柔性臂机器人控制算法综述

柔性臂具有质量轻、惯性小和能耗低等优点，是替代笨重刚性机械臂的理想选择。由于柔性臂在运动时要产生振动，因此对其控制算法的研究显得十分重要。本文以多连杆柔性臂为主，对柔性臂机械手关节控制的各种方法进行了系统地综述，内容涉及由经典PID算法到无模型智能控制的控制理论的各个分支；并介绍了如何在关节控制的同时减小振动的措施。     

双绕组无刷直流电机容错控制系统的实现

针对空间机械臂关节电机伺服系统的可靠性和关节体积重量的矛盾,分析了3种典型空间机械臂关节电机驱动系统的可靠性,确定了机械臂关节电机采用双绕组无刷直流电机结构的方案,建立了双绕组结构无刷直流电机数学模型,设计了双绕组结构无刷直流电机驱动控制系统和容错控制策略,研制了双绕组结构电机关节伺服系统控制平台,进行了容错控制实验和关节位置伺服控制实验.实验结果表明:在重量和体积要求苛刻条件下,采用双绕组结构无刷直流电机伺服系统设计方案,不仅可提高关节的集成度和可靠性,而且没有降低关节位置伺服跟踪性能.     

基于计算机串口通信的机械臂运动控制

多关节机械臂在工业自动化中有着广泛的应用.主要介绍了多关节机械臂系统的原理及实现,阐述了本系统的控制系统的硬件设计,上位计算机与单片机的串口的实现.单片机通过串口接收来自上位机的运动控制指令,并将运动控制指令转换成步进电机控制脉冲和控制电平,然后将其输出到步进电机驱动单元,可实现多关节机械臂的各种运动控制.     

一类大型机械摇臂的运动学分析

关节型机械臂作为工业机器人的一种主要实现形式,在越来越多的场合获得了广泛应用。文章针对一类模拟测试系统的应用需求,基于关节型机械臂的机构形式,通过对关节排布方式的优化,实现了摇臂末端负载位姿与摇臂本体间的解耦,并对系统进行了运动学分析和建模,得出了各轴角度的解算方法,最后,通过仿真计算验证了算法的有效性。     

面向 ESM 任务的机械臂控制策略与优化算法

针对机械臂在电磁兼容检测领域的应用需求,本文研究并提出了其在电磁辐射源定位检测(emission source microscopy, ESM)任务中的设计方法与控制策略。在设计方法上,对机械臂结构、天线姿态以及采样面完整性等约束条件进行建模,依据面积最优原则生成ESM采样柱面。在控制策略上,基于关节搜索策略改进RRT*算法(RRT*-JSS),实现在给定扫描面下对机械臂关节状态的最优规划。以上方法与策略在仿真实验中使机械臂在ESM任务中以扫描路径损失4.3%的代价实现平均关节变化角降幅68.96%。在基于Elfin5型机械臂与点状辐射源搭建的验证实验中,实际获得的ESM成像分布与仿真结果间误差≤0.35 dBm。以上仿真与实验结果证明了研究ESM机械臂设计方法与控制策略的有效性,可望在EMI检测领域得到应用。     

机械臂关节用无刷直流电动机热场计算与实验

机械臂关节用电机的性能对整个机械臂系统的稳定性具有重要影响,为了节省体积,电机设计时都选取较高的电磁负荷,从而导致了电机温升问题,且在外太空条件下尤为明显,因此,热分析对于电机设计参数的正确选取就显得尤为重要.以设计的某型机械臂用无刷直流电动机为例,应用有限元法分析了电动机内部的热场分布情况,给出了三维瞬态热场的计算模型、求解域内的基本假设及相应的边界条件,通过与实测温升结果的对比,验证了计算模型的正确性,为此类电动机的设计及热分析提供了参考依据.     

国内外动态

<正>为轻型机械臂提供的驱动电机UR 5和UR 10是Universal Robots公司为提高工业生产灵活性推出的两款新型机械臂。现在工作区域面临的问题是传统机器人太大、太昂贵,噪声也大。由于UR 5和UR 10重量轻,所以可用于任何有需要的地方。六关节机器人的功率密度很大一部分来自于科尔摩根公司特殊改装的KBM直驱电机。Universal Robots能将电机直接嵌入关节运动轴中,无需增加底座。UR 5和UR 10是特意为中小型企业开发的机械臂型号。这两款机械臂可处理5~10 kg的有效载荷,但其自身     

五自由度机械臂的运动学建模和轨迹规划研究

为改善三次多项式插值算法在机械臂运动过程中由于角速度和角加速度变化曲线的突变情况导致的关节抖动、 运动轨迹偏差现象,提出对机械臂的各关节运动轨迹采用七次多项式插值算法进行规划.以五自由度机械臂为研究对象,选择改进型 DＧH 法 (DenavitＧHartenberg)构建运动学模型.仿真结果显示,采用七次多项式插值算法,所得关节运动轨迹光滑连续、无突变,提升了机械臂的运动精确性,减少了抖动对硬件造成的损耗,具有一定的应用价值。     

柔性机械臂运动控制策略的研究

讨论一种双映射神经网络,并采用递阶进化规划学习算法对该网络拓扑结构和参数进行优化,实现了柔性机械臂的轨迹跟踪控制。计算机仿真表明该控制策略可以实现柔性机械臂的运动控制,且具有较高的控制精度。     

双连杆柔性臂机器人的模糊补偿滑模控制

提出了宏微双重驱动双连杆柔性臂机器人递阶控制系统结构，下层为根据柔性臂刚性模态设计的实现关节角位置控制的滑模算法和压电陶瓷抑振器，上层为根据关节角误差信号和滑模函数变化趋势建立的模糊推理表用以确定对滑模控制律的修正。借助自动机模型分析了系统的稳定性，将控制律在包含柔性模态的完整柔性臂机器人模型上进行计算机仿真，取得了满意的结果。