主操作手重力补偿下的时延控制

针对自主研制的应用于外科手术的三维力反馈型主操作手的重力补偿问题,对主操作端控制中产生的时延进行深入分析,利用多线程、多事件技术尽可能降低主操作端的时间时延。通过矢量分析的方法得到电机为平衡位置机构静力平衡所需的输出力矩。分别在ADMAS和MATLAB环境下,进行仿真对比分析。仿真结果验证了建立的系统动力学模型的正确性。该重力补偿方法可以满足主操作手的重力平衡要求。     

基于MATLAB的主操作手运动学分析及仿真

为实现对泌尿外科微创手术机器人的远程操作,给出一种用于位姿定位的主操作手结构.首先,根据手术任务确定主操作手的运动形式和自由度;其次,采用改进的D-H法建立主操作手的运动学模型,分析其正、逆运动学和轨迹规划问题;最后,运用MATLAB软件对其进行运动学建模和仿真,得到主操作手的关节位移、关节速度、关节加速度随时间的变化曲线.结果验证了运动学模型的正确性和主操作手参数设计的合理性,为主操作手的进一步研制提供了理论基础.     

基于人手遥控学习的旋翼飞行机器人控制研究

传统旋翼飞行机器人控制方法首先需要建立本体的动力学模型,然后根据该模型进行控制器设计。但由于旋翼飞行机器人系统具有强非线性,很难得到精确模型,因此增加了控制器的设计难度。本文以人的遥控过程为研究对象分析熟练操作手和不熟练操作手两类人进行操作的过程,分别设计了可反映操作手能力水平的熟练控制器和不熟练控制器,通过分析比较建立了具有熟练操作手特点的旋翼飞行机器人单通道PD控制系统。仿真实验表明,该控制器可以使旋翼飞行机器人在悬停、前飞和侧飞3种状态下实现姿态稳定控制。     

基于MPS的操作手单元控制系统的设计

文中首先分析了操作手单元的结构与功能、气动控制回路,然后设计出该单元的控制任务,分配了PLC输入输出地址,进而编写流程图和梯形图程序,最后上机调试,验证了基于MPS的操作手单元控制系统设计的可行性。     

基于心率遥测的某单人单机系统操作手心理分析

本文结合某单人单机系统操作手作业的心率遥测实验,梳理总结了操作手在不同环境中的心理特点,认真剖析了不同作业环境对操作手心理的影响因素,提出了加强操作手心理训练的针对性对策。本文对增强某单人单机系统操作手心理素质、推动该型装备作战效能发挥具有一定实践应用价值。     

具有交互夹持力感觉的主从触感装置

面向血管显微外科手术，研究开发了一套具有交互夹持力感觉的主从触感装置．提出了主操作手的基本设计原则，并应用可操作性基本原理与方法进行机构构型综合，设计了主操作手的夹持力感觉装置；建立了主操作手的多体动力学模型，对运动过程中各关节动态特性进行仿真验证；基于夹持力的数学模型，分析了手指系统在不同模式下夹持力与运动关系．对整套系统进行性能测试与动物实验研究．实验结果表明：主操作手基于可操作性原理的综合构型具有较好的动力学特性，适合医生操作；手指的夹持力与两弹簧的弹力差成正比；该装置能够实现主从操作下的交互夹持力感觉．     

两指并联微操作手的动力学建模及仿真分析

设计一种由直线超声电机驱动的两指并联微操作手,建立其刚柔耦合动力学模型,并进行仿真分析.采用分支结构建模法,将微操作手分为1个圆盘手指子系统和3个对称的运动链子系统,分别推导其动能和势能,利用拉格朗日方程对微操作手进行动力学建模.构建微操作手的刚柔耦合仿真模型,由反向和向前动力学仿真计算得到电机输入和手指操作末端的位移、速度响应参数,对于验证微操作手输入与输出之间的理论关系以及运行的可实用性均有重要的指导意义.     

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。     

基于神经网络逆系统方法的机器人柔顺性控制

提出了一种机器人柔顺性控制算法 ,在未知机器人精确数学模型的情况下 ,通过构建一个ANN二阶逆系统 ,并级联ANN与机械手 ,实现机器人位置系统的线性解耦 .在此基础上 ,针对已解耦位置系统 ,通过本文提出的基于目标阻抗的控制算法调节机器人手臂的阻抗 ,从而实现机器人的柔顺性控制 .还介绍了机器人柔顺性控制实验平台的建立与组成 .基于两杆操作手的实验结果证明该方法具有良好的解耦和位置跟踪性能 ,仿真结果表明本方法可实现有效的柔顺性控制 .     

机器人操作手的力传递灵活性测度

根据向量系的广义相关性理论,提出了向量系的总体相关性及相对相关性测度指标,并应用这一测度指标,研究了机器人操作手的力传递灵活性,提出了力传递灵活性的测度理论;最后,运用这一理论,确定了机器人操作手的最佳传力位姿.     

