避免约束奇异的平动并联机器人设计方法

构造一种基于螺旋理论的空间机构综合方法,分析了并联机器人发生平台约束奇异的原因。利用三条支链对平台所提供的特殊正交约束,得到了一种彻底避免运动平台奇异的纯平动三自由度并联机器人。给出满足这一条件的所有结构组合,运动副组成类型和空间装配原则。最后,依据这一理论设计出2个新型三自由度并联机器人作为范例。     

用于四足机器人的并联弹性腿足关节设计与优化

为了提升四足机器人腿足的运动性能,设计一种具有并联弹性驱动器(Parallel Elastic Actuator, PEA)的腿足关节,通过模仿四足动物的肌腱作用原理,将拉簧并联在小腿连杆和大腿连杆之间,在膝关节处实现了并联弹性驱动,具有尺寸小、质量和惯量低的特点。建立了PEA膝关节的动力学模型,并借助该模型,在预设跟踪任务轨迹下,综合考虑峰值力矩、峰值功率和能量利用率,对拉簧的刚度系数进行多目标优化,得到全局最优的拉簧刚度为5 510 N/m。为了对比本PEA关节与电机直驱关节的性能,从仿真和实验两个方面进行验证。利用Gazebo机器人仿真环境,使用带有刚度的滑动副来实现PEA拉簧的效果,通过物理引擎模拟获取关节电机的输出力矩、输出功率、机械能耗;搭建PEA膝关节实验平台开展样机实验,获取膝关节电机的电源输入参数,如输入电流、输入功率、电源能耗。实验结果表明：PEA对比电机直驱关节,在0.5～2.0 s的轨迹周期下,电机输出方面可以减少峰值力矩40%～79%、峰值功率52%～89%和机械能损耗40%～89%,电机输入方面可以减少峰值电流46%～77%、峰值电功率43%～76%和电能损...     

并联机器人动力学与控制仿真研究

并联机器人控制问题一直以来都是一个开放领域,在这方面的研究还比较少.文中以6-UPS型Stewart平台为研究对象,利用牛顿-欧拉方法建立了并联机器人的动力学模型,并提出了基于控制法则的动力学分解方法,推导出并联机器人的控制率方程,设计了基于动力学模型的控制器.采用PID校正方法对并联机器人的轨迹进行跟踪,给出了运动平台做圆周运动时轨迹跟踪曲线,仿真实验结果表明,轨迹跟踪效果比较理想,控制方案是正确的.为进一步的并联机器人控制及性能改进奠定了良好的基础.     

水下编队航行机器人的前馈加反馈控制器设计

介绍了一种能够实现水下机器人编队的分布式控制方法。在基于跟随机和领航机间的相对运动模型上,首先设计了前馈控制器及其内部模型以补偿视为外部信号的领航机信息,然后利用反推法设计了反馈镇定控制器,同时还设计了能够观测所有误差信号的状态观测器以实现反馈控制。算例仿真表明了应用设计的编队控制律,各个水下机器人能够较快地形成希望的编队,并按希望编队队形稳定航行,仿真结果验证了此种控制方法的有效性。     

微装配机器人姿态调整的设计

针对微装配机器人在装配任务中末端执行器对装配姿态的要求,将姿态调整结构安装在三自由度微动平台机械手的末端,使原有的机械手在空间三自由度定位的基础上,实现俯仰,摇摆,旋转三自由度的姿态调整.工作区任意位置定位后,在不改变位置的基础上,可调整任意姿态.     

一种机器人轨迹跟踪的迭代学习控制方法

针对机器人轨迹跟踪问题,提出了一种带遗忘因子的迭代学习控制算法.给出了学习算法收敛的充分条件,该算法在不改变学习控制器结构的前提下,对要求跟踪的新的期望轨迹,利用系统的历史控制经验,合适地选择了初始控制输入,使系统的输出能尽快地收敛于新的期望轨迹,从而达到了改善系统跟踪性能的目的.仿真结果表明了该方案的有效性.     

