水下机器人液压泵站设计研究

水下机器人液压泵站设计研究陈建平＊１前言一般陆用液压泵站设计时，其布置方式有三种，即顶置式（泵、电机设在油箱顶部）、旁置式（泵、电机设在油箱旁侧）和浸没式（泵浸没于油中）。根据不同的使用条件，可以选择不同的布置方式。电机、泵一般为标准产品，油箱采用钢...     

自治水下机器人运动控制的动力学分析

运动控制是水下机器人自治化的核心,准确的动力学分析为分析控制系统的物理学特性提供了理论依据。以葛特勒为原始母型方程,深入分析了水下机器人在水下运动中的受力情况,建立了水下机器人水下运动的一般方程,为自治水下机器人控制系统的设计和仿真提供了调试环境。     

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。     

液压系统在水下机器人中的应用

结合典型的缆控水下机器人，介绍了缆控水下机器人液压系统的发展状况、特点和已取得的一些研究成果，并指出了发展大功率液压推进系统的重要意义。     

基于可旋转推进器的水下机器人运动控制研究

通过对水下机器人在运动过程中的受力以及力矩分析,水下机器人采用可旋转推进器,所以要实现六自由度的运动只需要4个推进器,采用推进器布局。建立了基于可旋转推进器的水下机器人六自由度运动方程,并有针对性的对六自由度运动方程进行了简化。水下机器人运动控制的分析离不开动力学模型,所以对其进行受力和力矩分析是必要的。在简化的运动方程的基础上设计了运动控制系统,并使用Matlab对其进行仿真验证。     

自适应模糊算法优化的足球机器人轨迹跟踪

为了提高足球机器人在运动控制过程中的轨迹跟踪性能和稳定性,将自适应模糊PID算法用于机器人运动控制环节中,对PID参数进行实时调整。建立足球机器人在场地上的控制系统模型,分析机器人在轨迹跟踪中由驱动方向、角度等时变因素导致的实际轨迹发生偏移的问题,分别在MATLAB-Simulink和SimRobot仿真平台对优化算法的性能进行仿真,同时与传统的PID控制进行对比。实验结果表明,自适应模糊PID算法相比传统的PID控制器在最大跟踪误差和平均跟踪误差方面分别减少20.18%和29.34%,同时提升了系统的稳定性。该控制算法提升了足球机器人的轨迹跟踪性能,满足机器人在运动过程中的动力学和控制要求,易于在工程中应用。     

水下柔性驱动小车受限运动控制研究

针对一种水下柔性驱动轮式小车进行了小车在水下受限空间中的运动控制研究,在特定控制任务的要求下,提出了一种基于F+PID 模糊切换控制的复合速度控制策略。该策略利用模糊控制方法,克服柔性牵引机构及液压系统中存在的柔性变负载、参数时变以及滞后非线性等难点, 同时结合常规PID算法进行切换控制,消除了系统静差及盲区,弥补了模糊控制方法中存在的稳态精度不高的缺陷。另外,针对小车稳定运行阶段出现的冲击变负载,增加冲击补偿控制,有效削弱了小车速度抖振,提高了鲁棒性。全数字仿真及半实物仿真结果表明了该方法的可行性。     

AMETEK2006水下机器人液压系统分析

一、前言随着海洋工程、深潜打捞和援潜救生技术的不断发展，各国争先开展了水下机器人研制工作。七十年代始，无人遥控潜水器（ROV）得到迅猛发展。目前，已发展到500多艘，其中90％以上用于海洋石油开发。OSEL公司研制的AMETEK2006ROV，就是针对其北海油田恶劣环境中使用而设     

6自由度水下机器人动力学分析与运动控制

对6自由度水下机器人的动力学与运动控制进行研究。首先考虑重力、浮力、推力以及水动力的影响,建立水下机器人的动力学模型,对机器人的复杂水下动力学行为进行描述。在此基础上,根据解出加速度法设计非线性控制器,包括内外两个控制回路。其中外控制回路根据机器人实际轨迹与期望轨迹之间的偏差进行负反馈控制,内控制回路根据机器人动力学特性引入非线性补偿,把机器人转化为一个更易于控制的线性系统,从而准确实现对理论轨迹的跟踪。最后对水下机器人跟踪目标进行运动控制仿真。从仿真结果可以看出,利用该方法可以使水下机器人具有良好的轨迹跟踪能力。     

水下机器人关节电机驱动系统研究

针对水下机器人关节电机驱动系统体积和功耗大的问题,根据对其系统原理和结构的分析,提出了一种采用高集成度器件、小型封装、多层印制电路板、低功耗器件、电能管理等方法来减小其体积和功耗的方法。研制了一套水下无刷直流电机驱动系统,该系统包括驱动电路、控制算法与控制界面,测量了驱动电路的面积和功耗值,并进行了速度伺服实验。研究结果表明:驱动电路的面积减小到仅为8.2 cm2,可以将其直接装入电机中;驱动系统的静态功耗和动态功耗分别为0.24 W和0.5 W,满足水下作业时的低功耗需求;电机装入操作臂时,给定120 r/min参考转速,电机能够在1 s内稳定,并准确地跟踪给定转速,完成水下作业任务。     

