煤矿水仓清理机器人的设计

为快速高效地清理煤矿水仓仓底的煤渣及淤泥等杂物,基于煤矿水仓清理系统设计方案,设计了一种水仓清理机器人。介绍了该机器人的主要结构、各部分的工作原理,并具体设计了各部分。借助该机器人及相关配套系统,可完成水仓的清理、筛分以及脱水等工作,有助于进一步提高水仓清理效率。     

SSD—1型搬运机器人控制器的设计

１ＳＳＤ－１型搬运机器人简介ＳＳＤ－１型机器人是一种水平关节式机器人,具有大、小两个臂,有腰、肘两个回转关节,这两个关节是由步进电机加谐波减速器驱动。小臂末端安装了一种双支点单自由度手爪,手爪具有上下移动和夹紧松开两个开关量运动,由气缸直接驱动。该机...     

电解铝溜槽清理机器人系统设计及应用

为解决电解铝烟气净化工艺中氧化铝粉输送存在砂石等杂质,在溜槽内易形成结痂片,影响生产效率和产品质量的问题,开发了溜槽清理机器人系统。设计了永磁吸附多轮式小车本体、清理模块、监控模块、降温模块、辅助模块,搭建了基于工控触摸一体机、PLC、嵌入式硬件STM32为上下位机的远程控制系统,编写了控制系统软件,研制了工程样机并在现场进行了试验验证。试验结果表明：溜槽清理机器人在受限空间下结构尺寸可调,能够在80℃高温、高粉尘、强磁场环境下进行溜槽内杂质推铲聚堆、吹扫清理作业;可实时监测溜槽内部件及机器人作业状态等,适应溜槽清理的复杂工况;机器人清理覆盖率达到了95%以上,相较人工可节省约30%的时间,工作稳定可靠,降低了人工作业劳动强度和高温作业风险,提高了电解铝原料的输送效率。     

基于双DSP的防爆机器人控制器的设计

给出了防爆机器人控制器的结构，阐述了使用双DSF，对机器人系统进行控制的整体方案，具体介绍了各功能模块的系统组成和结构特点，分析了双DSF，控制器的工作原理。重点介绍了使用双DSF，对防爆机器人进行通信和控制的具体方法。     

基于机器人逆运动学的磨削姿态优化方法

工业机器人由于其串联结构特性,刚度远远低于数控机床,导致机器人加工存在加工精度低和加工质量差的问题。为提高机器人的加工刚度,提出了一种基于机器人逆运动学的机器人加工姿态求解方法。以IRB6700机器人为研究对象,首先通过比较机器人不同逆姿态对应的加工刚度得到了机器人的最优逆姿态配置,然后进一步考虑机器人加工的冗余性,求解机器人的逆姿态,建立了机器人姿态优化模型并得到了给定加工条件下的优化结果。最后采用有限元仿真验证了机器人逆运动学的磨削姿态优化方法的正确性。     

基于PMAC的硅片传输机器人控制器的设计与实现

在半导体制造业中,硅片传输机器人承担着硅片的精确定位、快速搬运等复杂任务,这对硅片传输机器人的控制器提出了严格的要求,因此对硅片传输机器人的控制模块进行系统的研究有着重要意义。本文以美国DeltaTauDataSystems公司的PMAC多轴运动控制器为例介绍了PMAC在硅片传输机器人控制器中的开发与应用,并以该公司的PMAC2-PC104型控制卡为核心,结合电气和气动回路,设计和建立了R-θ型(径向直线运动型)硅片传输机器人的开放式控制器,实现了硅片传输机器人的运动控制。     

机器人姿态空间的分析与综合

机器人姿态空间的分析与综合是研究机器人姿态在受约束下的工作空间的正逆问题，本文不仅考虑了位姿空间的体积指标，而且首次应用拓扑空间的几何测度理论进行了运动学性能的全局评价，并以此为依据实现了对机器人姿态空间的分析与综合。     

六足仿生机器人的平稳姿态调整

实现机器人机体姿态的平稳调整是足式机器人作为移动平台完成物资搬运等作业时的重要目标之一。本文通过分析六足机器人姿态的影响因素,研究目标姿态的可调整范围,建立了支撑腿关节与机器人机体姿态之间的动态映射关系,提出了针对六足机器人目标姿态的平稳调整方法。通过仿真验证了有效性。     

四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。     

六自由度并联机器人线性化反馈RBF神经滑模控制研究

采用分散控制的策略和线性化反馈RBF神经滑模的控制算法,实现了对六自由度并联机器人高精度自适应的轨迹跟踪控制。所设计的控制器实现了控制实时性和自适应性,有效抑制了滑动模态的抖振,仿真结果和实际实验均验证了此方案的实效性。     

