三杆式驱动机械手的设计与分析

将并联机床的虚轴技术与传统串联工业机器人相结合设计三杆式驱动机械手,完成了机械手的数学和实体建模,通过对其仿真,求出了机械手的工作空间.在此基础上采用直接利用计算机的并口通讯的EMC技术对机械手进行了控制系统设计.实验表明该种机械手有高刚度、良好的实时性、求解简单等特点.     

多关节机械手的位置分析与综合

本文主要内容是探讨多关节机械手的理论性问题,为多关节机械手的研制工作提供有关理论分析和设计方法。近几年来,我们参与研制多关节机械手工作,遇到一系列需要解决的理论问题。如位置分析,位置综合、速度、加速度分析、精度分析等。本文试从位置分析与位置综合方面进行探讨。作者查阅了有关资料,借助于“轴旋转矩阵”[R_(φ,μ)],合理的选择坐标系,提出了解决这类问题较为简便明了的方法。类似的方法亦可推广用于解决速度分析,加速度分析以及精度分析等问题。     

FROG-LEG型真空机械手的动力学控制研究

为了解决FROG-LEG型真空机械手平稳运行的控制问题,首先根据机械手的结构特点,将该类机械手动力学分为水平和垂直2个方向进行讨论,利用拉格朗日动力学方程建立了2个方向的动力学模型;其次在真空机械手的动力学模型上分析了真空机械手动力源的控制模型——永磁同步电机转子磁链定向的控制模型;最后利用MATLAB的robot工具箱对机械手的运动学进行了仿真,并利用simulink工具箱对真空机械手的动力学补偿进行了仿真实验.仿真结果说明了动力学电流前馈补偿是实现机械手平稳控制的一种有效途径.     

基于ＡＲＭ 的机械手运动控制系统设计

从机械手的机械结构和工作原理出发,研制了三轴伺服机械手的运动控制系统,设计了基于 ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６芯片的控制器和触摸屏控制界面,提出了位移与脉冲数转换、运行速度与脉冲频率 转换及位置控制算法,编写了节点示教、轨迹规划、速度规划和位置控制程序．实验结果表明：所设计 的机械手运动控制系统操作方便,实现了机械手运动的示教、轨迹规划、速度规划和位置控制功能．     

单元机组协调控制系统研究进展

单元机组协调控制系统是一个很重要的典型复杂热工系统,对其进行有效的控制一直是电力行业研究的热点.从线性系统理论、非线性系统理论和智能化方法等三个方面总结了单元机组协调控制系统的研究成果及发展现状,指出存在的问题和解决途径,为单元机组协调控制系统的深入研究提供有益的参考.     

热膨胀对飞机装配工艺的影响

在大飞机的生产中,金属材料的热膨胀对飞机质量及飞机生产发生了影响。这些影响可以归纳为三方面:对飞机尺寸和外形的影响、对尺寸协调的影响、对结构内应力的影响。对这三方面的影响进行理论计算表明,热膨胀对飞机装配工艺的主要影响是尺寸协调问题;而工作的尺寸和外形,一般地可以控制在公差范围之内。在理论分析产生协调误差的原因并总结实际生产中解决热膨胀协调问题的技术的基础上,认为在目前我国情况下,首先从设计补偿及工艺措施方面解决,在不可能的条件下再合理采用“材料一致”原则,是解决热膨胀协调问题的正确途径。     

基于PLC控制的冲床上下料气动机械手

针对冲床人工上下料效率低、精度差、存在安全隐患等问题,设计了基于PLC控制的冲床上下料气动机械手,给出了机械手的总体结构及工作原理,并对其气动、控制系统进行了研究;设计了机械手可换指端夹持器。该机械手结构紧凑、工作灵敏、可靠性高、柔性好、成本低且调试维护方便,符合企业的需求。     

基于旋量理论的移动机械手建模及轨迹跟踪

研究了非完整移动机械手系统的建模及轨迹跟踪控制方法.首先应用旋量理论建立了非完整移动机械手系统动力学模型,然后综合考虑移动平台和机械手子系统的动态,通过对控制系统的动态补偿和积分反步技术,设计了非完整移动机械手渐近稳定的轨迹跟踪控制器.系统分析和仿真表明所设计的控制器是有效的.     

