面向钢轨磨抛的协作机器人柔顺控制仿真研究

线上无缝钢轨焊接形成的焊瘤经推瘤刀处理后仍会残留凸起瘤疤.为了解决人工磨抛焊瘤过程中存在加工时间长,劳动强度大,环境污染严重等问题,提出一种基于协作机器人的钢轨磨抛方案.首先建立磨抛力、钢轨打磨及UR5机器人运动学模型,讨论最佳磨抛方法.针对外力突变的情况提出了基于变参数PID的力/位混合控制方案,并从总体上进行设计控制系统.最后联合仿真提出的控制系统.仿真结果表明,相较于传统PID算法,基于变参数PID的力位混合控制算法能够实现较好的机器人末端打磨力控制与位置跟踪的效果.     

基于被动柔顺的机器人抛磨力/位混合控制方法

为了实现抛磨系统机器人末端的位置控制和接触力控制,提出一种基于被动柔顺装置的机器人抛磨系统力/位混合控制策略.在机器人末端安装一个柔顺装置实现对工具末端力控制和位置控制的解耦.柔顺装置一端安装于机器人末端,另一端连接抛磨工具.机器人控制器控制机器人末端位姿,间接对工具末端位姿进行控制和补偿,柔顺装置控制器直接控制工具与工件的接触力.经过建模分析,采用非线性PD(比例-微分)控制提高了柔顺装置的动态调节性能.仿真结果证明该方法可以对目标轨迹进行跟踪与补偿,并实现期望力的快速调节.非线性PD控制将柔顺装置受干扰后恢复稳定的调节时间由220 ms提高到60 ms.实验进一步验证了仿真结果,并通过对航空叶片进行打磨与抛光获得了良好的表面质量.结果表明提出的控制方法是切实可行的.     

整体螺旋桨叶片型面机器人砂带抛磨方法

针对整体螺旋桨叶片型面抛磨过程易发生干涉、普通数控磨床难以加工的难题,设计了一套与整体螺旋桨叶片特点相适应的机器人砂带磨削系统.首先,融合实际抛磨过程中砂带以及接触轮的弹性变形和宽度等因素,建立了机器人砂带抛磨的数学模型.然后,依据接触轮运动过程中目标点的可达性,运用笛卡儿空间坐标变换的方法获得了机器人各关节理想位姿.进一步,将砂带的灵活抛磨空间进行了优化并在VERICUT上实现抛磨仿真.采用川崎RS20N类型的6R构型机器人进行了抛磨实验,结果与抛磨前叶片型面特征点位置比较,偏差小于±0.1 mm.实验表明,采用该方法能够较好地满足实际加工要求、有效提高螺旋桨叶片表面加工质量.     

五轴磨抛机器人补偿算法研究与实现

通过分析基于模型的补偿方法和非模型补偿方法的优缺点,结合一个五轴磨抛机器人的结构特点,提出了两种补偿方法相结合的混合补偿算法．针对平移关节误差的主要来源难于建模的特点,采用非模型的方法进行补偿;针对转动关节误差主要来源为几何参数误差,能够建模,但有些参数随机器人末端位置不同而变化的特点,采用二者相结合的混合方法进行补偿．通过对该机器人系统的实验,验证了方法的有效性和可行性．     

基于物联网的智能绝缘涂覆机器人远程控制系统

为提高机器人命令执行精度，提出基于物联网的智能绝缘涂覆机器人远程控制系统。分析系统总体架构，从硬件与软件两部分对远程控制系统进行设计，硬件部分包括电源模块、服务器模块以及数据库模块，使用远距离射频技术并结合物理层调制手段实现远距离的信号连接；系统软件部分采用运动学建模方法结合力学矩阵计算涂覆机器人关节动作完成的精准度，实现涂覆机器人的远程控制。仿真实验证明，所提系统对时延因素的补偿效果较好、动作完成轨迹与预设轨迹吻合度较高，可高效实现远程控制操作。     

基于OpenMP的Stewart并联机器人控制系统

针对Stewart并联机器人控制难度大的问题,实现了一种基于OpenMP的Stewart并联机器人上位机控制系统,对机器人实现了快速有效直观的振动控制.系统共包含了动力学解算模块、数据传输模块和人机交互模块,不仅能够准确地计算出振动数据,控制机器人振动,而且也设计了简洁明了的用户界面,提升用户体验.为了提高软件的执行效率,还加入了OpenMP多线程并行计算技术加速控制算法,最高达到了2.18倍的加速比.验证了软件计算的正确性、控制的稳定性和执行的高效性.     

