2015中国伺服与运动控制&工业机器人企业家高峰论坛召开

<正>1月15日,"2015中国伺服与运动控制工业机器人企业家高峰论坛"在吉林长春盛大举行。近两百位运动控制及工业机器人业界领袖齐聚一堂。本次论坛由中国传动网、《伺服与运动控制》杂志、中国机器人网、长春禹衡光学有限公司联合主办,以"工业智变·‘动'赢未来"为主题,旨在探讨中国伺服、运动控制、工业机器人未来发展,提供上下游产业链交流互通、商机挖掘最佳平台。     

六自由度钢带并联机器人运动控制系统的研制

运动控制系统对于钢带并联机器人至关重要.提出了钢带并联机器人运动控制系统的设计思路,介绍了该控制系统的工作原理与功能,阐述了SPiiPlus PCI-LT-6运动控制卡的性能指标、硬件结构、用户程序结构等.针对钢带并联机器人位置逆解的运动控制问题,给出逆解的ACSPL求解框图和编程代码,分析了钢带并联机器人运动控制中的...     

基于PCI总线的多轴运动控制卡设计

基于PC机的运动控制卡在数控系统及机器人等领域具有广泛的应用.文中基于PCI总线,设计了以DSP运动控制芯片为核心的运动控制卡的总体方案,介绍了PCI与DSP的通讯电路以及其它硬件电路.     

基于RBF神经网络参数优化的挖掘机器人运动轨迹仿真

在小型液压挖掘机实验平台上,建立了挖掘机工作装置运动学模型,将挖掘机工作装置视为具有冗余自由度的机械臂,用梯度投影法对机械臂进行逆运动学求解,并用径向基函数(RBF)神经网络对投影法中的放大系数K进行在线优化,规划了挖掘机器人工作装置运动轨迹,并对工作装置运动轨迹进行了仿真,为挖掘机的机器人化运动控制的实现奠定基础.     

基于Bezier曲线的全向移动机器人运动控制系统

在分析了全向移动机器人直线、自转、曲线运动的基础上,设计了基于Bezier曲线的运动控制方法,利用该控制方法使机器人能够根据实时反馈的位姿坐标实现对预定轨迹的跟踪,实际测试表明,该运动控制方法具有良好的稳定性和控制精度,可为迎宾机器人、导游机器人等的运动控制提供借鉴,具有良好的实用性。     

基于Bang-Bang控制的足球机器人运动控制研究

针对Roboocup小型组足球机器人运动控制要求实时、准确、稳定等特点,采用了基于时间最优的bang-bang控制算法来进行机器人的运动控制,解决了机器人在高速的比赛中因为其自身的特性而不能实时、准确的跟踪路径规划程序生成的轨迹这一问题.仿真实验的结果和在实际足球机器人平台上的应用表明,该算法能准确有效的实现机器人的运动控制.     

基于PC104和CPLD的巡线机器人运动控制实现

对运动控制器的硬件和软件实现方法进行了详细叙述.并且,还分别对机器人运动控制的自动与手动控制切换,运行速度的分级调速,CPLD内部原理图和运动控制器底层函数库设计进行了详尽的分析.满足了嵌入式机器人小尺寸的要求,达到了良好的运动控制效果.     

助行训练机器人骨盆位姿控制机构研究

通过对正常人骨盆运动规律分析,提出了一种人行走时骨盆运动的控制机构.用闭环矢量法进行了正逆运动学分析,并在Matlab/Simulink,SimMechanics环境下进行了仿真分析.运用Pto/E设计了助行机器人移动平台虚拟样机,进行了助行训练动态仿真,验证了助行训练机构对骨盆运动控制的可行性.为助行康复训练机器人的人体重心运动控制提供了一种有效方法,对康复机器人进一步研究具有一定的参考价值.     

