一种基于气压传动的机械手及电气控制系统研究

针对传统工业自动化分拣效率低、成本高、人身安全难以保证等不足,提出了一种基于笛卡尔坐标式的气动码垛机器手系统设计策略。首先,根据实际需求分析了机械手工作流程,对机械手整体结构、气动回路系统、以及位置精确控制进行设计和计算;然后,结合主控器三菱PLC对控制系统伺服电机硬件选型、硬件接线、控制系统软件进行了设计;最后,利用软件MCGS设计了控制系统人机交互界面,并进行相关实验测试。实验数据结果表明该笛卡尔坐标式的气动码垛机器手结构及控制系统设计合理,能够达到预期效果。     

自动线机械手位置高速并联控制技术研究

为了提高自动线机械手的控制稳定性,需要进行机械手位置的高速并联调节控制。针对传统的反演控制算法存在输出误差大的问题,提出一种基于变结构比例-积分-微分(PID)模糊控制的自动线机械手位置高速并联控制算法。构建自动线机械手位置高速并联控制对象模型,进行控制约束参量分析,采用扩展卡尔曼滤波算法进行位置参数调节和融合处理,以提高参数的整定性,采用自适应的变结构模糊PID算法进行自动线机械手位置高速并联控制律设计,结合Lyapunov函数进行稳定性分析。实验结果表明,采用该算法进行自动线机械手控制稳定性较好,输出位置参数的误差较低,具有很好的控制稳健性。     

三自由度气动机械手关节控制系统设计研究

该文将前馈补偿极点配置自校正控制算法应用于三自由度气动机械手的关节控制,利用Lab—VIEW实时模块构造了机械手的关节控制系统,并以腰部的旋转位置系统为例进行了单关节控制的实验研究。实验研究表明,该控制系统具有较高的刚度和较好的动态性能,能够满足设计需要,并具有灵活的扩展性。     

基于气压传动的搬运机械手设计研究

为了适应新能源产业发展迅速及提高太阳能板生产效率,针对传统太阳能板生产效率低、自动生产技术不足,设计了一种基于PLC及气压传动技术的直角坐标式搬运机器手。首先,介绍了太阳能板生产流程,对搬运机械手的整体进行了设计,包括机械结构、电气元器件型号选择、气动回路设计、以及电气原理图设计安装。利用设计和安装完成的机械手系统进行了实验测试,测试结果表明:该码垛机械手及电气控制系统设计合理,能够实现太阳能板分拣功能,并达到实际生产要求。     

液压四足机器人单腿阀控缸位置自适应控制研究

针对传统液压四足机器人电液伺服阀控缸系统的非线性、参数时变性、控制误差大等问题,提出了一种基于位置闭环控制的模型参考自适应控制算法。以液压四足机器人为研究背景,介绍了单腿整体结构及组成;然后,建立液压四足机器人电液伺服阀控缸控制系统模型、传递函数,并设计模型参考自适应控制器;最后,结合AMESim-MATLAB软件搭建四足机器人电液伺服阀控缸系统的控制模型,并对搭建好的测试平台进行实验。实验表明基于电液位置伺服系统的液压四足机器人阀控缸位置控制系统模型的合理性,阀控缸位置跟踪效果好、响应速度快、误差小、鲁棒性强,验证了所设计的位置闭环控制的模型参考自适应控制算法的可行性。     

基于数控技术的电液龙门式机械手控制系统研究

鉴于现代化数字控制技术简称"数控技术",因传统现有自动化生产设备程度较低,该文结合PLC、液压技术、以及数控技术设计了一款自动化程度较高的电液龙门式码垛机器手。介绍了电液龙门式码垛机械手的基本结构和工作原理,重点设计并分析机械手液压回路、电气原理图、PLC梯形图及程序编写等,并利用西门子编程软件进行编程实验仿真。实验表明该码垛机械手及电气控制设计合理,能够实现预期的基本功能,并达到实际生产要求。     

PLC及气压传动在摆动机械手中的应用

为满足企业生产需求和提高生产效率,设计了一种基于气压传动和PLC自动化控制的多自由度码垛机械手控制系统。以PLC作为控制器,电磁阀、直流伺服电机、气压缸为辅助设备的控制方法,重点分析解了机械手组成、工作原理、气动回路以及组成的元部件。对控制机械手底座的旋转电机进行了PID控制,分析了不同PID参数对控制电机影响。最后,成功连接整个控制系统回路,实验验证了不同PID控制下机械手的工作性能。实验数据表明:该气动机械手控制系统设计合理,能够达到实际生产要求。     

