Dynamic surface control-backstepping based impedance control for 5-DOF flexible joint robots

A new impedance controller based on the dynamic surface control-backstepping technique to actualize the anticipant dynamic relationship between the motion of end-effector and the external torques was presented. Comparing with the traditional backstepping method that has “explosion of terms” problem, the new proposed control system is a combination of the dynamic surface control technique and the backstepping. The dynamic surface control (DSC) technique can resolve the “explosion of terms” problem that is caused by differential coefficient calculation in the model, and the problem can bring a complexity that will cause the backstepping method hardly to be applied to the practical application, especially to the multi-joint robot. Finally, the validity of the method was proved in the laboratory environment that was set up on the 5-DOF (degree of freedom) flexible joint robot. Tracking errors of DSC-backstepping impedance control that were 2.0 and 1.5 mm are better than those of backstepping impedance control which were 3.5 and 2.5 mm in directions X, Y in free space, respectively. And the anticipant Cartesian impedance behavior and compliant behavior were achieved successfully as depicted theoretically.     

基于霍夫圆检测的标志物多图像特征定位方法

针对霍夫圆变换对圆检测的不稳定、正确率低、准确度不高的缺点,提出一种基于霍夫圆检测的标志物多图像特征精确定位方法,实现对标志物空间位置地精确获取.用霍夫圆变换对图像初步检测,获取包含标志物的候选区域;利用颜色特征对候选区域筛选,去除虚假霍夫圆区域;再利用圆的自相似性和对称性,计算轮廓形心获取标志物中心位置;最后通过深度图像与彩色图像匹配的方法获取标志物的空间坐标.实验结果表明,上述方法不仅提高了获取标志物位置的精度,还降低了标志物倾斜变形对位置提取的影响.获取的标志物空间坐标可用于控制执行机构运动,为之后功能扩展奠定了基础.     

植物型缓蚀剂的研制及应用

用直接浸泡--回流法从绿茶茶叶和米糠中提取了两种缓蚀剂TL和BR。利用失重法研究了缓蚀剂TL和BR浓度、介质酸度和腐蚀时间对碳钢的缓蚀作用的影响，以及TL、BR分别与六次甲基四胺(CN)复配后的缓蚀效果，并探讨了TL、BR的缓蚀机理。失重试验和极化曲线测试结果表明：缓蚀剂TL和BR对碳钢具有良好的缓蚀作用，属于阴极型缓蚀剂。     

基于DSP/FPGA的反步法阻抗控制柔性关节机械臂

针对柔性关节机械臂与环境接触时的柔顺控制问题,提出一种反步法阻抗控制方法,并基于李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的稳定性.该方法是在建立柔性关节机器人模型的基础上,将李雅普诺夫函数选取与控制器设计相结合的一种回归设计方法.它从系统的最低阶次微分方程开始,逐步设计满足要求的虚拟控制,最终设计出真正的控制器.轨迹跟踪和阻抗控制实验结果表明,该方法是有效而可行的.     

双油路汽车防盗控制器的研究

设计了一种双出油口汽车发动机油路控制阀:出油口1实现对油路的开关控制,阀芯锁定机构可以避免防盗器控制系统掉电造成发动机熄火后重新启动时再次输入密码的麻烦;出油口2实现对发动机进油量的伺服控制,以便于实现对车辆的定速巡航控制。利用单片机设计了基于密码控制的油路控制阀驱动系统,只有在输入正确的密码后,才能打开汽车发动机进油油路上的控制阀,确保油泵与汽车发动机之间的油路畅通,从而实现汽车的防盗。油路控制阀及其驱动系统构成了汽车防盗控制器控制器该还设计有报警模块,当连续输入错误密码超过一定次数后,系统将自动启动报警系统。在分析经出油口2流入发动机的燃油流量-电机转角模型后,开发了智能控制程序,利用系统检测的速度传感器信号实现对发动机进油量的伺服控制。最后对油路控制阀的控制系统进行仿真试验研究,结果表明该密码控制系统能很好地实现设计的功能,具有很好的防盗作用。     

压电驱动电源快速放电回路的研究

为提高压电陶瓷驱动的高压精密微流量阀的频响及微流量输出控制精度,针对压电陶瓷驱动电源不能在断电后将压电陶瓷中的极化电荷迅速释放的缺点,该文在研究压电陶瓷驱动电源的过程中,设计并实现了一种新型快速放电回路,在驱动信号切断后,可快速对压电陶瓷进行放电,使其恢复初始状态,且其放电时间达到毫秒级.在完成快速放电同路特性仿真的基础上,利用所设计的压电陶瓷驱动电源及快速放电同路,对8 mm×8 mm×20 mm、电容为2.3 μF的压电陶瓷进行了驱动与快速放电试验测试,结果表明,该电源的快速放电特性,可有效提高压电驱动微流量阀流量的控制精度及流量阀的频率响应特性.     

基于DSP/FPGA的模块化柔性关节轻型机械臂

介绍了模块化柔性关节轻型机械臂的机械系统设计、传感器系统设计以及电气系统设计.整个机械结构设计与电气设计实现了机械臂的轻型化,提高了其负载/自重比.针对关节柔性的存在,给控制带来的巨大挑战,设计了基于DSP/FPGA的硬件结构,用来实现柔性关节轻型机械臂的实时控制与柔顺控制.     

无汞纸板电池低温点蚀的研究

对R6无汞纸板电池进行了封口实验、氧气气氛实验和真空包装实验.对电池的开路电压变化分析和解剖研究的结果表明:封口不严导致氧气侵入电池,是造成低温点蚀的重要原因.     

装配生产线仿真与优化技术研究

针对装配生产线的优化问题,首先阐述生产线仿真基本步骤及ECRS分析和操作分析等两种最常用的优化技术作为全文的理论基础。随后以某装配生产线为研究对象,基于FlexSim仿真软件进行了装配线建模并分析指出瓶颈在于铁框的装夹工序。由此结合作业流程优化和增加工位两个角度,提出了一套针对性的优化方案,最后再次应用FlexSim仿真加以有效性和可行性验证。仿真实验结果表明,该优化方案的实施可大幅提升目标装配线的生产效率,对于类似制造系统或物流系统的建模和优化,也具备良好的借鉴意义。     

基于Fluent软件的恒温出水混水阀模拟

在设计恒温出水混水阀阀体模型的基础上,采用k-e双方程湍流模型,应用计算流体力学软件Fluent对恒温阀流场进行了数值模拟,得到默认边界条件下恒温阀压力、温度及速度场的分布情况,分析了冷热水入口压强、水力直径和温度对温水出口参数的影响,用恒温阀样机进行实验测试. 结果显示,入口压强增加100倍,出口流量随之增加10倍;热水入口温度增加5℃,温水出口温度随之增加1.3℃. 模拟与实验结果基本吻合,证明了理论研究的正确性,同时为改进对恒温阀的设计奠定了基础.