可移动六自由度并联机构的位姿参数辨识及误差分析

针对可移动的空间六自由度并联机构的位姿辨识问题,通过测量多种位姿状态下运动平台上任意一个测量点的绝对坐标,构建运动学方程组并进行优化求解,实现了未知方位的并联机构位姿参数辨识以及测量点在动系中的坐标辨识,再根据测量点的目标位置,求解出各驱动杆的调整量,从而实现并联机构位姿的运动控制。采用Trust-Region Dogleg优化算法实现了冗余方程的求解,并且通过实验进行了验证。仿真和实验表明,对测量点坐标的辨识精度高于对并联机构自身位置的辨识精度。当并联机构自身运动误差不大于0.02 mm时,运用此方法并联机构在绝对坐标系中的定位误差能够控制在0.3 mm以内。     

新型四足并联军用机器人步态控制算法及仿真

在多关节步行机器人控制策略中,全部采用中央模式(CPG)网络进行控制的方法具有参数繁多、网络结构复杂的特点;机器人的工作环境通常多变且复杂,对机器人的灵活性和抗干扰能力提出了更高的要求,故仅采用单一的控制模式很难满足上述需求。针对上述问题,在机器人控制上把基于CPG的控制方法和基于虚拟模型的控制方法进行综合,对单腿为3-UPS机构的四足并联军用机器人设计了一种新型步态控制算法,用CPG完成机器人的基础步态,完成输入输出之间的非线性振荡器网络模型的搭建,并将模型的输出与关节电机的驱动力矩构成映射关系;再用虚拟模型生成行走时保持机器人平稳姿态所需要的足端虚拟力,并将足端虚拟力映射为关节驱动力矩。通过V-REP与MATLAB软件对该步态控制算法进行联合仿真实验。仿真结果表明：所提出的步态控制算法有效;新算法的优势在于简化控制网络的同时还能保证机器人在行走过程中拥有较强的灵活性和抗干扰能力,这种新型控制模式为四足并联军用机器人的步态控制提供了新的思路与方法。     

机器人技术在装甲车辆上的应用

机器人技术是实现战车无人化的一项重要技术.随着机器人技术的不断发展,自主式移动机器人技术应用在装甲车辆上将逐渐成为可能.这涉及到的诸多方面的研究成果有局部与全局导航方案的研究、基于感知的位置判断、障碍物的检测和避障的新方法以及多传感器信息融合等.阐述了机器人技术在装甲车辆上的应用,介绍了其相关技术,对装甲车无人化的现状及发展进行了概述.     

新型液压并联遥操纵手力反馈伺服控制研究

以一种新型六自由度液压并联力反馈遥操纵手为研究对象,以其输出力为控制目标,建立力控制系统数学模型,设计广义预测控制(GPC)系统实现六自由度遥操纵主手的控制。并搭建遥操纵实验台对其操作性能进行验证,实验结果表明,所设计的控制系统克服了系统参数不确定性、建模误差等不利因素的影响,获得了良好的动、静态响应特性。文中工作对液压伺服操纵手的控制研究有一定参考价值。     

基于变结构的水下航行体航行姿态控制系统设计方法

水下航行体在高速转弯时,由于俯仰、偏航和横滚3 个通道间存在较大的耦合,以及水 下海流的不确定性干扰等因素的影响,水下航行体的姿态控制难度较大,传统控制技术无法达到控 制目的。为了解决水下航行体姿态解耦控制的难题,通过水下航行体旋转动力学方程构建了水下 航行体姿态运动子系统状态方程,并应用变结构控制策略设计了水下航行体姿态控制器,理论推导 和仿真表明:所设计的控制器能够使得水下航行体姿态角稳定地跟踪指令航向角,并对海流干扰具 有强鲁棒性,实现了水下航行体姿态子系统间的解耦控制。     

Finite-time State Feedback Stabilization Method for a Class of Flexible Manipulators

Aimed at the finite-time stabilization problem of a class of flexible manipulators,a finite-time state feedback stabilization controller was proposed in this paper.Firstly,the nonlinear model of flexible manipulators was transformed into linear system through the exact state feedback linearization,and then using the finite time stabilization control method of the linear system,a finite-time state feedback stabilization controller was designed for the flexible manipulators.Furthermore,it was proved that all ...     

