移动机械手控制研究进展

我国在移动机械手方面所作的工作相对较少，本文针对移动机械手，重点从运动规划、协调控制和多移动机械手三个方面综述了近年来的发展状况，介绍了涉及的各种问题及相应的处理方法，同时探讨了这一研究领域的发展方向和需要解决的问题。     

全方位移动机械手路径规划仿真平台的设计

机器人的三维仿真在机器人的研究中起着重要作用,论文以实验室中的全方位移动机械手为背景,建立了该移动机械手的运动学模型,然后利用VisualC++调用OpenGL建立了移动机械手的三维模型及路径规划的仿真平台,给出了实现算法,为移动机械手路径规划算法的研究提供了更为生动形象的仿真平台。     

移动机械手的鲁棒控制

讨论了受摩擦力、外界扰动及参数不确定的移动机械手控制问题. 基于Barbalat引理、系统的结构性质和定义的跟踪误差, 提出了鲁棒控制器. 该控制器能使系统的状态在参数不确定情况下全部渐进趋于给定的期望轨迹. 仿真结果验证了本文所提出控制方法的有效性.     

移动机械手运动/力鲁棒自适应轨迹跟踪

针对移动机械手控制器设计中用隐函数定理进行模型降阶时存在的一些问题,把完整和非完整约束的统一形式引入到系统的动力学模型降阶中．基于该降阶模型设计了不确定移动机械手稳定的运动／力鲁棒自适应线性参数模糊控制器．理论分析和仿真结果表明,设计的控制器简单有效．     

一种末端任务给定的移动机械手动态路径规划方法

移动机械手末端任务给定情况下的路径规划在喷绘、焊接等工作中有广泛的应用,但这方面的研究还比较少,尤其是在动态环境中.针对该情况提出一种动态规划方法,该方法包含预处理和动态规划两个阶段,使移动机械手在完成任务的前提下,能够有效地回避静态和动态障碍物.仿真结果证明了该方法的正确性.     

一种全方位移动机械手的体系结构设计与分析

首先介绍了我们设计和开发的一种全方位移动机械手系统的硬件体系结构,然后根据硬件平台、应用 环境和任务,设计了全方位移动机械手系统的基于行为的混合式软件体系结构,并通过两个实例进一步分析说明所 设计的体系结构的合理性和可行性,同时指出了下一步研究的方向.􀁱     

具有双重被动柔顺特征的撑套式装配机械手构形设计与特性研究

利用机械手抓取与装配薄壁易碎件时,受作业对象的形貌误差等影响,易碎件容易破裂。针对此类问题,提出了一种可实现双重被动柔顺构形的撑套式装配机械手。首先,介绍了机械手抓取用于合成金刚石的易碎原料环的作业过程,分析了在装配过程中可能出现的误差情况,提出了设计双重被动柔顺机械手结构的准则,并对机械手的关键部件——柔顺环——的设计过程进行了介绍。其次,为了研究该机械手在工作中的响应情况,构建了机械手的3维模型,并导入ADAMS软件中进行仿真分析,获得了装配过程中工件的应力及柔顺环的受力及形变。仿真结果表明,当薄壁易碎件与待装配凸模之间存在位姿偏差时,所设计的机械手结构可以通过自适应形变调整其抓取工件时的位姿,并顺利完成装配。最后,设计制作了相应的机械手实验样机进行实际装配实验,证明了研究结果的正确性。     

检测与修补移动机械手系统的协调控制技术研究

针对2自由度轮式移动载体与5自由度机械手组成的检测与修补移动机械手进行了运动分析及其控制技术的研究．首先分析了移动机械手的结构特点,描述了移动载体与机械手的动力耦合对机械手系统的性能影响．其次,根据移动机械手动力学的复杂性,提出了移动机械手的运动控制策略,建立了基于神经网络的移动机械手三层智能控制的体系结构,底层是执行层,中间层是处理层,顶层是决策层．处理层包括两个RBF神经网络子控制器,未知的移动载体和机械手的动力学参数分别由各自的RBF神经网络辨识和补偿,形成闭环逼近的控制．应用Matlab编程软件对所建立的RBF神经网络进行训练仿真,最后,在实验环境中对移动机械手的运动进行了相关的实验验证．实验结果验证了移动机械手完成相关任务的有效性和可靠性．     

远程遥控移动机械手的可视化实时控制

采用OTG接口连接摇杆手柄的Android手机和无线视频传输方案,来实现对移动机械手的可视化实时控制。本设计以OMAP4430开发板和Android手机为核心,通过响应摇杆水平、竖直方向的移动事件和手柄按键事件来控制机械手的地表移动及机械手马达操作,同时借助车载USB摄像头拍摄720P视频,经H264编码后用无线网卡发送到Android手机,解码后显示在控制界面上。实验结果表明,可视化远程遥控机械手能够实现全方位移动、捉取地面目标等功能,同时无线视频传输帧率达到28fps,满足实时视频传输要求。     

