基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计

为了提高机械臂位姿自动监视和控制能力,提出一种基于人机交互的机械臂位姿自动监视系统设计方法,系统设计包括机械臂的位姿自动控制算法设计和系统硬件设计两部分,采用粒子滤波位姿跟踪方法进行机械臂的动态定位位姿参数信息采集和融合处理,在动态和静态环境下,结合加速全局定位方法进行机械臂位姿自动监视的人机交互设计,构建机械臂人机交互的动态定位控制模型,采用自适应位姿跟踪方法实现对机械臂的位姿自动监视,通过捕捉未知目标的质量特性参数,实现机械臂的位姿自动监视和人机交互设计。通过DSP和嵌入式ARM实现对机械臂位姿自动监视系统的硬件设计。测试结果表明,采用该方法进行机械臂位姿自动监视的自动化水平较高,智能性较好,提高了机械臂的位姿自动监视和控制能力。     

人机交互课程创新实验——体感控制的机械臂

介绍人机交互课程的创新实验项目——体感控制的机械臂设计开发的关键技术和方法,阐述创新实验的具体设计过程,为体感控制技术更快从理论走向应用提供参考。     

基于手臂体感器与机械臂的人机交互系统设计

本文所设计的系统主要通过手臂体感器获取手臂的移动情况,利用信息捕捉加坐标转化的方法,转化为相应的指令传输到机械臂的系统中,使得机械臂能在非特殊情况下,按照手臂的运动轨迹做相应的运动.获取移动轨迹的途径由手臂体感器提供,并将之体现为三维空间中的坐标,使得机械臂的运动更加接近手臂的运动,为进一步的研究开发建立了基础.     

基于神经网络的机械臂的力控制方法

本文提出一种基于神经网络的力控制方法，由两个串联的神经网络构成机械臂的力控制器，其中一个网络用来学习机械臂本身的逆动力学系统，而另一网络用来学习未知的被接触环境的动力学特征，这种方法避免了困难的接触环境建模问题。一个 双连杆机械臂的力控制的仿真实验描述了种种方法的有效性。     

基于DSP的机械臂控制系统设计

介绍了机械臂的的基本结构、工作原理;然后重对DSP机械臂控制系统硬件电路进行了分析和研究,讨论了各个功能电路实现的功能以及工作原理;其次对速度闭环控制系统的软件部分进行了分析和设计,把系统软件分为几大功能模块,讨论了各功能模块的功能以及工作原理。     

生产线设备机械臂的自动控制方法

在传统的机械臂自动控制设计中,机械臂动力学模型的构建融合了滑动摩擦,导致机械臂的控制精度不足,为此,提出生产线设备机械臂自动控制方法。首先通过确定机械臂自由度传动,奠定整体的机械臂控制基调,然后在驱动元件的构建中选择伺服电机以带动机械臂传动,最后在摩擦力计算的基础上建立机械臂的动力学模型,实现生产线设备机械臂的自动控制。结果表明,该机械臂在X轴上的精度为95.48%,在Y轴上的控制精度为92.63%,具有较高的自动控制精度,可以运用到生产线设备的产品作业中。     

七自由度重载液压机械臂运动学仿真分析

针对7自由度重载液压机械臂,建立精确的重载液压机械臂系统运动学方程。利用Creo完成机械臂三维模型搭建。利用D-H参数法通过Matlab建立了机械臂的运动学模型,求解运动学方程完成了机械臂的正向运动学推导;通过蒙特卡洛法分析计算机械臂工作空间。为进一步研究动力学及运动精度控制提供依据。     

基于手势交互的机械臂轨迹示教系统

为了解决传统机械臂示教方式上手难度高、效率低、人机交互系统不友好的问题,结合机器视觉与神经网络,提出一种基于手势交互的机械臂轨迹示教系统.该系统通过机器视觉定位指尖位置,记录下指尖的运动轨迹并将其用于机械臂的轨迹示教;通过卷积神经网络识别静态手势,用于与机械臂进行如抓取、放置、开始示教等动作的人机交互.系统通过ROS(...     

重载下的柔性机械臂的动力学耦合特性

首先叙述基于有限元的具有柔性关节与柔性杆的机械壁动力学模型的建立与求解，然后对于机械臂柔性关节与柔性杆的耦合特性进行研究，结果表明，在重载的情况下，柔性关节与柔性杆的耦合效应不容忽视。     

机械臂负载移动性能与运动调控研究

工业的不断发展对机械臂的负载要求越来越高,而负载的增加会对机械臂末端的精度造成影响.本文以Franka七轴串联机械臂为对象,采用M-DH法和雅可比迭代法对其正、逆运动学展开分析;采用三次函数插值法进行关节空间的轨迹规划.基于拉格朗日方程建立了机械臂的动力学模型,并通过Admas和Simulink联合动力学仿真验证了动力学模型的有效性.最后基于定位控制,对末端位置误差收敛速率、负载质量、控制参数之间的关系展开研究.     

