方案及平台在教学中的应用.     

柔性机械臂动力学特性的实验研究

建立了一套柔性机械擘振动控制实验系统，该系统主要由直流伺服电机，柔性机械臂结构和支座组成，伺服控制系统由位置反馈环，速度反馈环和电流反馈环三环组成；采用光电编码器作为检测元件，对柔性机构臂的动力学性能进行了测试研究。     

空间机械臂地面实验系统

为了测试可重构空间机械臂的性能,开发了空间机械臂地面实验系统.该系统采用气浮轴承实现空间机械臂的3维运动,该方法不需要对空间机械臂结构进行改造,且易于实现.采用该系统可以测量空间机械臂的整体性能,包括整体功耗测试,运动学、逆运动学算法验证及位姿精度测试.提出了一种基于三坐标测量机的空间机械臂位姿精度的测量方法,该方法操作简单、方便.基于上述方法建立了6自由度空间机械臂的地面试验系统,测试结果表明空间机械臂的功耗、绝对定位、定姿精度等指标均满足设计指标要求.     

柔性双连杆机械臂脉冲力矩控制的数值仿真和实验研究

在刚性双连杆机械臂控制方案的基础上,提出了柔性双连杆机械臂的轨迹跟踪和振动抑制的脉冲力矩控制方案,针对竖直平面双连杆柔性机械臂进行了数值仿真和实验研究。     

柔性机械臂的鲁棒轨迹跟踪控制

对多连杆性机械臂的轨迹跟踪控制提出了一种鲁棒控制方法，基于奇异摄动法将多连柔性机械臂系统分离为慢变和快变两个子系统，对两者分别采用滑模变结构控制和Ｈ＾∞控制，由此得出的组合控制使系统精确跟踪期望的轨迹，抑制弹性振动，并且使由非线性机械结构引起的结构不确定性和由弹性变形引起的非结构不确定性及外扰具有较强的鲁棒性，最后通过仿真实验说明其有效性。     

双连杆柔性机械臂的奇异摄动控制

本文中采用奇异摄动方法将双连杆柔性机械臂系统分解为慢变和快变两个子系统，分别采用滑模控制方法和极点配置方法设计慢变和快变子系统的控制器，并进行了数值仿真。     

基于虚拟现实的遥操作机械臂三维预测仿真

首先介绍机器臂的基本模型，然后阐述基于虚拟现实的遥操作机器人系统结构，提出运用VRML—JAVA技术在微机上对关节型机械臂进行运动仿真研究．结果表明：在机器人遥操作中，应用虚拟现实技术可以预测显示机器人的运动轨迹，实现对远端机器人进行预测控制。     

基于任务优先级的仿人机械臂拟人运动规划

针对液体搬运是日常生活中最常见的动作之一,人臂可非常轻松地完成这一动作,但是对于仿人机械臂而言,如何使其如人臂般灵活地完成这一动作,却并不容易,以仿人机械臂运送水杯作为研究对象,对其进行任务描述.针对完成任务过程中需要同时考虑多个约束的情况,提出采用任务优先级或梯度投影法对其进行处理,并对这2种求解方法进行了比较.同时,对仿人机械臂的拟人化运动控制问题进行了研究,提出利用人臂臂姿指标来对仿人机械臂进行运动规划.最后在Inventor中建立虚拟仿真,并与人臂运动实验结果进行对比,从而验证该方法的可行性以及自主拟人运动的有效性.     

基于模糊补偿的连续型空间机械臂预定时间控制

针对多节线驱连续型空间机械臂系统,在考虑存在外界时变干扰与参数不确定的情况下,提出基于模糊补偿的预定时间姿态控制方法. 设计模糊估计器估计系统切换增益,补偿未知有界总干扰. 基于预定时间稳定性理论,结合滑模控制,提出预定时间控制方法,使机械臂系统在预先设定时间内到达稳定状态. 与基于有限时间理论的控制方法相比,所提基于预定时间控制方法的稳定时间与系统初始状态无关,可以根据实际系统需求预先设置,并且所提方法在系统收敛速度与精度上具有更优的控制性能. 基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的稳定性. 仿真结果表明,所提控制方法使系统姿态角误差快速收敛,并且预定时间稳定.     

基于Arduino控制的多自由度机械臂系统设计

为实现机械臂多自由度远程运动控制,设计了以开源硬件Arduino为控制模块,通过PS2遥控手柄远程控制六自由度机械臂的运动控制装置。调试结果证明,该装置机械臂可以自由搬运物品,系统整体运动灵活、协调,稳定性很好,实现了预期的功能,在工业现场及特殊场合有一定实用价值。     

柔性机械臂的逆动力学

目前对柔性机械臂逆动力学的讨论还处于初级阶段，许多理论和方法还不够成熟。本就几种求解柔性机械臂的逆动力学方法进行了讨论，并分析了各自的特点。同时对单柔性机械臂提出了一种较为简便的求解逆动力学方法，其特点在于它的主程简单，计算量少，并且是精确的。     

基于观测器的柔性关节机械臂滑模控制

柔性机械臂在运动过程中会产生如扭曲、弹性、剪切等形变,给柔性机械臂的分析和控制带来困难。为了满足柔性机械臂高性能的控制要求,提出将基于观测器的滑模控制方法用于柔性机械臂中,设计一个观测器观测柔性机械臂系统各个状态变量,并且采用滑模变结构设计控制器。仿真结果表明,基于观测器的柔性关节机械臂滑模控制方法能够很好地观测到系统各个状态变量,且状态估计误差趋近于零,满足柔性臂的快速跟踪性要求,具有很好的实践意义。     

碳纤维复合材料机械臂设计

碳纤维复合材料是新型的结构材料。它的力学性能可通过设计进行控制改变。本文采用结构有限元分析的方法,对复合材料机械臂进行了力学分析计算,获得了满足设计要求的结构。     

基于Spiking神经网络的机械臂故障诊断

因为Spiking神经网络(Spiking neural networks, SNNs)能同时传递时空信息,SNNs包含优于传统神经网络的许多特性,因而更适用于动态时序信号的分析。碰撞和受阻是机械臂在靠近抓取位置时常见的两种故障。为区别此两种故障状态与正常工作状态,提出一种基于SNNs的新型机械臂故障诊断方法。讨论所提出的SNNs故障诊断方法的体系结构,比较了当SNNs故障诊断方法选用不同Spiking神经网络拓扑结构和不同参数时的诊断结果。试验结果表明所提出的基于Spiking神经网络的机械臂故障诊断方法是有效的。该方法有助于机械臂故障的正确诊断,并且对平稳安全的生产具有重要意义。