基于单神经元PID的机械手移动路径智能控制方法

机械手内置的执行程序编队顺序混乱,导致智能控制方法输出转角过大,机械手运行时产生剧烈抖动。针对该问题,设计基于单神经元PID的机械手移动路径智能控制方法。将机械手中不同功能模块作为控制结构,搭建一个执行式的分层控制结构。将机械手产生的路径位置数值作为控制对象,利用单神经元PID构建路径控制器。模拟设定机械臂运动过程,编排所有输出函数为一个合理的顺序,实现对移动路径的智能控制。实验结果表明,所设计的智能控制方法输出转角数值与真实数值相差最小,机械手几乎不产生抖动。     

控制FAST馈源的宏-微机器人系统

本文介绍了大射电望远镜FAST光机电一体化设计方案,给出了由贵州KARST地貌的地理位置 得到的线馈源扫描运动轨迹,对六悬索并联索系结构和Stewart平台组成的并联宏 微机器 人系统进行了运动学描述和分析．     

动态环境中的移动机器人避碰规划研究

本文研究环境中的冲突区域——即交叉路口中多个移动机器人间的协调和避碰问题．采用集 中 分布相结合的规划方法，根据系统的拓扑结构为每个移动机器人规划路径；在冲突区域 内使用优先级策略对机器人的运动特征进行分布式规划．通过上下层智能的融合，提高整个 系统的智能．同时为系统建立了一套交通规则，易于系统的规划，使系统中的机器人能安全 快速地到达目标位置．由于动态环境的不确定性，规划周期性地执行．最后给出了仿真结果 ．     

一种含移动副七自由度机器人操作机轨迹规划

本文将Ｄｕｂｅｙ等提出的梯度投影方法用于般运装填作业的七自由度１５５ＨＰ－１机器人操作机轨迹规划，１５５ＨＰ－１操作机含一整机移动自由，诺封闭多障碍空间中执行复杂搬运填作业任务，文中分析了１５５ＨＰ－１操作机奇异问题，对障碍作简化处理，在轨迹规划中采用了简化Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，最后给出了仿真结果。     

基于动力学约束的机械臂最优关节轨迹规划

本文提出了基于机械臂关节驱动力矩约束方程规划其关节最优运动轨迹的一种有效方法.该方法运用矩阵范数理论简化机械臂的动力学约束方程;在机械臂的关节空间内采用归一化的无因次量运用非线性规划法优化其运动轨迹.将所规划的无因次量轨迹方程作为机械臂产生实际运动轨迹的发生器,通过给定机械臂各运动段的起始和终止关节坐标,由系统的动力学约束方程计算出整个运动段所允许的最短运行时间,即生成所期望的运动轨迹.本文的轨迹规划方法计算效率高,可用于在线轨迹规划,文中通过算例证实了该方法的实用性.     

基于视觉导航的轮式移动机器人横向最优控制

近年来，基于机器视觉导航的轮式移动机器人在农业领域中被广泛研究．本文运用 最优控制算法对其进行横向控制，但是，农田非结构化自然环境的机器视觉识别耗时导致反 馈通道传输延迟明显，最优控制器的性能因之而下降．因此，本文又根据轮式移动机器人运 动学模型预测其行为，修正了滞后的反馈信息．仿真结果表明，该算法能实现轮式移动机器 人精确可靠的横向控制，具有较强的纵向速度自适应能力．     

在球面运行的万向轮式移动机器人运动学模型的建立

爬壁机器人技术的不断发展,使研制可以吸附在大 型球面工作的轮式移动机器人成为可能．本文采用坐标变换方法,针对工作在球面的万向轮 式移动机器人建立运动学模型．其建模方法对于其它类型的在球面工作的轮式移动机器人也 同样适用．     

轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法

本文提出了一种轮式移动机器人航向跟踪预估控制算法,航向预估量根据机器人前 轮偏角和纵向速度实时得出,预估量与机器人实际航向之和作为控制反馈航向.仿真和实验 时用PID控制器和航向预估算法结合进行航向跟踪,结果表明该算法与常规PID算法相比,对 机器人纵向速度适应范围较宽,能有效地改善控制器的动态特性,表现出了较好的自适应能 力.     

仿人手臂动力学控制实验平台的设计与实现

研制了一种新型的可编程运动控制器.在实现多轴协调运动控制的同时,该控制器还具有控制结构可重定义及支持仿真软件MATLAB的特点.在此基础上,设计了仿人手臂动力学控制实验平台,并通过实验验证了其实现高级控制算法的能力.􀁱     

带拖车轮式移动机器人包络路径的分析与量化

带拖车的轮式移动机器人系统由一节牵引车拖挂若干节拖车构成， 其运动轨 迹具有单车体机器人无法比拟的复杂性．本文针对带拖车的轮式移动机器人运动所生成的包 络路径进行了分析，并结合系统的运动轨迹和障碍物的分布情况提出了计算包络路径宽度的 方法，通过仿真实验验证了量化包络路径宽度的实际意义．