基于物联网的智能绝缘涂覆机器人远程控制系统

为了提高机器人命令执行精度，提出基于物联网的智能绝缘涂覆机器人远程控制系统。分析系统总体架构，从硬件与软件两部分对远程控制系统进行设计，硬件部分包括电源模块、服务器模块以及数据库模块，使用远距离射频技术并结合物理层调制手段实现远距离的信号连接；系统软件部分采用运动学建模方法结合力学矩阵计算涂覆机器人关节动作完成的精准度，实现涂覆机器人的远程控制。仿真实验证明，所提系统对时延因素的补偿效果较好、动作完成轨迹与预设轨迹吻合度较高，可高效实现远程控制操作。     

多模块蛇形管道打磨机器人的设计与分析

设计了一种由多个模块构成的蛇形管道打磨机器人,各个模块之间可以快速拆装,其中驱动模块为机器人在管道中前行提供动力牵引．该机器人可以主动适应内径为250 mm~450 mm的直管道、弯管道及其组合管道,可以在管道内部实现以打磨作业为主的作业功能．同时,提出了适用于蛇形管道打磨机器人自身过弯管的速度模型,通过对机器人的力学分析得出各个模块之间相互作用力的计算方法及影响机器人在管道内部转体运动发生的因素．在ADAMS软件中进行了虚拟样机仿真验证,初步验证了蛇形管道打磨机器人的通过性并得出机器人在管道内部前行的最佳匹配．最后,搭建了实验平台,制作了机器人真实样机,验证了机器人对内径为250 mm~450 mm管道的适应性、通过性及作业效果．     

某卫星电源系统仿真试验台下位机系统的设计

为验证和考核某卫星电源系统故障诊断专家系统的可行性和正确性 ,作者根据电源系统的工作原理 ,研制和开发了电源系统仿真试验台。本文主要从两部分来介绍该试验台下位机系统的设计方法 ,首先以太阳电池阵和损耗器为例 ,说明硬件模拟电路的设计方法 ,然后分析了单片机系统的硬件接口和软件设计方法。下位机系统的设计原理简单、功能可靠 ,能正确地模拟电源系统的正常与故障状态 ,为专家系统的验证提供充分的数据     

专家监控系统在立式磨中的应用研究

本文介绍了一种立式磨计算机控制系统，用“全目标决策负反馈控制”思想，对ＨＲＭ１２５０立式磨系统提出了“专家系统＋现场定值控制回路”的两级控制方案，上位机以４８６微机为核心，构成具备推理、决策、管理、控制等功能的专家系统，下位机以ＭＣＳ－８０９８单片机为核心，构成ＤＤＣ系统。     

矿渣粉磨智能控制系统的研究及应用

立磨矿渣粉磨系统经常出现立磨振动大,磨机负荷波动频繁等故障,同时立磨系统又是一个多变量、强耦合、非线性系统.针对以上问题,采用专家系统和模糊控制设计了立磨优化控制方案,利用现场实际数据辩识出立磨系统近似数学模型,并以此通过仿真实验验证了立磨优化控制算法.通过加入阈值和限幅控制将优化控制算法应用于现场实际控制中,结果表明立磨优化控制比人工手动控制的料层厚度波动范围和磨机振动值小,立磨没有出现异常振动停机.     

百叶轮抛磨叶片微结构区域识别及路径拼接方法研究

叶片型面具有曲率突变特性,需进行分区域加工,其微结构区域的精确识别和抛磨路径拼接是提高叶片表面质量一致性的关键。针对此类问题,提出一种依据截面线切向量夹角变化识别前、后缘微结构区域,根据截面线法向量配准识别叶根过渡圆弧微结构区域的方法,即根据百叶轮最大加工带宽度和抛磨点匹配法分别实现前、后缘和叶根过渡圆弧微结构区域与叶盆、叶背抛磨路径的拼接。仿真及实验结果表明,该方法相较传统圆弧识别方法,能更有效保留微结构区域轮廓信息,相比未考虑路径拼接的抛磨方式,抛磨后叶片型面轮廓精度提高49.52%,表面粗糙度提高57.31%,加工质量一致性提高7.15%和11.55%,证实了微结构区域的识别及路径拼接可有效提高叶片加工质量的一致性。     

柔性双手康复外骨骼抛接任务的过程协同控制

针对柔性双手外骨骼在抛接任务中响应速度慢等问题,提出了一种双手抛接物体过程的能量传递模型以及具有位置前馈的力/位协同混合控制系统.首先基于双手接抛物体过程的运动特征,建立抛接物―人手碰撞能量传递模型;利用能量守恒定律与虚功原理建立柔性外骨骼手―人手耦合数学模型,推导出抛接碰撞模型中的绳索伸长量,以绳索伸长量作为前馈信息进行位置补偿;抛接过程初段对驱动绳索采用位置控制,当绳索伸长量保持不变且绳索拉力值持续增大时系统转换为力交互控制;最后通过柔性双手外骨骼抛接抓握实物的位置控制实验和力交互实验验证了基于绳索伸长量的位置前馈控制的动态响应性和有效性以及后段力交互控制下指尖接触力的稳定性.实验结果表明,柔性双手康复外骨骼可以辅助用户实现对抛接物的快速抓握,满足抛接任务对外骨骼手的协同控制要求.     

