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.     

柔性机械手关节角位置的控制

通过利用角位置和速度传感器检测的信息 ,实现对双连杆柔性机械手的控制。研究了柔性机械手角位置控制的方法、硬件组成和软件流程 ,并进行了实验验证。     

机械手的组成机构及其技术指标的确定

本文论述了工业机器人和机械手的机构组成，并讨论了工业机器人和机械手的工作空间、看管区域、位置函数、运动速度等技术指标的确定方法，为机器人和机械手的机构设计及创新提供了理论基础。     

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．     

拖拉机驾驶机器人设计及人机协作方法研究

针对农用拖拉机智能化程度低,以及现有的人工智能水平尚无法完全实现自主驾驶控制拖拉机等问题,本文设计一种基于人机协作的拖拉机驾驶机器人.拖拉机驾驶机器人可以对拖拉机进行快速、无损、智能化升级,其结构由转向控制机械手、换挡机械手、旋耕机升降控制机械手和踏板控制机械腿等组成.通过研究人机协作的控制方法,提出了人机协作介入准则和基于转向电机电流反馈扭矩检测的人机协作模式切换方法,研制了原理样机验证拖拉机驾驶机器人的可行性和人机协作控制策略的有效性,对促进精准农业,提高现代农业智能化装备水平具有重要的现实意义.     

机器人轴孔装配视觉伺服技术

目的研究轴孔装配在机器人生产过程中的关键技术,研究利用视觉伺服系统调整卡阻位置误差的方法,提高装配的精度.方法对机器人轴孔装配作业进行分析,并采用基于力/位置的控制方法.结果建立了工件重心位置与轴孔轴线的误差模型,从而推导出了机器人轴孔装配卡阻运动规律.结论视觉伺服技术和力/位置相结合控制方法,可以有效地提高机器人轴孔装配的精度和速度,从而提高轴孔装配的质量.     

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.     

基于神经网络的非驱动关节机械臂位置控制研究

提出了一种对具有非驱动关节机器人基于神经网络的位置开环控制方法,首先在驱动臂施加振动扰动,使非驱动臂达到稳定平衡点,再通过神经网络学习驱动臂与非驱动臂的运动关系,利用该关系实现了非驱动臂的任意位置开环控制,在此基础上,设计开发了具有非驱动关节的平面2自由度机械手,并且将该方法实际应用于该机械手模型进行了控制实验,试验结果表明,该方法是可行的,实现了非驱动臂的任意位置控制。     

基于速度补偿算法的多机器人编队控制研究

为解决传统领航-跟随算法在多机器人系统编队控制中算法复杂及普通编队控制律较难完成多机器人圆形编队的问题,通过对传统的领航-跟随算法进行改进,将多机器人的编队问题转化为机器人之间的跟踪控制问题,提出了一种基于位置信息的速度补偿算法,并将其用于多机器人编队.首先建立了速度补偿算法机器人编队控制模型,利用跟随机器人与虚拟机器...     

七自由度番茄收获机械手的轨迹规划与仿真

为了探究番茄果实串收获机械手的轨迹规划方法,以七自由度番茄收获机械手为研究对象,运用D-H法建立运动学模型,得到位置和速度的正、反解.采用多项式插值法、抛物线过渡的线性插值法、摆线运动法和B样条插值法,对关节约束条件下的机械手,从复位点到采摘点的运动进行关节空间轨迹规划与仿真试验.分析关节运动的位移、速度和加速度,对不同规划方法的关节最大速度进行定量分析.利用五次多项式法和摆线运动法,研究末端执行器的位移和速度. 结果表明,利用五次多项式插值法能够满足关节路径点的位移、速度和加速度边界条件,规划的关节运动轨迹连续平滑,关节最大速度较摆线运动法平均降低了6.25%,提高了机械安全性能,对应的末端执行器运动轨迹平滑,无跳变点.     

基于RBF神经网络的柔性机械臂位置控制

针对复杂的柔性机械臂位置控制问题,提出一种结合极点配置技术的自适应滑模控制方法。变结构滑模应用于柔性臂的刚性运动和弹性振动抑制的控制,极点配置用以设置滑模面的极点,以获得良好的动态响应特性。利用RBF网络自适应性学习系统不确定量的上界,神经网络的输出用于自适应修正控制律的切换增益。实例仿真结果表明,该控制方法能在对机械臂位置控制的同时有效地抑制柔性臂的弹性振动,对不确定参数具有鲁棒性。     

变负载条件下柔性臂自适应预整形振动控制

针对单连杆柔性臂负载发生变化的情况,提出克服柔性臂末端振动的在线自适应输入预整形（OAPCA）方法.该方法将柔性臂连杆角速度的变化看作2阶振动模态的组合,在线设计前馈脉冲预整形输入,脉冲的时间和幅值由模态频率和阻尼值计算得到.当系统振动频率随负载变化后,预整形器失去振动抑制作用,将前馈输入整形控制、比例积分（PD）控制及快速傅里叶变换（FFT）算法相结合,设计自适应整形器抑制柔性臂末端振动.理论上证明OAPCA方法的可行性,并对频率失配的情况进行鲁棒性能分析,进行仿真研究.结果表明,柔性臂OAPCA方法具有良好的末端振动抑制能力和关节角跟踪能力,能够有效解决变负载单模态振动控制问题.     

