机械手臂智能角度控制方法研究

现阶段的机械手臂控制方法忽略了外部环境中动势能等不定性因素在机械手臂运行中的影响,致使机械手臂位姿不准确,定位精度低,自由度扩展性弱。本文对机械手臂智能角度控制方法进行了研究。通过对外部环境不定性参数进行分析建立数学模型转化动能与势能对机械手臂运动的影响,运用机械手臂各关节连杆坐标的位置矢量控制关节旋转角度,确定机械手臂灵活运动空间集合智能控制机械手臂的位姿。实验表明,本文方法使机械手臂自由度扩展能力提高,实现了机械手臂角度旋转的智能性。     

地震多功能辅助救援机器人运动学规划

基于D-H表示法的机器人双工作臂的运动学规划,建立了机械手臂运动能力与各影响因素关系的数学模型(即机器人机械手臂空间运动方程式),归纳出了机器人机械手臂空间运动与各影响因素关系的定量描述,提出了机器人机械手臂空间运动的设计理论和提高驱动能力的方法;建立了较完备的机器人行走机构和机械手臂运动系统的运动协调性和机器人自适应控制理论.通过运动学规划,使机器人能够更好地适用于各种地质条件、各种复杂的环境、各种需要高难度的工作强度,能够取得良好的使用效果.     

三自由度抓取机械手臂的复合模糊PID控制

由于三自由度机械手能在三维空间中完成升降、平移、旋转等基本指令,针对机械手臂在恶劣环境下的动作灵活性和控制精确性等问题,设计出了一种用于智能清洁小车的机械手样机硬件的三自由度抓取机械手臂,采用复合模糊PID控制以提高控制精度,使机械手臂可以达到准确位置,通过精确夹持障碍物,达到清除路障的目的。在构建三自由度结构及数学建摸的基础上,利用人工智能经验设计了结构合理的模糊PID复合控制器,通过仿真及实物模型实验验证技术方案的有效性,为机械手臂控制器的实际应用提供了理论依据。     

基于双目视觉的服务机器人仿人机械臂控制

机械臂逆运动学、目标识别与定位是服务机器人手臂控制中的关键技术.为了更好地与复杂多变的非结构化环境进行交互,提出一种应用于服务机器人平台的基于双目视觉的仿人机械臂控制方法.给出一种针对6自由度手臂的逆解算法,并采用基于双目视觉与颜色分割的目标识别方法.然后,根据识别出的目标三维坐标信息控制机械臂完成特定任务.本方法在家庭服务机器人上得到了验证.     

一种基于嵌入式平台的机械臂体感控制系统

针对传统机械臂控制方式复杂且效率低的问题,研制了一套惯性式动作捕捉的体感控制系统.该系统在用户手臂绑定多个节点,每个节点由加速度传感器、陀螺仪和磁通传感器组成.节点采集手臂运动数据发送到嵌入式系统,经过融合计算得到手臂运动状态,并最终得出机械臂舵机转动角度.在保证机械臂控制精度的前提下,针对嵌入式系统硬件条件采用了降低系统延迟的分状态数据融合方案.本系统在嵌入式平台上实现,降低了动作捕捉成本,提高了可移植性.测试结果表明,使用惯性式动作捕捉的机械臂体感控制系统动作响应延迟时间短、机械臂动作较平稳.     

机器人宇航员遥操作中手臂运动映射优化

建立了基于虚拟现实的机器人宇航员遥操作系统,使用运动跟踪器实现了手臂的直观准确的遥操作控制.针对机器人宇航员与人体结构存在一定差异的问题,对传统手臂遥操作的笛卡尔空间运动映射方法存在映射精度和手臂构型的差异进行了分析.在此基础上,提出了一种优化运动映射方法,该方法利用增量控制保证机械臂末端的映射精度,利用工作空间匹配保证手臂构型的一致性,从而实现了操作者直观准确地对机器人宇航员的遥操作.手臂构型和运动跟踪的仿真结果验证了该优化运动映射方法的有效性.     

