机械臂的动态混合控制

本文研究当机械臂的终端受有约束时的控制问题,其中心内容是给出“任务规范投影算子”的概念,利用它首先将机械臂的动态方程解耦为两组方程,它们分别描述了运动与约束力,在此基础上给出了机械臂的控制律,使闭环系统跟踪期望的速度与约束力。     

基于神经网络的机械臂的力控制方法

本文提出一种基于神经网络的力控制方法，由两个串联的神经网络构成机械臂的力控制器，其中一个网络用来学习机械臂本身的逆动力学系统，而另一网络用来学习未知的被接触环境的动力学特征，这种方法避免了困难的接触环境建模问题。一个 双连杆机械臂的力控制的仿真实验描述了种种方法的有效性。     

基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统研究

现有煤矸石分拣方法主要是根据煤和岩石的纹理特征值,利用图像处理和模式识别技术对煤矸石进行识别分选,分选的煤矸石粒度为25～150mm,而对于150mm以上的煤矸石仍依靠人工进行分选。为了对大粒度煤矸石进行分拣,设计了一种基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统。该系统采用机器视觉采集煤矸石信息,应用深度学习方法实现煤矸石识别和抓取特征提取;在获取煤矸石序列信息后,根据煤矸石位置进行排序工作,并通过多目标任务分配策略将抓取任务下达给相应机械臂控制器;机械臂获取任务后,根据获得的任务对目标进行动态监测,当目标进入机械臂工作空间后由视觉伺服系统驱动机械臂完成煤矸石分拣。试验结果表明,该系统可对粒度为50～260mm的煤矸石进行高效、快速分拣,所采用的煤矸石识别方法和分拣策略在不同带速下具有良好的稳定性和准确性,煤矸识别与定位的综合准确率可达93%,验证了该系统的可行性。     

空间机器人的动力学等价机械臂DEM

本文讨论了如何将一个自由飘浮空间机器人等价成一个通常固定基座上 机器人，本文将之定义为动力学等价机械臂方法。本文阐述了ＤＥＭ方法的理论推导过程，展示了动力学与运动学的等价性，并通过仿真验证了在闭环控制下ＤＥＭ与空间机器人的等价性。     

双关节机器人操作臂控制系统设计

本设计针对工业现场使用的双关节机器人,主要完成了硬件系统平台构建和软件系统的设计。应用单片机技术,设计一款主从操作的控制器,能够根据旋转编码器的控制指令精确的控制电机的速度、位置、正反转等物理量,从而满足机器人操作臂精确位置伺服驱动的要求。     

空间机器人的动力学等价机械臂

讨论了如何将一个自由飘浮空间机器人(SM)等价成一个通常固定基座上的机器人,将其定义为动力学等价机械臂(DEM),并阐述了DEM与SM运动学与动力学的等价性.通过仿真验证了在闭环控制下DEM与SM的等价性.     

三自由度机械臂的继电式控制

本文介绍了一个具有三个自由度机器人手臂的继电式控制器的设计方法。通过公式,表达了该机器人手臂的数学模型、继电式控制器和其电气拖动装置的特征。利用VAX11/750计算机进行继电式控制器开关时间的计算,以及手臂移动的模拟。而利用现有的M6800单板机作继电式控制器,对一台试验性机器人手臂进行了实际的控制试验。这台试验性机器人手臂同数学模型机是相似的。这个试验,证实了实际结果同模型机器人的计算结果是相当一致的。     

基于改进PID的核算机器人机械臂控制研究

针对机器人机械臂的控制研究,提出一种基于改进PID的核算控制系统进行设计,即结合BP神经网络的PID闭环运动控制系统。首先,提出了PID核算机器人机械臂整体的控制思路,其次,阐述了BP神经网络PID闭环运动控制系统的控制原理以及神经网络,然后,对机器人机械臂运动控制部分整体的框架进行设计;之后,通过仿真平台,分别对BP神经网络PID运动控制算法以及闭环运动控制系统进行测试验证,结果表明BP神经网络PID闭环运动控制系统的响应速度更快,且具有更高的稳定性;最后,分别采用两种控制系统对实验机械臂进行控制实验,对比结果表明,BP神经网络PID闭环运动控制系统对获取目标物的时间更短更迅速,且成功率高达95%。     