基于DSP的AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统

在对AOD炉氧枪直线电机伺服控制系统数学模型进行研究的基础上,针对直线电机位置伺服控制系统要求有较好的位置跟踪性能的特点,提出了基于对象模型的位置前馈跟踪控制策略。研制出了基于数字信号处理器DSP的直线电机位置伺服控制系统,即位置环为数字控制,由DSP完成,用于实现位置前馈跟踪控制算法和较高的位置控制精度。实验结果:仿真曲线和实验曲线基本吻合。     

自动化生产线搬运机械手控制系统的设计研究

为满足工业生产要求和提高企业的生产的效率,设计了一种新型的工业生产线自动化搬运码垛机械手及控制系统。介绍了码垛机械手结构及检测柜平台的设计与安装、机械末端气动控制系统、电力控制系统。提出触摸屏作为上位机,以PLC作为控制器,三位五通换向电磁阀、伺服电机、气缸为驱动设备的电气机械手控制方法,重点讲解了气动回路、控制系统的硬件组成以及PID参数对控制伺服电机影响。最后,对整个电气控制系统回路进行调试和实验。实验数据表明:该电气控制系统设计合理,能够达到企业的生产要求。     

基于迭代学习的电液机械手末端轨迹跟踪控制研究

针对目前常见串联式机械手末端存在控制误差累计而导致末端控制精度较低,无法实现高精度位置伺服控制,使得末端轨迹跟踪控制较差等问题,该文借助迭代学习控制算法的优点,提出了一种基于迭代学习的电液机械手末端轨迹跟踪控制算法。首先,该文以型号为REbot-6R机械手为研究对象,建立机械手的三维模型和坐标,利用D-H坐标,建立REbot-6R机械手运动学模型;然后,设计了基于迭代学习的电液机械手末端轨迹跟踪控制器;最后,以REbot-6R机械手为对象搭建实验平台进行轨迹跟踪控制实验。实验结果表明了迭代学习算法能够很好的运用在REbot-6R机械手上,有效性地解决机械手末端轨迹跟踪控制较差等问题,提高了轨迹跟踪精度。     

无模型控制器在气缸压力控制系统中的应用研究

气动伺服系统存在纯时延、非线性、时变等特点,传统的控制策略(如PID控制)在解决非线性系统时效果不理想,因此提出一种无模型控制算法。此方法在被控对象结构复杂、参数时变时控制效果较好。首先对气动伺服系统进行建模,建模过程包括阀口流量、比例流量阀及缸内压力建立一个二阶模型;其次设计无模型自适应控制器(Model-Free Adaptive Controller,MFAC)用于气动伺服系统压力控制;最后利用LabWindows/CVI平台进行试验验证。结果表明,针对气动伺服系统设计的无模型控制器是有效的,相比于传统PID控制有更快的响应速度和更高的控制精度。     

数控机床位置控制中非线性PID控制器的设计

位置控制算法对数控机床的快速性、准确性和稳定性起着重要作用。传统PID控制器在数控机床位置控制中应用广泛,但存在诸多问题。在分析传统PID控制器原理及其缺陷的基础上,设计了一种非线性PID位置控制器,以位置偏差e为变参数,通过分析PID各环节的变化趋势特点设计各环节的非线性函数,从而建立一个非线性PID控制器模块。针对典型二阶、三阶数控进给系统的控制仿真表明:该非线性PID控制器在数控机床位置控制中比传统PID控制器有更好的动静态控制性能。     

基于S7-200 PLC的气动机械手控制系统设计

介绍了S7-200系列PLC在气动机械手控制中的应用,设计了气动控制回路、PLC控制系统、触摸屏控制界面,详细分析了PLC控制程序。实践表明,该气动机械手系统结构简单、运行平稳、可扩展性强,明显优于传统继电控制系统。     

Fuzzy Torque Control of the Bionic Flexible Manipulator Actuated by Pneumatic Muscle Actuators