变电站巡检机器人运动控制系统研究

针对变电站特殊的应用环境,为保证巡检机器人的运行可靠性和停车定位精度,研究设计了变电站巡检机器人运动控制系统.重点论述其行走方式、引导与定位方式、系统软硬件设计、运动控制算法等.通过磁轨迹引导与RFID定位,确定机器人本体姿态和位置,简单可靠,定位精度高,抗干扰能力强.通过两驱动轮差速,两万向轮随动,跟踪磁轨迹,执行运动控制指令,控制灵活,可靠性高.采用S曲线加减速、比例微分寻磁、分段补偿等运动控制算法,运动冲击小,控制误差小.经过工程验证,设计的运动控制系统能够满足变电站巡检机器人的应用要求.     

微力矩反馈自适应耦合运动控制上肢康复机器人结构及控制系统设计

针对上肢运动障碍的患者数量逐年增多,设计了一种微力矩反馈自适应耦合运动控制上肢康复机器人.根据上肢康复训练要求,完成了机器人的机械结构设计,进行了运动学及动力学分析.并针对微力矩反馈自适应耦合运动控制策略进行了研究,利用患者人体的主动运动意识,充分发挥患者已恢复的运动能力进行微力矩实时反馈自适应耦合运动控制.最后,通过实验进行验证,达到了预期目标.这种运动控制方法进一步提高了上肢康复效果.     

液压挖掘机器人的力与位置混合控制系统的研究

利用模糊滑模控制理论和混合控制理论设计了力和位置混合控制器,它在对液压缸的驱动力进行控制的同时,又对液压活塞杆的位置进行跟踪控制。仿真试验表明,模糊滑模控制器既具有滑模控制鲁棒性好和响应速度快的特点,又利用模糊控制有效地削弱了普通滑模控制的抖振现象,能够很好地满足挖掘机器人运动系统的要求。     

挖掘机器人的实时控制系统研究

挖掘机器人控制具有严重的非线性,其动力系统控制、成形挖掘、自主控制等需要大量的计算,并要求控制的实时性。为解决上述困难,提出了应用分布式控制策略实现挖掘机器人的实时控制。分布式控制系统属于第三代过程控制系统。     

液压挖掘机器人轨迹跟踪控制综合策略方案研究

针对液压挖掘机器人工作装置和液压系统高度非线性,单一的控制策略不能实现有效精确控制的特点。提出了挖掘机器人轨迹跟踪控制的综合策略。在传统的轨迹规划器中,加入了轨迹优化模块;在关节伺服控制中,采用了基于规则的智能PID控制策略;在泵控制中,采用了改进的负流量节能控制技术。实验结果证实了这种方案的有效性,可以在很大程度上提高挖掘机器人的轨迹跟踪精度,使操作更加平稳。     

液压挖掘机器人多关节协调控制研究

针对挖掘机器人位置伺服控制中,各关节伺服控制子系统相互独立,关节间速度无法匹配引起的轨迹轮廓误差问题,提出了一种基于交叉耦合路径预补偿算法的挖掘机器人多关节协调控制方法.以一台小型液压挖掘机为实验对象,实验结果表明该方法可以有效地提高斗齿尖轨迹的跟踪精度.     

基于虚拟样机的挖掘机器人轨迹规划控制仿真和优化技术研究

阐述了用虚拟样机技术进行挖掘机器人轨迹规划控制的仿真和优化的必要性;提出了轨迹规划控制的实现方案,分析了关键技术及其解决方法,重点研究了用挖掘机器人虚拟样机进行控制系统参数优化和轨迹规划仿真实验的方法,并以动态响应特性的仿真为例,用物理样机的相应实验结果验证了虚拟样机轨迹规划控制仿真实验模型的正确性;借助在虚拟样机上的仿真实验,分析了液压系统流量分配对轨迹规划效果的影响,提出了轨迹规划的改进措施,用以提高轨迹规划的速度和轨迹跟踪的精度。     

FORCE FEEDBACK MODEL OF ELECTRO-HYDRAULIC SERVO TELE-OPERATION ROBOT BASED ON VELOCITY CONTROL

The tele-operation robotic system which consists of an excavator as the construction robot, and two joysticks for operating the robot from a safe place are useful for performing restoration in damaged areas. In order to accomplish a precise task, the operator needs to feel a realistic sense of task force brought about from a feedback force between the fork glove of slave robot and unfamiliar environment. A novel force feedback model is proposed based on velocity control of cylinder to determine environment force acting on fork glove. Namely, the feedback force is formed by the error of displacement of joystick with velocity and driving force of piston, and the gain is calculated by the driving force and threshold of driving force of hydraulic cylinder. Moreover, the variable gain improved algorithm is developed to overcome the defect for grasping soft object. Experimental results for fork glove freedom of robotic system are provided to demonstrate the developed algorithm is available for grasping soft object.     

Mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths

In order to solve the problem that hydraulic excavator in the real working process cannot meet the design requirements and reveals insufficient digging force, a new method on mechanism optimal design of backhoe hydraulic excavator working device based on digging paths is introduced and discussed in this paper. Considering the characteristics of consecutive digging process of hydraulic excavator, a digging path is composed of bucket digging trajectories and arm digging trajectories. The feasible working region is divided into a series of uniform paths according to the working position of boom. The practical digging performance of excavator is evaluated based on the digging force parameters under combined work condition of the discrete points on the digging paths. It is turned out that the method is more accurate to analyze excavator’s real-world digging performance via the analysis of some practical cases. Based on the new digging performance analysis method, the optimization mathematical model is built to ensure the digging force under combined work condition and the average digging force of every operating path as big as possible. The layout design of hinge position on the working device is optimized through genetic algorithm. The optimization result shows that a certain model of an excavator’s maximum digging force on the customary digging paths is improved by 10% and the average digging force is improved by 4% after the optimization on the working device of the excavator with weak digging force.     

Digital Servo Control of a Robotic Excavator

An electro-hydraulic control system is designed and implemented for a robotic excavator known as the Lancaster University Computerised and Intelligent Excavator (LUCIE). The excavator is being developed to autonomously dig trenches without human intervention. Since the behavior of the excavator arm is dominated by the nonlinear dynamics of the hydraulic actuators and by the large and unpredictable external disturbances when digging, it is difficult to provide adequate accurate, quick and smooth movement under traditional control methodology, e.g., PI/PID, which is comparable with that of an average human operator. The data-based dynamic models are developed utilizing the simplified refined instrumental variable (SRIV) identification algorithm to precisely describe the nonlinear dynamical behaviour of the electro-hydraulic actuation system. Based on data-based model and proportional-integral-plus (PIP) methodology, which is a non-minimal state space method of control system design based on the true digital control (TDC) system design philosophy, a novel control system is introduced to drive the excavator arm accurately, quickly and smoothly along the desired path. The performance of simulation and field tests which drive the bucket along straight lines beth demonstrate the feasibility and validity of the proposed control scheme.     

Inertial parameter estimation for the dynamic simulation of a hydraulic excavator

This paper presents a systematic method for estimating the inertial parameters of an excavator. The method utilizes dynamic excavator models with the pressure and displacement measurements of the hydraulic actuators. Provided that the geometrical parameters of the mechanical linkages are obtained with relatively high accuracy, the dynamic model is factored into the unknown inertial parameter vector and the known kinematic matrix. The contribution of each inertial parameter on the actuator force under the specific motion is explored through a dynamic sensitivity analysis. The results are then used to investigate various properties of the inertial parameters and categorize them into identifiable, unrelated to dynamics, and known parameter groups, according to numerical properties of the kinematic matrix. Then the identifiable inertial parameters are estimated sequentially, and the guideline for the optimal excavator position at each estimation step is suggested in order to minimize estimation error. The practicality of this method is demonstrated via data acquired using an actual hydraulic excavator.     

模糊算法在挖掘机动臂液压系统中的应用

通过对某小型挖掘机液压系统的改造,建立挖掘机动臂液压系统各元件的的数学模型,得出该闭环控制系统的传递函数; 运用Matlab/Simulink设计出模糊控制器,并对系统进行了仿真分析。仿真结果表明,采用模糊控制策略较好地改善了液压挖掘机动臂系统的性能,取得了良好的效果,为系统的响应速度和稳定性提供了理论依据。