基于PLC的两自由度并联机械手控制系统研究

针对目前基于PLC的机械手控制系统对电机控制的实时性不佳等问题,设计了两自由度并联机械手控制系统,并采用运动控制CPU作为控制器.通过建立数学模型对机械手进行分析,并编制了精简的控制程序,实现了机械手的高速、精确、平稳运行.     

一种直线电机弹奏机器人的设计与研究

针对钢琴弹奏专用机器人存在弹奏不流畅、节拍不合、结构复杂等问题,依据仿生学原理设计了一种仿人机械手.首先进行机械手指结构设计,使用雷温法进行构件速度分析,并对关键部件手指进行应力分析.其次搭建基于精密直线电机移动平台的控制系统,设计单片机与Elmo驱动器同步控制方案,并对机械手指结构设计和控制方案进行优化.最后通过对弹奏机器人进行试验,表明基于直线电机的弹钢琴机械手可以满足弹奏机器人设计要求.研究可以为机械手的设计和直线电机的应用提供参考.     

水下主动对接装置的机械手作业过程分析及仿真

提出一种应用于援潜救生艇上的新型主动对接装置。该装置外壁对称安装了4只辅助对接操作的机械手,机械手末端装有电磁吸盘。在深潜救生艇按要求动力定位在失事潜艇上方后,主动对接装置开始工作。建立了主动对接装置的机械手运动学方程,根据工作特点选取相应的作业策略,分析了在主动对接作业过程中机械手状态参数的变化。在此基础上进行机械手运动的仿真计算,验证了所研究的水下对接装置具有完成主动初连接、自动对中、拉降密封等功能,可满足援潜救生时主动对接的需求。     

基于观测器的机械臂协调操作柔性负载的控制

为解决机械臂协调操作柔性负载状态不完全可测的问题,基于输出反馈研究了系统的控制。针对机械臂协调操作柔性负载驱动数小于自由度数,采用奇异摄动理论把协调系统降阶为快慢两个子系统。通过机械臂末端与负载接触点的部分信息和负载物理特性,建立了系统柔性坐标之间的关系,设计了观测器。通过系统特性把观测器系统误差方程转换为状态矩阵方程的形式,根据矩阵特征值的特点设计观测器参数,并把这一思想用到观测器-控制器系统的稳定性证明中。仿真结果证明了观测器和控制器的有效性。     

Decentralized adaptive neural network sliding mode position/force control of constrained reconfigurable manipulators

A decentralized adaptive neural network sliding mode position/force control scheme is proposed for constrained reconfigurable manipulators. Different from the decentralized control strategy in multi-manipulator cooperation, the proposed decentralized position/force control scheme can be applied to series constrained reconfigurable manipulators. By multiplying each row of Jacobian matrix in the dynamics by contact force vector, the converted joint torque is obtained. Furthermore, using desired information of other joints instead of their actual values, the dynamics can be represented as a set of interconnected subsystems by model decomposition technique. An adaptive neural network controller is introduced to approximate the unknown dynamics of subsystem. The interconnection and the whole error term are removed by employing an adaptive sliding mode term. And then, the Lyapunov stability theory guarantees the stability of the closed-loop system. Finally, two reconfigurable manipulators with different configurations are employed to show the effectiveness of the proposed decentralized position/force control scheme.     

双操作臂的耦合误差同步协调控制

为了对具有不确定性参数的双操作臂机器人系统进行协调控制,在同步控制基础上引入包含位置误差和同步误差的耦合误差,提出一种能够自适应校正系统参数的同步控制策略,并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性.对2个二自由度操作臂机器人进行协调搬运实验研究,结果表明,该控制方法使双操作臂系统在协调运动过程中单操作臂的位置误差和双操作臂间的同步误差均收敛于零,实现了在单操作臂按期望轨迹运动的同时保证双操作臂间的运动同步,验证了所提策略对双操作臂同步协调控制的正确性和有效性.     