基于粒子群优化的伺服系统比例积分微分控制器设计方法

给出了 一种基于粒子群优化（PSO)算法的火炮伺服系统比例积分微分（PID)控制器优 化设计方法。定义了 ー个综合考虑火炮调转时间、上升时间、超调量、系统静态误差、等速跟踪误差 和正弦跟踪误差等动静态性能的指标函数,在给定的控制器参数空间进行组合优化搜索,可迅速求 得使性能指标优化函数极小化的ー组PID控制器参数。仿真結果表明该方法有效。     

提高飞行器结构件加工精度的通用误差补偿技术

随着航天技术的发展,特别是空间载人计划的实施,飞行器结构件朝着大化和高精度的方向发展,对飞行器结构提出了更高的精度要求和质量要求,以增强其运行的可靠性。传统加工精度控制方法,已很难满足生产实际不断提高的精度要求。     

一种舰炮液压元件综合检测方法

舰炮液压元件修后性能检测是液压系统中修的重要环节,也是修理质量的重要保证。针对某型舰炮中修液压元件检测存在手段缺乏和技术指标体系缺失的实际问题与实际困难,提出了一种由检测台控制液压泵站和各类液压元件检测台协同配合完成检测的综合检测方法。通过对检测方法和原理的分析研究,设计并研制了该型舰炮液压元件综合检测系统。实践证明：综合检测方法的成功实现,不仅满足了该型舰炮液压系统的中修需求,也为通用液压系统元件的检测提供了重要参考。     

导弹发射车主动控制悬架多ェ况减振研究

某车载导弹武器系统拟采用任意点无支撑发射方式，采用主动控制悬架可以使运输发射车重要部位同时满足导弹发射和机动状态的减振要求。对于发射和机动两种工况，分别应用最优控制和自适应控制理论设计控制器，并给出了作动器的切换策略。仿真计算显示该方法有较好的减振效果。     

一种基于混沌特性的网络流量改进预测算法

高速网络中网络流量具有自相似特征,这种自相似性特征和混沌现象的吸引子有着密切联系。基于相空间重构理论,用网络流量混沌时间序列重构与原网络动力系统等距同构的相空间,通过计算网络关联维数、Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数,证实网络流量具有混沌特性。分别采用基于Wolf原始算法和改进算法的最大Lyapunov指数方法,对网络流量进行了预测,并计算了最大可预报时间。仿真结果表明,基于Wolf改进算法的预测方法精度和可靠性高,从而为有效预防网络拥塞奠定了基础。     

一种光电跟踪平台共轴控制的目标运动滤波方法

目标运动估计是光电跟踪平台实现共轴控制的核心。针对目标运动的滤波精度问题,提出了基于灰色预测模型和卡尔曼理论的目标运动融合滤波方法。利用少量前几个时刻的目标运动数据实时在线建立灰色预测模型,替代标准卡尔曼滤波的目标状态预测方程,避免了需要预先假定目标运动数学模型而引起滤波误差的弊端。进一步对灰色模型预测值和融合滤波估计值的残差序列,构建残差在线预估模型;利用残差预测值对灰色预测模型进行实时修正,有效地提高了灰色模型的预测精度,改善了融合滤波的效果。仿真实验验证了灰色模型在目标运动预测中的有效性。实验结果表明：残差修正策略将灰色模型预测精度提高了60%;与其他滤波方法相比,提出的融合滤波方法具有更好的滤波效果及更准确的目标运动估计。     

一种动力舱灭火瓶按效能喷射控制方法

为解决长期困扰某型装备灭火领域的难题,提出一种灭火瓶喷射控制方法.分析灭火系统的组成和实现转换功能的难点,描述灭火瓶喷射控制方法的工作原理,分析给出一个可行的压力传感器转换值,并通过试验数据对其技术成熟度和经济性进行分析.结果表明:该方法是有效的,能快速采集到灭火瓶是否喷射的信息,较好解决转换功能实现过程中的时间定位难度,实现无停顿、无间隔、无延迟的持续灭火.