基于Leap Motion和S曲线的飞行机器人机械臂控制研究

针对带有多自由度机械臂的飞行机器人,提出基于Leap Motion的控制方法以实现机械臂跟随人体手掌位置姿态运动的功能。采用DH方法建立了机械臂数学模型,给出了将Leap Motion获取的人手运动映射到机械臂末端的推导过程。利用7段S型曲线调速方法近似实现舵机角加速度连续没有突变,减轻了舵机快速响应给飞行器带来的冲击问题。设计制作了实物样机对控制方法的可实现性进行验证测试,在飞行测试中,成功地利用Leap Motion控制远端的机械臂抓取到地面目标。     

基于DSP的机械臂控制系统设计

介绍了机械臂的的基本结构、工作原理;然后重对DSP机械臂控制系统硬件电路进行了分析和研究,讨论了各个功能电路实现的功能以及工作原理;其次对速度闭环控制系统的软件部分进行了分析和设计,把系统软件分为几大功能模块,讨论了各功能模块的功能以及工作原理。     

基于计算转矩控制结构的机械手鲁棒神经网络补偿控制

提出了一种新的不确定性机器人跟踪控制策略,文中基于计算转矩控制结构,采用了函数链网络实现一个神经网络补偿器,并叠加一个鲁棒控制项,以补偿模型的不确定性部分,另外,还考虑了神经网络逼近误差非一致有界的情形,设计了自适应的鲁棒控制项,算法可保证跟踪误差及神经网络权估计最终一致有界,与其它有关基于计算转矩控制的方法相比,该算法既不需要测量关节角加速度,也不要求惯性矩阵已知,理论和仿真均证明了算法和可靠性和有效性。     

面向应急机器人的机械臂无线控制系统设计

针对处理油气场站有毒气体泄漏事故的应急机器人,设计一种基于DSP和AR9331模块的机械臂无线控制系统。该系统用6个舵机配合金属支架搭建机械臂硬件结构,以TMS320F28335 DSP为核心处理器,利用其ePWM模块驱动舵机,同时通过AR9331 WiFi模块和DSP的SCI模块实现DSP与上位机之间的无线通信,由此完成了该无线控制系统的全部搭建。实验过程中,在上位机端通过无线通信模块向DSP发送各种控制指令,对各个舵机进行协调控制,从而控制机械臂进行清理障碍物、启闭阀门等应急处理操作,验证了该无线控制系统的可行性。实验结果表明该机械臂无线控制系统控制精度高、调节速度快、可靠性高。机械臂能够在0.5s内接收并完成指令,舵机角度误差在1°以内,满足应急机器人的操作需求。     

带可伸缩操作臂的球形机器人的研制

针对目前球形机器人不具备操作能力的不足,介绍了一种带有可伸缩操作臂的新型球形移动机器人 BYQ-IV,对该机器人的机械结构进行了详细的描述和分析,并给出了无线分布式的机器人运动控制系统和基于ad hoc 网络的人机无线通信系统,提出了基于状态反馈的运动控制方法．最后,通过对样机的实验分析验证了该设计 和控制方法的有效性．     

基于ARM9的机械手控制系统的设计

设计的机械手控制系统以ARM9微处理器作为控制核心,采用Linux操作系统作为软件平台.在Qtopia-2.2.0开发平台上开发人机交互界面,ARM9作为上位机,单片机作为下位机,结合相关的外围电路实现对机械手运动轨迹和抓取动作的控制.为了提高机械手和被搬运物体的安全性,系统采用了拉压力传感器和行程开关装置结合控制,另外通过光栅反馈控制可以进一步提高机械手的控制精度.相对于传统以工业控制机或工业计算机为核心的机械手控制系统,该系统具有功耗低、成本低、体积小等优点.     