空间机器人遥操作地面验证技术研究

针对空间机器人遥操作任务需求,建立了一套遥操作地面验证子系统．该地面验证子系统由天地通信模拟模块、空间机器人动力学模块、物理验证模块及星载验证模块组成．天地通信模拟模块对天地通信链路的时延和带宽进行模拟,动力学模块根据遥操作命令计算系统的动力学响应,物理验证模块和星载验证模块分别对空间机器人的末端运动、中央控制器的运算能力和执行时序进行验证．实验结果表明了该子系统的有效性．     

基于S3C2410 的视觉巡线机器人系统设计

针对常规的机器人巡线方法,如光电检测巡线,易受环境、光、场地等影响,适应性不强的缺点,本文设计了一种基于CMOS 图像传感器的视觉巡线机器人系统,并提出了一种新型的巡线技术。该机器人系统主要由核心模块、图像采集模块、机器人定位模块、电机驱动模块、人机交互模块等组成。详细介绍了各个模块的作用、工作原理以及具体实现。经实验验证,该机器人巡线实时性强、准确度高、稳定性好。     

基于PTR4000的足球机器人无线通信子系统的设计

针对机器人足球比赛系统中所使用的BIM通信模块价格昂贵,稳定性不理想等缺点,提出采用PTR4000无线通信模块,设计了足球机器人无线通信子系统,包括发射器和接收器的硬件和软件的设计及实现。实验证明,该系统具有较高的通信可靠性和稳定性。     

基于AT89C52单片机的搬运机器人控制系统设计

针对传统搬运机器人控制系统搬运路径准确性较差,控制耗时较长的问题,基于AT89C52单片机设计了一种新的搬运机器人控制系统;系统硬件主要由驱动模块、控制模块、显示模块和地面勘测模块组成,驱动模块具有很强的信息驱动能力,能确保机器人在运动过程得到充足的电量支持,显示模块及时进行信息显示,同时配合控制模块实现实时控制,地面勘测模块确保机器人在工作过程中对地面状况进行分析处理,从而得到更优的搬运路径;软件部分设计了搬运机器人最佳的分组搬运策略,基于AT89C52单片机将搬运指令传输至搬运机器人控制算法,快速纠正机器人的错误行为,使机器人成功完成搬运任务;实验结果表明,该搬运机器人控制系统能够有效缩短控制时间,提高控制精度,具有良好的系统规划、优化能力及智能化高.     

基于微控制器H8/3052的迷宫机器人设计与实现

对迷宫机器人控制系统进行研究,分析使用各种单片机对迷宫机器人进行控制的利弊,给出一种基于H8/3052的迷宫机器人控制系统的实现方案.采用H8/3052芯片作为核心控制器后,不仅简化系统外围设备,降低系统的损耗,而且提高系统的准确性,获得更好的控制效果.详细描述基于H8/3052的迷宫机器人控制系统组成的各个模块的硬件实现,并给出相应的软件设计方案.     

基于SystemC的系统验证研究和应用

视频编解码芯片中运动估计与补偿单元(MECU)的算法复杂,使用传统硬件描述语言建立模型和模型验证的过程繁琐耗时,为了缩短芯片验证时间,本文针对MECU模块提出了基于SystemC语言的具体系统级验证流程.在整个芯片验证工作中,为了实现MECU模块和低抽象级的其它外部模块协同验证,本文提出的验证流程利用了SystemC能在不同抽象级建模的优势,时MECU模块的数据传输控制端口进行细化.仿真结果表明:与使用传统件描述语言验证方法相比,基于SystemC的验证流程简单有效,大大缩短了建模与验证时间.     

飞机蒙皮检测机器人的控制和感知总体结构(英文)

介绍了一种基于DSP F2812的飞机蒙皮检测机器人的控制和感知总体结构。机器人控制系统包括移动模块:吸附模块、感知系统和无线通讯模块4个模块。从控制系统的软件和硬件对各个模块进行设计,并根据各个模块之间的联系,建立机器人的控制系统,机器人的感知系统监控机器人的运行,并通过地面主控制机远程控制机器人。通过模块间的实验和蒙皮图像检测实验验证了检测机器人设计方案的可行性和有效性。