基于高斯RBF神经网络的可伸缩机械臂系统动态建模与仿真

设计了一种新的多模块机器人机械臂系统,该机械臂的每个模块具有可伸缩杆和旋转节两部分.为了进行有效控制,给出了系统的解析公式和机械臂自适应控制的相关技术.使用高斯函数的RBF神经网络对系统的动态方程参数进行了估计,使用李亚普诺夫稳定性分析确定神经网络权重的自适应修正规则,并给出了相应的自适应控制器模型.对该机械臂系统的控制进行了计算机仿真分析,结果表明:该方法在响应时间和控制精度方面都有提高,并且在有负载等非线性事件突然干扰的情况下亦能进行有效控制.     

一种新型两自由度高速并联机械手的尺度综合

对含被动支链的两自由度平动并联机构的概念设计进行了研究,归纳了被动支链的几种可能构型.运用螺旋理论对被动支链进行自由度分析,进而提出了一种新型高速并联机械手机构,该机械手包含两条主动支链和两条被动支链,其中被动支链用来对动平台的姿态进行约束,并提高机械手的刚度.在进行运动学分析的基础上,以机械手雅克比矩阵条件数在工作空间上的平均值和最大值的加权值为性能指标,对该并联机械手机构进行了尺度综合.研究表明,该两自由度平动并联机械手可与一单自由度进给机构组合,构成一个三自由度平动混联机械手,适用于工业领域的高速拾放操作.     

并机联械手的工作空间分析

工作空间是指机械手手部上的一点所达到的点集,它反映了机械手的工作特性,所以对设计者和使用者都是一个重要的评价指标。 本文提出了并联机械手工作空间的数值分析方法,并根据这种机械手的特点采用“最大满足约束条件”来定义工作空间的边界曲面。最后对如何增大工作空间提出了一些建议。     

基于PMAC的3-RRRT并联机器人控制系统的研究与开发

结合3-RRRT并联机器人的需要,以“IPC＋PMAC”为系统的硬件平台,基于Windows2000操作系统开发了并联机器人控制系统．本文着重介绍了系统的硬件结构、控制面板开关量的设置和控制面板功能的实现．     

基于虚拟样机技术的锻造操作机的动力学仿真

在分析锻造操作机工作原理的基础上,利用Solidworks软件建立锻造操作机的三维实体模型,并将其导入MSC.ADAMS软件系统,建立锻造操作机的三维数字化虚拟样机.考虑锻造操作机自重和载荷影响,对锻造操作机各个部件施加约束和载荷,进行多刚体系统动力学三维可视化仿真,得到典型工况运动过程中锻造操作机液压缸和钳口的受力情况,并对极限载荷情况进行分析.仿真结果为锻造操作机的零部件合理设计提供了参考依据.     

基于NURBS算法的冗余机械臂轨迹规划

为有效抑制机械臂高速运动过程中的波动,提出一种基于NURBS(非均匀有理B样条)算法的七关节冗余机械臂轨迹规划方法。根据NURBS算法的性质,将关节运动路径点作为曲线控制点,根据绝对运动距离计算出非均匀节点矢量,把权因子作为控制变量进行速度、加速度条件约束,完成对由离散点组成的机械臂各关节特定轨迹进行逼近。通过计算机对建模和仿真,验证了该算法在冗余机械臂轨迹规划中的可行性和有效性。     

触觉传感器物体形状识别专家系统

本文探讨了安装在机械手上的触觉传感器信息的处理问题，使机械手具有能识别几种简单物体形状的低级智能．安装在机械手上的成象触觉传感器，给出放在机械手上的物体形状信息，并通过称重传感器给出物体的重量信息。以８０５１单片机为核心构成智能机械手数据采集系统。ＩＢＭ－ＰＣ机在人工智能语言Ｔｕｒｂｏｐｒｏｌｏｇ管理下，构成了提取触觉传感器物体形状信息和对有限几种物体形状进行识别的专家系统。     

称重传感器高精度自动检测系统设计

介绍了一种适用于生产线的称重传感器自动检测系统．该系统使自动化检测过程代替传统的手动操作检测过程。提高了检测效率．系统使用可编程控制器(PLC)控制机械手完成压力加载过程，利用工控机通过高精度采集卡采集32路传感器的输出电压数据．并开发了专用软件用于自动判断检测结果．该自动检测系统集高精度数据采集、数据处理、搬运机械手控制功能于一身。避免了人为误差．实现了传感器检测流程的自动化。     

六自由度装配机械手设计及运动学求解

结合对自动化装配线的应用对象,选定了机械手所要实现的功能。首先,给出了装配机械手的总体方案,总体方案包括机械手本体组成和自由度的分配。确定了机械手各杆臂长度以及各关节的转角范围。其次,对六自由度机械手具体结构进行了建模、虚拟装配,并对部分关键零件进行强度校核。然后,建立了六自由度机械手的运动模型,利用D-H参数法建立了运动模型的各个关节的坐标,并确定各关节的D-H参数,利用Matlab软件对机械手的运动学正解、逆解进行了计算与验算,结果表明了所建立模型的正确性与合理性。其设计理念对以后关节型工业机械手的设计有一定的参考和应用价值。     

3-RRRT并联机器人数控系统开发

结合开发3 RRRT并联机器人的需要,以"PC PMAC"为系统硬件平台,基于Windows2000操作系统,设计并联机器人数控系统,并按照软件工程的思想,采用面向对象的方法,开发开放式机器人数控系统.