基于立体视觉的机械手未知平面内曲线跟踪

为了提高机械手应用的灵活性,增强机械手对动态环境的适应能力,降低机械手对工件位置的依赖性,采用立体视觉技术对未知平面的法线方向进行估计,根据工程应用中对末端执行器的速度以及位姿的实际要求,采用PID控制策略控制机械手末端执行器与工件之间的相对位姿.进行了仿真实验以验证所提方法的有效性,结果表明:该方法能够实现末端执行器和工件之间相对位姿的动态控制.     

机械臂轨迹跟踪控制的仿真

该文详细讨论了刚性机械臂的动力学模型、轨道跟踪控制策略及其MATLAB的仿真.在成功建模的基础上,使用常规PD控制策略,非常好地完成了轨道跟踪控制任务.即使在模型未知的情况,仍然可以用PD直接控制跟踪目标轨迹.该文中运用了李亚普诺夫稳定性理论,对PD控制进行稳定性判定.通过对双机械臂和三机械臂的轨迹跟踪控制的MATLAB仿真,证明了控制策略的有效性.同时根据仿真结果的比较,对PD控制策略进行了鲁棒性的分析.分析结果为PD控制的鲁棒性会随着控制对象的自由度的增加而降低.     

基于DSP的足球机器人控制系统的设计

对微型足球机器人底层控制系统进行了研究,分析了用普通单片机控制的足球机器人在比赛中的利弊,给出了一种基于DSP的足球机器人控制系统的实现方案。采用DSP芯片构造足球机器人后,不仅简化了系统外围设备,降低了系统的损耗,而且提高了系统的准确性和实时性,获得更好的控制效果。详细描述了基于DSP的足球机器人控制系统组成的各个模块的硬件实现,并给出了相应的软件设计方案。最后通过机器人左右轮设定速度与测量转速关系曲线证明了设计方案的有效性。     

文献扫描机器人多关节机械臂滑膜控制系统设计

为提升机器人机械臂关节的传动性能,使其处于良好的反步自适应工作环境,设计文献扫描机器人多关节机械臂滑膜控制系统。利用关键控制电路,实现机械臂全局PID滑膜控制器与机器人多关节滑膜控制器间的定向连接,完成新型控制系统的硬件运行环境搭建。通过机器人控制传感器标定操作,建立等效控制及动态滑膜方程,并利用上述计算结果界定机械臂滑膜的动态品质,实现新型控制系统的软件运行环境搭建,结合软、硬件运行单元,完成文献扫描机器人多关节机械臂滑膜控制系统设计。模拟文献扫描机器人多关节机械臂运行状态,设计对比实验结果表明,与传统系统相比应用新型滑膜控制系统后,机械臂关节的传动能力得到有效提升,反步自适应参数最大值可达到1.70     

A Nonlinear Robust Control Using a Fuzzy Reasoning and Its Application to a Robot Manipulator

A simplified adaptive nonlinear robust controller (SANROC) has beenstudied in the literature. However, this is based on using the so-calledmatching condition. The present controller is not based on using such acondition. The estimate of an upper bound for uncertainties is usuallyincreased by using the adaptive mechanism, e.g., by consisting of amonotonically increased function. In this paper, instead of using such ananalytically adaptive mechanism, a fuzzy reasoning technique is alsoincorporated with the adaptive mechanism of SANROC. The proposed method isapplied to a pantagraph type robot manipulator. The effectiveness of thepresent method is illustrated by some experiments.     

基于观测器的机器人鲁棒跟踪控制

基于滑模控制原理设计稳定的状态观测器，在此基础上。研究了仅有关节角位移可测量的机器人轨迹跟踪控制问题。运用反推设计方法提出一种机器人鲁棒跟踪控制新方案。通过引入用于抑制观测误差的阻尼项和调制参数。加快了输出跟踪误差的收敛速度。利用李亚普诺夫方法分析了闭环控制系统的全局稳定性，证明了系统所有状态信号有界，跟踪误差收敛到零。仿真结果进一步表明，提出的控制方案具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性能。