人体在失重状态下转体的动作设计

为解决人体在失重状态下的任意取向问题,本文从动力学方程出发,将人体视为由受控双臂及刚化躯体三部分组成,设计了两种受控手臂动作,计算了自旋角及空翻角。证明了人体通过这两种手臂的三次动作即可实现躯体的任意取向,从理论上完整解决了失重状态下的转体问题。     

基于人机合作的遥操作机器人系统控制模型

人机合作及其合作方式是遥操作机器人系统需要考虑并加以解决的关键问题,其本质应当归结为操作者与机器人智能水平的分配问题.从系统人机合作的逻辑层次角度对半自主控制模式下的监督与分享控制模型以及完全手动控制模式的直接控制模型进行了分析和研究.通过引入虚拟操作设备及其运行机制,采用系统确认服务模型给出了包含直接控制、监督控制及分享控制3种模式的系统受控Petri网模型,为遥操作机器人系统人机合作问题的解决提供了有意义的参考方案.     

SCARA GRB400机器人系统模糊模型建立的研究

为解决机器人的建模问题,依据SCARA GRB400型工业机器人动力学模型,介绍了一种自适应模糊控制(AFC)算法.利用模糊系统估计机器人系统中的非线性,并进行数学模拟,利用李雅普诺夫定理证明了其稳定性.为检验设计的自适应模糊控制器,将AFC应用于工业机器人的轨迹跟踪.工业机器人仿真结果表明,设计的自适应模糊控制方案有良好的跟踪能力和稳定性,很好地克服了机器人系统中存在的非线性、不确定性、强耦合等因素的影响.     

基于神经网络滑模的采摘机械臂控制设计

针对二自由度采摘机械臂的位置跟踪控制问题,设计了一种基于神经网络的滑模控制器。其中,神经网络控制器用来估计含有不确定性的滑模控制的等效控制律;鲁棒控制器用来使动态系统始终保持在滑模面上,保证了系统的渐近稳定性,进而实现了采摘机械臂的高精度位置跟踪控制。基于李亚普诺夫稳定性理论设计了自适应律来在线估计系统的不确定性。仿真结果表明:设计的控制器能够实现采摘机械臂对期望位置的精确跟踪,可以满足实际工程的需要。     

遥操纵多自由度电液伺服并联机械手力反馈控制策略

针对遥操纵并联机械手的力反馈双向伺服控制中所存在的多自由度力、位移耦合问题,提出了新的双向伺服力反馈控制策略。该控制策略将与从动机械手接触的工作阻力大小和方向通过位置空间传递给主动侧,为操作者提供与从动侧完全相同的位置空间,将操纵手柄变为实现从动侧约束的设备,从而实现从动机械手工作阻力反馈。应用阀控液压缸和力、位移传感器构成的多自由度并联主从操纵手柄,构建力反馈双向伺服控制试验系统。针对新型控制策略进行了力、位置跟随性能试验。试验结果证明了该力反馈控制策略的有效性,改善了主-从控制系统的操纵性能。     

基于多操作规程和原则的操纵器排列优化

为了解决操纵器排列中采用经验法存在的排列依据难以追溯、排列结果因人而异的问题,提出了基于蚁群算法的操纵器排列优化方法.依据蚂蚁觅食现象提出的蚁群算法可优化操纵器的排列,使操纵员手的总移动距离最短.研究中以操纵器的重要性、使用频率、操作次序以及相关性工效学排列原则作为蚁群算法的启发信息,以不同规程下操纵员手的移动总距离作为目标函数,建立了基于蚁群算法的操纵器排列优化数学模型,并进行了实例研究,得到了确定的排列结果.研究表明,该方法的排列依据科学,排列过程可追溯,排列结果最优.