气动干扰下的Hex-Rotor无人飞行器控制器及其飞行实验

分析了气流扰动、翼间干扰等因素对飞行中的无人飞行器的控制精度和效果产生的影响,并给出了相应的解决方法。建立了Hex-Rotor飞行器的动力学模型,分析了升力因子不确定性导致飞行器控制效果下降的影响因素。设计了反演滑模控制器来控制飞行器的空间六自由度运动,同时考虑升力因子的不确定性采用超螺旋非线性观测器观测各个旋翼的升力因子来克服气动干扰的影响。通过原型机验证了提出的方法,结果显示:Hex-Rotor飞行器在气动干扰较大的外部环境中飞行时,水平位移跟踪误差不超过±4.5m,高度误差不超过±2.5m,姿态角度误差保持在±2°内,较大地增强了飞行器的抗扰能力。结果表明:采用本文的方法可以有效地估计各个旋翼的升力因子,从而提高Hex-Rotor飞行器的控制精度和效果。     

Feedback attitude sliding mode regulation control of spacecraft using arm motion

The problem of spacecraft attitude regulation based on the reaction of arm motion has attracted extensive attentions from both engineering and academic fields.Most of the solutions of the manipulator’s motion tracking problem just achieve asymptotical stabilization performance,so that these controllers cannot realize precise attitude regulation because of the existence of non-holonomic constraints.Thus,sliding mode control algorithms are adopted to stabilize the tracking error with zero transient process.Due to the switching effects of the variable structure controller,once the tracking error reaches the designed hyper-plane,it will be restricted to this plane permanently even with the existence of external disturbances.Thus,precise attitude regulation can be achieved.Furthermore,taking the non-zero initial tracking errors and chattering phenomenon into consideration,saturation functions are used to replace sign functions to smooth the control torques.The relations between the upper bounds of tracking errors and the controller parameters are derived to reveal physical characteristic of the controller.Mathematical models of free-floating space manipulator are established and simulations are conducted in the end.The results show that the spacecraft’s attitude can be regulated to the position as desired by using the proposed algorithm,the steady state error is 0.000 2 rad.In addition,the joint tracking trajectory is smooth,the joint tracking errors converges to zero quickly with a satisfactory continuous joint control input.The proposed research provides a feasible solution for spacecraft attitude regulation by using arm motion,and improves the precision of the spacecraft attitude regulation.     

基于网络的开放式双臂机器人控制器

针对开放式控制器的原有结构，提出了一种融合网络的简化分层控制模型，结合本实验室的双臂机器人，详细阐述了基于网络的开放式控制器的硬件结构和软件结构，最后介绍了系统的具体实现方式。     

通用型机器人关节控制器的研制

根据通用型机器人关节控制器的功能需求，基于单片机构建出硬件结构框图，并设计了相应的控制软件流程，特别对于关节运动的自动加减速度控制策略和内部通信的实现进行了详细阐述。最后将其成功应用于自行研制的NGR01型多关节教学工业两用型机器人控制系统中，获得了比较满意的效果。     

Tracking control of robot manipulators via output feedback linearization

This paper presents a robot manipulator tracking controller based on output feedback linearization. A sliding mode perturbation observer (SPO) is designed to estimate unmeasurable states and system perturbations that involve system nonlinearities, disturbances and unmodelled dynamics. The use of SPO allows to input/output linearize and decouple the strongly coupled nonlinear robot manipulator system merely by the feedback of joint angles. The controller design does not need an accurate model of the robot manipulator. Simulation studies are undertaken based on a two-link robot manipulator to evaluate the proposed approach. The simulation results show that the proposed controller has more superior tracking control performance, with payload changing in a wide range, in comparison with a sliding mode controller (SMC) designed based on state feedback linearization with full states available. Selected from Journal of Shenzhen University (Science & Engineering), 2005, 22(3)     

基于交流伺服电机驱动的并联机器人动态滑模控制

并联机器人具有刚度大、承载能力强、误差小等特点,针对以交流伺服电机驱动的并联机器人机构--GPM-200并联机构,建立了控制系统模型,并在其工作空间中进行了轨迹规划,而后设计了一种动态滑模控制算法,在Matlab/Simulink上进行了仿真实验,结果表明:该算法鲁棒性好,且系统抗干扰能力强,对系统参数变化不敏感,具有良好的跟踪性能,实现了对该并联机器人的高精度实时控制.     

协调增益调度的重复使用助推器姿态控制设计

针对可重复使用助推飞行器在大攻角飞行过程中的耦合及干扰问题,提出了基于协调增益调度策略的姿态控制器设计方法。首先,忽略大攻角飞行时俯仰、偏航、滚转通道间潜在的耦合,建立了有别于小扰动线性化的各通道线性化模型,独立设计了各通道的增益调度控制器。然后,在单通道控制的基础上,说明了协调增益调度控制策略的思想。最后,设计了协调调度控制器用于消除通道间的交叉耦合。非线性实时仿真表明,该策略使攻角最大误差降低了1~2°,侧滑角跟踪精度提高了将近0.4°,满足可重复使用助推飞行器大攻角飞行时对系统性能指标的要求,同时控制策略的设计方法物理概念清晰,易于工程实现。