水下清洗机器人路径跟踪反演控制方法研究

针对海上鱼场网衣清洗问题,文中提出了一种水下清洗机器人的反演跟踪控制方法.首先对机器人的运动进行分析,建立了运动学、动力学模型.为了保证机器人在扰动环境下具有良好路径跟踪能力以实现对网箱的有序清洗,将控制系统分为三个子系统,分别定义了位置误差、速度误差、扰动估计误差及各自的李雅普诺夫函数,对每个子系统设计中间虚拟控制量...     

仿生水下机器人研究现状及其发展趋势

仿生水下机器人以其高度灵活性及逐渐智能化的特点,成为近年来机器人领域研究的热点。仿生水下机器人按照模仿水下生物的运动方式可分为:仿鱼水下机器人、仿多足爬行动物水下机器人和仿蠕虫水下机器人。文中具体地阐述了这三类中具有代表性的仿生水下机器人的特点。随着科学技术的发展,仿生水下机器人在智能材料制成的驱动装置、游动机理方面会不断地完善,在个体的智能化和群体的协作方面也会有很大的发展。     

两栖六足仿生机器人的水陆运动控制研究

两栖六足机器人不仅需应对崎岖地形对陆地爬行提出的挑战,还要解决机器人在水下灵活运动的控制问题。因此,本文首先提出了基于深度强化学习的崎岖地形运动控制方法。通过MuJoCo为机器人执行爬行任务构建交互环境,并采用近端策略优化(PPO)算法训练智能体使其获取适应于不同崎岖程度地形的控制策略。仿真数据表明,陆地控制策略可使机器人在平坦、轻度崎岖、重度崎岖3类地形上快速、稳定地完成前进任务。针对水下运动控制问题,本文通过分析机器人动力学模型将其分解为：采用视线法与PID控制器解决平面轨迹跟踪和深度控制问题。水下实验表明,机器人可在平面快速跟踪Sigmoid曲线且轨迹偏差不超过0.11 m。深度控制实验中,机器人可平稳到达指定深度且控制精度在0.02 m以内。     

水下滑翔机器人控制系统研究与开发

文章首先介绍了水下滑翔机器人的组成结构和工作原理,其次提出了水下滑翔机器人的控制系统方案,再次说明了控制系统软、硬件的设计与实现,最后完成了水下实验。实验结果证明控制系统设计合理,运行稳定,可以满足控制要求。     

基于关节限位的自治水下机器人机械手系统运动规划研究

对自治水下机器人搭载的四功能水下电动机械手进行了简要描述.考虑到自治水下机器人机械手系统的运动学冗余,将关节限位算法用于系统逆运动学求解,避免载体大幅度姿态变化.利用Matlab仿真表明该算法在解决系统冗余的同时有效的限制了关节位移.     

水下机器人清刷作业装置研究

结合机器人水下作业环境、机器人本体结构尺寸、清刷效果、驱动功率等因素,对机器人携带的水下清刷作业工具进行了动力学分析,建立了基于水下旋转运动的清洗刷具的力学模型,通过仿真和实验研究,为清刷装置的结构设计和驱动系统设计提供了依据。     

水下机器人电液驱动控制系统仿真设计

电液驱动控制系统是水下机器人动力系统中重要组成部分,文章系统地分析了其电液驱动控制系统的工作原理,然后对液压驱动装置进行了建模与分析.通过对滑阀的线性化流量方程和液压缸的流量方程的分析,得出了全方位推进器液压系统的动力机构模型,最后对速度放大系数、液压固有频率和阻尼比等参数对总体性能的影响进行了分析.     

水下机器人静水压力试验研究

研究水下机器人的静水压力试验方法和测试标准,设计了一套应用于水下机器人静水压力测试试验平台,能够满足静水压力的测试要求.同时对水下机器人的放置结构进行改进,方便机器人的投入和取出.该套测试实验平台采用模式实验舱进行静水压力实验的方法,设置包含照明系统、摄像系统、自动加泄压系统的测试系统.研究结果表明采用智能化模拟实验舱...     

上肢康复机器人控制系统设计

在传统治疗方法中主要由医务人员来辅助偏瘫患者完成康复训练,为减轻医务人员的劳动强度、提高康复训练的效果,基于阻抗控制方法为四自由度上肢康复机器人设计控制系统,实现康复机器人辅助患者完成康复训练。对控制方法进行分析后基于工业控制计算机搭建硬件平台,并分别对单关节运动、多关节连动进行理论分析、软件仿真,信号测试和样机实验。基于阻抗控制的上肢康复机器人控制系统能实现辅助患者完成沿规划轨迹的被动训练和跟随患者运动意识的主动训练。