双臂机器人避关节极限与避奇异位形优化研究

关节极限及机械手臂的奇异位形的限制,往往导致协调任务失败。通过对冗余双臂机器人的研究,利用冗余手臂的自运动特性并基于梯度投影法及奇异鲁棒性求逆法完成了冗余手臂的避关节极限及避奇异位形的优化。经过优化后获得了最优的关节位形,同时对双臂末端轨迹的误差进行了分析和控制,有效的降低了末端轨迹跟踪误差,使机械手臂的运动性能得到了明显的改善。最后通过仿真验证对比优化前后的结果可知此优化方法的可行性。为冗余双臂机器人协调控制方法的研究提供了条件。     

基于Udwadia和Kalaba方程的机械臂轨迹跟踪控制

针对机械臂轨迹跟踪控制问题,提出了一种新的控制方法。该方法建立在Udwadia和Kalaba方程的基础上,可以在不引入拉格郎日乘数等额外参数的情况下对约束系统的约束力进行求解。与传统方法不同,这里将机械系统的运动要求作为一种约束来看待,这种约束称为轨迹跟踪约束,为了满足该约束要求需要对系统施加一定的伺服约束力;利用Udwadia和Kalaba方程给出了伺服约束力的求解方法。在这种伺服约束概念的基础上,通过理论分析,提出了伺服约束下机械臂跟踪控制方法,并通过建立平面二自由度机械手臂动力学模型,给出了控制结构,并在假设机械手臂轨迹运动要求的基础上,通过Matlab语言仿真计算出需要的控制,并给出了仿真结果。仿真试验结果表明:在约束初始条件相容的情况下,利用该方法可以实时计算出机械臂操纵系统所需要的控制力矩,机械臂在该控制作用下各构件运动结果符合要求,机械臂末端轨迹很好地跟踪了系统要求的曲线,并具有较高的跟踪控制精度。     

基于ARM的婴幼儿催眠成长智能机器人设计

装置介绍了一种基于ARM的多种智能控制机械臂达到促进婴幼儿睡眠、心理健康成长和缓解母亲压力的效果,其结构由报警单元、烘干装置、机械臂仿真装置、摄像单元、温湿度及压力采集单元、光电传感器、婴儿床等组成。该装置由手机APP手动或自动的对六个舵机全方位的精准控制,使机械臂可以多姿态的运转并呈现仿真人手臂摇摆姿势的循环,机械臂外壳采用热感的慢回弹材料,高度仿真人手臂,为婴儿提供柔和真实的支撑。设计新颖、安全且性能强。     

基于Leap Motion的仿生机械臂交互控制系统研制

针对目前仿生机械臂控制系统在自然交互性和效率方面存在的问题,该文设计了一种基于Leap Motion体感技术的仿生机械臂控制系统。采用Leap Motion对操作者手部关键点空间坐标进行采集,提出了一种新型的手部姿态算法,将空间坐标转化为手部的角度参数,控制机械臂完成同步仿生运动。实验测试结果表明,该系统可实时控制机械臂较为准确地模拟人体手臂的大多数动作。     

机械手臂结构设计与其性能分析

机械手臂应用到机器人工业化操作中,具有工作空间大,灵活性好等优势,但同时,由于机械手臂的串联结构,驱动功率、能耗等范畴也存在一些问题。在这种结构模式下,关节处成为机器人末端负载的主要承受点。在操作过程中,机械臂的驱动功率、能耗方面也会有增加。对此,本文从机械手臂结构设计及其性能的角度进行分析,分别进行了结构设计、驱动能耗分析、刚度特性分析。     

四自由度采摘灵巧臂的结构设计及运动学分析

根据四自由度机械手臂应用于蔬果采摘的要求,提出一种坐标系优化法。先列出基于此坐标系的四自由度机械手臂运动学方程,并求得其正、逆解,然后求得末端执行器的位置、方向角度与机械手臂主动关节的关系;再利用动力学仿真软件ADAMS/VIEW对机械手臂的虚拟样机进行建模;最后,将运动学分析结果导入在MATLAB/Simulink搭建好的机器人力控制系统模型,进行联合仿真,得出运动轨迹、各个方向转角误差等仿真曲线。通过仿真验证了理论推导的正确性和方案的可行性,进一步证明本方案具有很好的运动特性。     