漂浮基空间机械臂的自适应控制方法

讨论了载体位置与姿态均不受控制情况下,漂浮基空间机器人系统的控制问题。结合系统动量守恒关系进行的运动学、动力学分析表明,可以得到一组与适当选择的惯性参数呈线性函数关系的、欠驱动形式的系统动力学方程。以此为基础,设计了系统参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法,该控制方案的优点在于,不需要反馈、测量漂浮基的位置、移动速度及移动加速度。     

可重构机械臂模糊神经补偿控制

由于可重构机械臂的动力学系统中存在大量的不确定性,导致PID等传统的控制器无法实现精确的位置控制。作者在基于精确模型PD控制的基础上,提出了模糊神经控制算法辨识补偿结构、非结构不确定性。通过模糊神经控制器融合了模糊逻辑和神经网络的各自优势,实现了可重构机械臂轨迹跟踪的有效的补偿控制。基于牛顿-欧拉的几何方法,推导了n连杆可重构机械臂的动力学方程,该方法相对于其他形式的动力学方程,计算量小、通用性强。最后以RRP(Revolute-Revolute-Prismatic)三连杆机械臂为例研究设计了可重构机械臂的控制器,并且通过仿真验证了算法对轨迹跟踪的有效性。     

新型三平移并联机构的工作空间和运动灵活度分析

文章通过位置逆解公式,描述了机构输入与输出速度关系的逆雅可比,对该并联机构作业空间和运动灵活性进行了分析,给出了一尺度参数下机构作业空间及运动灵活性的分布规律。分析表明,该机构具有几何形状规则的作业空间及较好的运动灵活性,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中。     

预设性能控制算法对机械臂运动控制的改进

PD控制是在工业生产过程控制中,应用比较广泛,结构最简单的控制策略之一。传统的PD控制侧重于控制系统的稳态性能,而对系统的动态性能（包括超调量和收敛速度等）控制不够,如果想要提高响应速度就会使超调量变大,加剧响应振荡;如果想要超调量小,可能又会使响应速度变慢。响应速度与超调量似乎是一对比较矛盾的性能参数,单纯使用传统的PD控制,很难做到提高响应速度的同时降低超调量。所谓预设性能控制,指的是控制误差的收敛速度及超调量满足预先设定的条件,同时把控制误差收敛到一个预先指定的比较小的区域内。本文将PD控制与预设性能控制相结合,利用简单的PD控制结构和以对数形式误差变换为基础的预设性能函数来设计机械臂运动控制器, 该控制器在设计的过程中可以预先设定稳态误差,而不像传统的PD控制器要通过多次的参数整定及调试后才能逐步减少控制误差。因此本文提出的控制算法设计过程比较简洁方便,具有比较精确的控制精度和比较快的响应速度,同时还能把超调量控制在合理的范围内。通过空间三关节机械臂的建模仿真分析,改进后的预设性能PD控制与传统PD控制相比较,响应速度提高了40%左右,超调量减少了10%左右。通过4自由度Dobot机械臂的样机实验分析,改进后的预设性能PD控制与传统PD控制相比较,响应速度提高了20%左右,超调量减少了5%左右,因此该算法对控制系统动态响应性能的改善是比较明显的。     

深潜救生艇水下对接机械手及其控制系统

介绍了深潜救生艇水下对接的捕捉机械手,提出了该机械手的作业策略,设计了捕捉机械手的位置／位置控制系统,给出了系统的硬件框图和软件设计要点。     

基于多轴运动控制器的二轴转台控制系统

为了实现二轴试验转台的控制系统,采用工业计算机为上位机,采用开放式多轴运动控制器为下位机,建立速度内环和位置外环的双闭环结构,分析了转台核心部件的选用原则和方法.针对转台运行中负载力矩的不确定性,利用多轴运动控制器的PLC程序实现转台状态信息的监控,提出了应用自适应PID控制技术动态调整PID控制器的比例、微分、积分参数.实验结果表明:它能够有效地抑制变负载对系统的影响,提高了转台的快速响应性能和跟随误差.     

Synchronous tracking control of 6-DOF hydraulic parallel manipulator using cascade control method

The synchronous tracking control problem of a hydraulic parallel manipulator with six degrees of freedom (DOF) is complicated since the inclusion of hydraulic elements increases the order of the system. To solve this problem, cascade control method with an inner/outer-loop control structure is used, which masks the hydraulic dynamics with the inner-loop so that the designed controller takes into account of both the mechanical dynamics and the hydraulic dynamics of the manipulator. Furthermore, a cross-coupling control approach is introduced to the synchronous tracking control of the manipulator. The position synchronization error is developed by considering motion synchronization between each actuator joint and its adjacent ones based on the synchronous goal. Then, with the feedback of both position error and synchronization error, the tracking is proven to guarantee that both the position errors and synchronization errors asymptotically converge to zero. Moreover, the effectiveness of the proposed approach is verified by the experimental results performed with a 6-DOF hydraulic parallel manipulator.