基于多传感器的机器人遥操作人机交互系统

为了增强机器人人机交互系统的自然性,提出了基于多种传感器的非接触式人机交互系统设计方案,系统通过检测操作者手部动作和手部位置姿态的变化实现机器人的遥操作。研制了肌电传感器,获取手臂上一对拮抗肌上的表面肌电信号,并以此来判断机器人操作者的部分手部动作;利用Kinect体感设备和惯性测量单元获取手臂三维位置和姿态角信息。通过网络将人手的动作及位置姿态发送至机器人控制系统,以完成对机器人的控制。系统综合多种传感器的优点,极大减小了传统接触式交互方式对操作者运动范围的限制,实现了自然交互,实验表明了其有效性。     

基于模糊神经的柔性臂变负载控制方法

基于奇异摄动将单连杆柔性机械臂动力学模型分解为慢、快变子系统,传统方法分别采用PD控制和最优控制能取得较好控制效果,但负载不确定时,控制效果并不理想.提出对于慢变子系统,采用模糊神经、PD控制相结合的控制方法,对于快变子系统,采用模糊神经、最优控制相结合的控制方法.当负载变化时,采用模糊神经控制器根据实际负载对PD参数及最优控制参数进行调整,达到更优的控制效果.分别采用传统方法及本文提出的改进方法在变负载条件下作了仿真实验,结果表明后者的控制效果明显优于前者.给出了慢、快变子系统模糊神经控制器在变负载条件下训练参数的获取方法.     

机械手控制的新数控方法

本文提出“离线插补编码——在线解码与控制”的新数控结构方案,把传统数控方案的在线控制功能改由软件离线地实现,而把整个动作过程用编码记录下来,最终通过解码实现在线控制。这样,主要功能由软件离线地实现,有较好的适应性和精度——速度特性;在线控制由解码器进行,动作速度可很高。本文以步进电机驱动的两关节机械手的线位控制为实际背景,描述了这种新的数控方法.     

空间机械臂在轨维修的视觉伺服操控策略

首先分析了空间机械臂/机械手系统在轨旋拧螺钉任务的尺寸链误差．为修正微重力环境和机械臂、模拟维修单机在轨安装导致的位姿偏差,特别是消除机械手抓取电动工具导致的随机误差影响,提出了航天员在轨标定电动工具位姿/全局相机测量电动工具位姿并引入机械臂进行视觉伺服的控制策略．设计了视觉伺服控制器,给出了该控制算法的收敛证明和稳定性分析．通过在轨实施,该策略实现了机械臂/机械手系统拧松螺钉时位姿误差不超过3 mm/2°的任务要求．     

基于深度强化学习的机械臂控制快速训练方法

人工智能在机器人控制中得到广泛应用,机器人控制算法也逐渐从模型驱动转变为数据驱动。深度强化学习算法可在复杂环境中感知并决策,能够解决高维度和连续状态空间下的机械臂控制问题。然而,目前深度强化学习中数据驱动的训练过程非常依赖计算机GPU算力,且训练时间成本较大。提出基于深度强化学习的先简化模型（2D模型）再复杂模型（3D模型）的机械臂控制快速训练方法。采用深度确定性策略梯度算法代替机械臂传统控制算法中的逆运动学解算方法,直接通过数据驱动的训练过程控制机械臂末端到达目标位置,从而减小训练时间成本。同时,对于状态向量和奖励函数形式,使用不同的设置方式。将最终训练得到的算法模型在真实机械臂上进行实现和验证,结果表明,其控制效果达到了分拣物品的应用要求,相比于直接在3D模型中的训练,能够缩短近52%的平均训练时长。     

基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统设计

针对目前提出的车间机械手智能防碰撞监测系统监测精准度低,防碰撞效果较差的问题,提出基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统。硬件系统引入自动调心装置,在机械手内部加入两个避碰开关,将避碰开关与报警器相连接,如果出现碰撞,则发出警报,引用JCQ1工作监测器与机械手串联,确定机械手的工作状态和动作次数。软件部分依据机械臂运动的特点,设置机械手双动式液压缸和臂架单活塞杆双动式液压缸,通过压力反馈计算活塞直径得到液压缸直径,判断最大流量,将判断结果与阈值进行对比,完成防碰撞软件监测。实验结果表明,基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统能够更加精准地控制机械手智能防碰撞监测数据,防碰撞控制精度较高,说明所设计系统能够有效实现间机械手智能防碰撞。     

基于RS232的人机交互控制系统开发

为了满足某变速桥试验台的人机交互控制需求,基于PLC+ PC机的测控系统集成开发的模式,依托RS232通信方式,实现了人机实时交互及试验过程的自动控制,详细介绍了RS232通信的实现和模式化的系统功能集成,为部件开发提供了有效的测试平台.     

基于多感知的空间机械手爪控制研究

对融合了视觉、滑觉、角位移等多种传感器的欠驱动空间机械手爪,研究其对不同形状、质地的物体实现自适应抓取控制。通过传感器反馈控制机械手运动、抓取力,提高机械手的自主能力。在抓取模式选择中,采用基于专家系统的抓取规划,根据物体不同的形状、尺寸选择不同的抓取模式;在抓取力控制中,通过由PVDF制作的滑觉传感器反馈,采用基于滑觉信号的模糊控制方法,对不同质地的物体选择不同的控制参数。通过实验研究验证基于多感知的控制方法对各种物体可以进行可靠的抓取。     

柔性空间机械臂的闭环方波序列控制

将“输入成形”方法加以推广,提出一种方波序列控制,并利用幅值调制的思想,提出了一种闭环方波序列控制方法,在保证无余振的前提下,实现了柔性空间机械臂的高精度机动控制,并对系统惯量不确定性具有较强的鲁棒性,理论和仿真结果表明,该方法是有效的。