水下作业机械手遥操作实验系统的研究

水下机器人在恶劣的工作条件下作业,对其采脾先进的控制技术具有十分重要的意义。针对SI－WR－Ⅱ水下机械手样机,开展了主从遥操作控制系统的研究,并实现了基于操纵杆的控制。     

水下机器人-机械手系统末端执行器固定时间轨迹跟踪控制

针对四自由度水下机器人搭载二自由度机械臂的水下机器人-机械手系统,设计一种基于固定时间扰动观测器的积分滑模控制方法.利用固定时间特性,设计固定时间扰动观测器实现对未建模动态与外部扰动的观测,并设计了一种基于积分滑模的固定时间轨迹跟踪控制策略.仿真研究表明,设计的控制方法可在固定时间内使水下机器人-机械手系统末端执行器精...     

水下机器人-机械手系统自适应抗扰控制方法

针对开架式水下机器人在其作业过程中易受到脐带缆、机械手和海流等扰动影响的问题,为减小改扰动对艇体姿态的影响,文中对开架式水下机器人设计了一种基于模型的自适应抗扰控制方法,并分别对脐带缆和机械手引起的扰动进行了建模分析,具体建立了一种以全局运动学控制环和扰动力补偿项为主的自适应抗扰控制.在SY-Ⅱ开架式水下机器人平台上进行了S面控制和自适应抗扰控制的对比实验.结果表明,脐带缆和机械手的扰动力会对水下机器人的姿态产生较大影响,通过对扰动力的实时估算和补偿,在定深定向、轨迹跟踪实验中,基于模型的抗扰控制方法表现出更高的控制精度,在姿态保持实验中,与S面控制方法相比,自适应抗扰控制展现了较好的鲁棒性,系统轨迹更平稳,具有更强的稳定性.     

SIWR—Ⅱ型水下机械手控制特性及误差分析

本文分析了SIWR-Ⅱ型水下作业机械手动力机构的传递函数、零位特性及静态特性,最后分析计算了SIWR-Ⅱ型水下机械手稳态负载误差.     

水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展

 随着水下作业要求的增加以及软体机器人技术的发展,水下软体机器人的研究成为水下机器人的一个前沿方向。用人工肌肉实现驱动控制并能实现仿生运动的水下软体机器人成为相关领域的研究热点。本文介绍现有水下软体机器人中7类人工肌肉驱动方式,再根据水下软体机器人推进形式,按5种仿生运动形式介绍了现有的水下软体机器人,最后展望了水下软体机器人未来在水下勘探的应用前景。     

水下无人航行器机械手系统动力学建模与协调运动轨迹优化

针对水下无人航行器和机械手系统,研究了动力学建模与协调运动的轨迹优化技术.基于水下无人航行器和机械手系统的运动学模型,使用Newton-Eulerian方法反向递推得到系统的动力学模型,系统分析了恢复力矩和耦合作用力,并以动力学模型为基础,通过对偶原理结合遗传算法建立了水下无人航行器和机械手系统协调运动的轨迹优化算法.仿真结果表明,在没有协调运动轨迹优化和航行器姿态控制的情况下,手臂的俯仰和摆动对航行器产生比较大的影响,所建立的协调运动轨迹优化算法通过航行器和机械手协调运动较大地减小了作业过程中恢复力矩对航行器的作用,使得航行器具有更多的控制力保持作业中的姿态并应付外界扰动,通过和微粒群算法的比较证明了该算法的优越性.     

面向作业任务的AUV用自主式机械手结构设计

论述了研制的自主作业水下机械手的总体、结构设计特点和主要性能技术指标.机械手装备于自主式潜水器(AUV)上,具有五个自由度,直流力矩电机驱动,最大作业水深为100m.机械手具有结构轻巧、运动传递精确、手爪可更换和被动柔顺功能等特点.可在计算机控制下面向对象自主作业.讨论了机械手的运动学计算、计算机仿真和调试试验情况.     

高压电缆移动作业机器人机械手双闭环自主定位控制

为提高高压输电线路移动作业机器人作业过程的自动化程度及作业效率,在电磁传感器定位作业区的基础上,提出了一种基于BP网络和视觉伺服相结合的移动作业机器人机械手双闭环自主定位控制方法,并设计了双闭环定位控制系统,其中一个闭环采用BP网络求解机械手的逆运动学实现机械手的粗定位,另一个闭环通过视觉伺服获取特征参数实现机械手的精定位,通过粗定位和精定位相结合的方式实现作业机械手与作业对象的自主精准定位与对接控制.仿真实验将作业机械手与螺栓螺母的对准运动控制过程分解为X,Y,Z 3个方向的定位控制,通过控制算法的调节,3个方向的误差以较快的速度和较高的精度收敛到理想值,并且算法对于不同线路参数结构的引流板具有较强的适应性,满足了特种作业机器人控制实时性、稳定性及对于不同线路结构的自适应性的设计要求.通过引流板螺栓紧固现场作业试验验证了本文所提出方法的有效性和工程实用性.      

智能机械手的研制

智能机械手是水下机器人的辅助设备.当机器人发现水中目标后,将智能机械手移到距目标1m范围内停下,并给智能机械手下达工作命令.当它接到命今后,马上启动机械手的手臂在270°的扇面区域内搜索目标.当手臂碰到目标则停,同时命令手臂上停在两端的手指向中间相对运动,搜索目标.哪个碰动目标,哪个先停,直至两手指都抓到目标,智能机械手向主控制机发出抓到目标的回答.没有抓到目标,各自回归初始位置,向主控机回答没有抓到目标,等待主控机命令.     