科技快讯

新型机械手臂我国台湾省劲力科技公司推出塑料机械手臂。该产品采用机械模组优化设计，为全中文微电脑操作控制。该手臂以大量模组生产和CNC（计算机数控）加工制成，质量稳定，零件互换性好。有8组模具固定使用程式及28组教导程式，使用者可视实际需要自行输入加工程序。这种机械手臂还有中线门感应和安全门感应，任何异常状况都可由手控器以中文显示原因，利于排除故障。采用20mm夹具设计，可适应不同类型的模具，并有特殊圆盘设计，能保证机械在使用中不会因震动而改变作业精密度。（台化）回应团保僵同回国上币一种具有保健功能的新型…     

柔性变截面滑移式机械手的控制

研究了柔性变截面滑移式机械手臂的控制。首先，基于有限元法导出系统的动力学方程，然后分别建立了两种控制方式的状态方程：１）以加速度和角加速度作为控制变量：２）以力和力矩作为控制变量。控制过程分为“粗控”和“精控”两步进行。“精控”过程采用线性二次型高斯控制。最后给出了数值模拟的结果。     

机械装置运动过程的数字式动态测量方法研究

提出一种针对运动的机械、液压装置的数字式动态测量方法。以通用的可编程中规模集成电路８２５３制成电路板，并采用ＰＣ总线，能与ＩＢＭ系列８０Ｘ８６计算机方便地接口。测试精度可达１０－４以上，响应很快，并能根据运动方向进行加、减计数；可用于机械、液压装置或机器人手臂的运动控制。     

基于FPGA的机器人正逆运动学算法实现

针对主-从式手术机器人在运动控制中的高速计算需求,利用FPGA技术构建了专用的机器人主-从手臂的运动学硬件模型,在微秒级的时间内实现了复杂的主机械臂模型正解和从机械臂模型逆解的计算,实际实验结果表明:由FPGA实现的机械臂正、逆运动学计算与理论计算结果相一致,计算误差能够满足系统的控制要求.该方案降低了机器人运动学算法的计算时间.     

一种头部姿态控制型智能机械臂装置

为了帮助部分残障人士提高生活自理能力,设计了一种姿态控制型智能机械臂装置.该装置的前端监测模块以STM32F103微处理器为核心,使用MPU6050传感器采集头部姿态数据,处理后经WiFi送出;装置的执行控制模块则以STM32F407微处理器为核心,以WiFi模块接收采集数据,控制机械臂做出相应动作;装置还可以通过手机App,实现由语音识别控制整个装置的启停,以及机械爪的开合等功能.装置的各模块都通过无线局域网互联互通,安装灵活方便.经实际测试可见,通过头部运动及语音指令,该装置能够控制机械臂准确完成对物体的抓取、移动及释放等动作,达到了模拟手臂基本功能的效果.     

新型机械手臂

我国台湾省劲力科技公司推出塑料机械手臂.该产品采用机械模组优化设计,为全中文微电脑操作控制.     

基于K60的交通指挥机械手臂设计

为了提高城市交通指挥工作效率和可靠性,提出一种基于K60单片机的交通指挥机械手臂设计,该机械手臂通过舵机和各种支架构成,具备两关节且每个关节能360度自由运动.采用K60单片机作为主控器,通过前端检测到的实际路口交通情况,自动摆出相应的指挥手势,协助交警指挥交通.该设计不仅可以高效率的完成指挥任务,还对智慧城市的交通建设有着重要的意义.     

单连杆弹性手臂模型及其控制

本文介绍了单连杆弹性手臂的模型及控制方法，通过系统辨识得到系统模型，在此基础上进行控制，可使单连杆弹性手臂起，制动阶段弹性连杆的振动得到有效的抑制。