A bionic flexible manipulator driven by pneumatic muscle actuator(PMA) can better reflect the flexibility of the mechanism.Current research on PMA mainly focuses on the modeling and control strategy of the pneumatic manipulator system.Compared with traditional electro-hydraulic actuators,the structure of PMA is simple but possesses strong nonlinearity and flexibility,which leads to the difficulty in improving the control accuracy.In this paper,the configuration design of a bionic flexible manipulator is performed by human physiological map,the kinematic model of the mechanism is established,and the dynamics is analyzed by Lagrange method.A fuzzy torque control algorithm is designed based on the computed torque method,where the fuzzy control theory is applied.The hardware experimental system is established.Through the co-simulation contrast test on MATLAB and ADAMS,it is found that the fuzzy torque control algorithm has better tracking performance and higher tracking accuracy than the computed torque method,and is applied to the entity control test.The experimental results show that the fuzzy torque algorithm can better control the trajectory tracking movement of the bionic flexible manipulator.This research proposes a fuzzy torque control algorithm which can compensate the error more effectively,and possesses the preferred trajectory tracking performance.     

基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统

以提高机械手末端关节避障控制精准度为目的,提出一种基于机器视觉的机器人仿生机械手避障轨迹控制系统。以具有高灵敏性和主动性的控制器、伺服驱动器、无线通信器以及高网络带宽的传感监测器为硬件基础,采用机器视觉技术捕捉机械手关节动作。然后根据动力学原理建立避障位姿坐标系,代入关节动作数据计算其在坐标系中的位置。在定义控制范围的基础上,根据隶属度函数计算机械手在轨迹方向上夹角,并随机输出一个动态夹角变量。通过对变量值目标求导得出适配性最高的调节阈值,结合实际情况通过阈值调节实现精准控制。实验表明,该系统能够有效控制机械手末端关节避开障碍物达到指定目标位置,应用效果较好。     

五自由度电液伺服机械手运动控制系统研制

针对电液液伺服机械手在实际应用过程中存在运动精度低、运动平稳性差,控制模型存在非线性的问题,利用电液液伺服机械手具有负载能力强,能量密度大的优势,对机械手运动控制系统进行了研制。首先采用闭链矢量法对TCP进行了准确的位置矢量表示;其次,引入5阶B样条插值方法和改进型粒子群优化算法,得到了连续的TCP空间位移轨迹,实现了TCP位置的最优轨迹规划;最后,引入常规PID,IL-PID,NDI等控制策略,采用分级控制管理方案,实现了机械手各关节的运动控制,并利用5自由度电液伺服机械手进行了仿真和实际实验。研究结果表明:该运动控制系统能够准确地控制机械手在高负载,高精度要求下进行规定运动。     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

Assumed model feedforward sliding mode control for a wheeled mobile robot with 3-DOF manipulator systems

In this paper, a three wheeled mobile platform with a 3-DOF manipulator was designed and its dynamic model has been constructed and a Sliding mode control (SMC) with the kinematic control is designed to follow the designed position trajectory for a mobile manipulator. Next, an assumed dynamic model of each system is used to design sliding mode controller in order to replace the modelbased control and adaptive estimation for unknown dynamic parameters. The stability of the proposed control scheme has been proved by Lyapunov theory. The effectiveness and accuracy of the proposed algorithm has been verified by simulations and practical experiments for the developed mobile manipulator system. And the simulation and experimental results have been compared to those of traditional PID algorithm to show the superiority of the proposed algorithm.

     

基于模糊自整定PI与重复控制的气动伺服系统研究

针对气动位置伺服控制中的低精度、低刚度等问题,提出了一种重复补偿与模糊自整定PI相结合的复合控制方案。利用模糊控制器提高系统的动态性能和鲁棒性,通过重复控制器周期性地修正输出电压,以改善系统的稳态特性,实现优势互补,使系统获得良好的稳、动态性能。通过仿真试验表明,该控制算法容易实现,且能更好地提高气动伺服定位系统的跟踪精度,具有较强的实用性。     

气动位置控制系统分数阶控制器的设计与仿真

为了实现对气动伺服控制系统的准确位置控制，设计了气动伺服系统，根据系统的组成推导了其数学模型，并在此基础上进行线性化处理，计算出传递函数。继而设计了一种基于稳定裕度法整定参数的分数阶控制器，使用MATLAB的优化工具箱求解控制器参数并在Simulink中搭建分数阶控制器模型进行仿真分析。结果表明，使用稳定裕度法整定参数的分数阶控制器对气动伺服系统具有良好的控制效果，在系统参数发生较大变化时仍能达到理想的控制性能指标，系统仍具有良好的信号跟踪特性、强抗干扰能力和鲁棒性。实验测得采用分数阶控制器的气动伺服系统定位精度达到0.5 mm，系统具有较高的稳态精度。