HOV水下机械手运动学和动力学建模研究

本文对"蛟龙号"载人潜水器的机械手进行了运动学和动力学建模研究.首先,针对潜水器作业的需要,分别对HOV机械手进行了正运动学、逆运动学建模分析;然后,结合所建立的运动学模型,利用MATLAB的robotic toolbox工具箱进行正运动仿真计算和机械手末端轨迹仿真,验证了模型的正确性;最后,采用拉格朗日方法对HOV水下机械手进行了动力学建模,重点考虑了潜水器运动对机械手运动学和动力学的耦合作用,并对耦合作用关系进行了建模推导.采用Simulink模块,搭建了动力学模型结构,并加入了运动学模块,对各模块自编程序,实现了对水下机械手动力学和运动学模型的仿真.     

柔性宏/微空间机械手系统的误差补偿

利用一个柔性宏 /微机械手空间机器人结构 ,即在一台大型的柔性宏机械手的末端安装一台小型的微机械手 ,以提高柔性空间机器人的作业精度。基于机器人摄动理论和正、逆运动学理论 ,推导利用微机械手的快速和精密运动消除柔性宏 /微机械手误差的补偿原理。仿真结果表明补偿前 ,宏 /微机械手末端点因弹性杆件变形引起的在 x方向的最大误差近 6 m m,在 y方向的最大误差近 8m m,采用所提出的方法进行补偿后 ,末端误差几乎为零。所提出的误差补偿方法能够有效地提高机器人末端点的定位和跟踪作业精度     

工作机器人

发明一种能听从指挥、代替人类从事各种危险而繁重工作的机器人,是人们很久以来的梦想。1954年,美国麻省理工学院的乔治·丹佛尔成功研制出世界上第一台可编程的机器人实验装置——机械手后,水下机器人、工程机器     

水下机器人行动规划系统通过技术鉴定

我院承担的“水下机器人行动规划的研究”课题,于今年9月13日在我院通过了由中国船舶总公司军工局主持的鉴定.水下机器人副总设计师华克强同志作了行动规划系统技术报告.三维空间的路径规划是机器人规划研究中的突出难点.课题组在规划方法和规划器研究方面有重大突破.该系统采用递阶分散的总体结构,将路径规划、性能评价及实时显示、预测仿真、综合管理和控制指令产生、位置测量、环境信息处理等子系统,以及中央存贮器联机成网,形成上层网络.下层网络采用位总线结构.该系统构思新颖。结构合理.鉴定委员会委员和与会代表认真地听取了报告,并参观了演示.     

凿岩机器人的车体定位

凿岩机器人作业前必须首先确定车体的空间位置．作者在机器人运动学研究的基础上,提出了车体定位的方案,以隧道激光束为基准,通过齐次坐标变换,建立了凿岩机器人车体坐标系与隧道断面绝对坐标系关系的数学模型,并编写了快速求解程序,使在理想断面上设计的爆破孔的位姿方便、快速地变换成机械手各个关节的变量,实现机械手在运动空间的定位,为凿岩机器人的实用化研究打下了良好的基础     

基于VC和3D建模的关节型机器人仿真技术

首先介绍了机器人技术中关节型机器人(即机械手)的技术,又介绍了三维图形处理技术,最后介绍了VC 环境下的三维机械手建模技术和实时控制方式,并给出一个具体实例.     

面向作业任务的AUV用自主式机械手结构设计

论述了研制的自主作业水下机械手的总体、结构设计特点和主要性能技术指标。机械手装备于自主式潜水器（ＡＵＶ）上,具有五个自由度,直流力矩电机驱动,最大作业水深为１００ｍ。机械手具有结构轻巧、运动传递精确、手爪可更换和被动柔顺功能等特点,可在计算机控制下面向对象自主作业。讨论了机械手的运动学计算、计算机仿真和调试试验情况。     

高压线路四臂移动作业机器人BP网络联动控制

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空、高压危险的不足设计了一种四臂移动作业机器人.为提高作业效率,提出了基于BP神经网络的机器人双臂联动控制算法,将机器人的联动抽象为轨迹跟踪控制问题.在Matlab环境下对机械手末端从3个方向进行了位姿跟踪仿真分析,最后在实际线路上进行机器人带电拧紧引流板螺栓试验.仿真分析和现场试验都验证了四臂移动作业机器人联动控制方法可行有效且具有较强的工程实用性,达到了提高作业效率的设计要求.     

“基于摩擦叠焊的水下结构物修复系统关键技术研究”课题技术总结

为了保障海洋油气安全开发,解决水下结构物维修作业的关键技术问题,该课题拟开展能够适应水下环境的摩擦叠焊修复关键技术研究。该年度完成了水下摩擦叠焊原理样机研制工作,并开发了相应的焊接工艺。此外,还对原理样机的水下作业场景进行了仿真模拟技术研究。     

水下船体清刷、检测机器人样机研制

水下船体表面检修作业机器人主要是在水下环境中的吸附，移动及作业性能三大关键技术，通过对这三项技术的攻关实现向产品化的过渡。主要技术经济指标：吸附方式：磁吸附；移动速度：2-8m/min；负重能力：40kg；工作水深；20m；作业能力：多功能（可携带作业工具和检测设备）。     

输电线路带电作业机器人机械手RBF神经网络控制

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路耐张跳线引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空高压危险设计了一种双臂、双机械手的螺栓紧固带电作业机器人.在整个作业过程中着重对螺栓拧紧的关键问题进行了理论分析,建立了螺栓拧紧过程控制的RBF神经网络模型.将机器人的螺栓拧紧过程抽象为神经网络的非线性逼近控制问题,提出了基于RBF神经网络的机器人螺栓拧紧状态监测控制方法.最后带电作业试验结果显示经过该控制方法机器人拧紧的螺栓联接可靠性增强,验证了所提出方法具有较强的工程实用性,同时进一步提高了作业效率、作业安全性及作业可操作性.