基于MatlabRTW的机器人伺服系统设计方案

机器人伺服控制系统是非线性多变量的控制系统,这给系统的开发提出了更多、更复杂的问题,使得机器人控制系统的开发困难.文中提出一种基于MatlabRTW的机器人伺服系统设计方案.基于五自由度排爆机器人,在MatlabRTW环境下,设计出机器人控制系统框图,并通过xPC目标系统编译,生成可运行于X86的实时控制系统.该系统采用一组PID复合控制器,具有专家特性.运行结果表明,机器人能在较大载荷范围内平稳运动,系统具有很好的鲁棒性、实时性.该方案实现了机器人伺服系统设计的快速原型化.     

基于VC++与PMAC的机器人控制软件的开发

以IPC+DSP作为六自由度工业机器人的控制器,设计了一种基于可编程多轴控制器PMAC(ProgrammableMulti-Axis Controller)的开放式机器人控制系统.采用Visual C++编制控制程序,将机器人系统中管理、控制功能的实现分为若干个模块,负责底层伺服驱动的函数利用PMAC运动语言编写,可直接调用.整个控制软件能完成数据及运动状态显示、伺服驱动、机器人路径规划及定位等任务.实践证明该机器人控制系统运行平稳.     

竞争型遥操作机器人实验系统研究

基于网络遥操作多机器人系统的作业目的,介绍了竞争型MOMR与协作型MOMR的特点.在此基础上,首次提出了竞争型遥操作机器人系统理想的测试平台一种基于Internet的C/S模式的足球机器人遥操作实验系统,描述了系统开发中的若干关键技术,如系统组成、体系结构、服务器端控制系统结构和遥操作客户端的关键技术等,给出了Internet性能测试实验实例.通过国际遥操作足球机器人比赛,证明了该系统具有良好的交互性、实时性和稳定性.     

神经网络与PID结合的机器人自适应控制

提出了一种基于神经网络与ＰＩＤ控制相结合的机器人自适应控制系统。为加快神经网络的学习过程，研究了有效的启发式学习算法。以二关节机器人为对象仿真表明，该控制系统能使机器人跟踪希望轨迹，其系统响应跟踪精度及鲁棒性优于常规的控制策略。     

基于GPRS的机器人远程控制系统研究

设计了一种基于DSP和ARM双核处理器的新型无线远程机器人控制系统,该控制系统不仅能够实现机器人的自主工作、智能控制,而且还可以通过GPRS无线网络实现对机器人的远程控制．对该控制系统的硬件设计和软件开发进行介绍．样机试验表明,该控制器可靠性高,试验结果达到预期的设计要求,具有广阔的应用前景．     

湿吸仿生爬壁机器人分层控制系统

湿吸原理的六足机器人具有结构相对复杂,控制输出多,动作协调困难等特点.基于仿生学原理,提出一种基于这种爬壁机器人的多层控制系统,提出系统设计方案,并对系统设计进行实验验证.根据Saridis的分级递阶智能控制思想理论,结合实际控制要求,提出了适合湿吸仿生爬壁机器人的独特的分层控制系统,并且从控制理论的角度详细介绍了该类系统各层次的设计要求及实现方法.实验结果表明,该控制系统设计不仅能够满足机器人爬壁行走的控制要求,而且能控制机器人肢节末端良好的与壁面接触,节律运动执行速度快,多层次模块化的设计有利于控制系统的进一步扩展.     

Delta机器人控制系统研究

随着Delta机器人的迅速发展,其应用范围越来越广,对控制系统性能的要求也越来越高。为满足复杂的工业环境需求,提高控制器的开放性和通用性,设计并测试了一种开放式Delta机器人控制系统。系统硬件方面以微控制器STM32F103ZET6和运动控制芯片MCX514为核心芯片,并基于STM32F103ZET6配备了USB接口和以太网接口,以满足不同的接口需求。软件方面分别使用C语言开发上位机,采用串口和以太网协议作为通信协议。该控制系统成本低、开放性强。试验结果证明,系统精度高,运行稳定,能准确控制机器人进行连续运动。     

小型机器人避障的设计与实现

设计了一款基于MCS51单片机的智能机器人.该控制系统采用红外传感器来检测路面的预设障碍,使机器人能在一定区域内准确避开障碍行走,并且能够完成特定的任务.试验表明:该控制系统能够按照预定的要求实现对机器人前进、转弯、停止的精确控制,且系统避障迅速可靠.     

可控变胞码垛机器人控制系统设计及实验

为了提高变胞式工业机器人在实际工业生产中的效率以及稳定性,基于可控变胞码垛机器人设计了一种新型的码垛路径运行方式,对其进行运动学仿真并设计了相应的控制系统.其中控制系统采用"运动控制卡+工控机"的上下位机控制模式,使用闭环步进电机及驱动器组成机器人的运动系统,使用光电开关、气动插销及电磁离合器等硬件组成变胞动作执行系统,引入电机脉冲补偿值以减少变胞前后的运动误差.提出新型码垛路径的实现方法,并搭建机器人控制系统,以6 kg负载进行实验,测试结果显示理论位移与实测位移之间的误差不超过0.6 mm.研究表明该控制系统运行安全可靠,能够满足可控变胞码垛机器人的控制要求,同时也为变胞式工业机器人的控制系统设计提供了参考.     

自主机器人的分布式结构

提出自主机器人的一种分布式结构．机器人的总体功能由若干结构上并列、功能上独立的单元协同工作来实现,各单元之间通过事件进行耦合．利用该结构实现了一个简化的机器人控制系统,该系统由任务单元、视觉单元、运动规划单元、驱动单元组成．详细分析了该系统的整体结构和单元结构,并对运行结果进行了讨论．     

轮式移动机器人直流伺服控制系统设计

随着移动机器人性能的不断完善,移动机器人的应用范围正在不断扩展,逐步进入到工业、军事、服务、教育等领域。设计满足人们的要求的轮式机器人系统一直是控制领域人们关注的热点。设计一直流伺服系统来实现轮式移动机器人的基本要求,设计首先给出了系统的方案。根据方案和所提供的参数性能指标要求。概述了PWM、编码器、直流伺服电机、机器人运动学和动力学。介绍了移动机器人运动系统,以及本设计中的典型Ⅰ型系统。对系统进行静动态分析,设计了一轮式移动机器人直流伺服系统,整定控制器参数。最后通过仿真给出系统的响应结果,进行分析,结果满足移动机器人的基本要求。     

输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度，采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化，从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程，并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数；接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制，求得控制系统闭环传递函数；然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数；最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验，结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度.     

基于PSO-GA-BP神经网络的视觉伺服控制系统

传统的基于图像视觉伺服控制需要计算雅可比矩阵和解雅克比矩阵的逆,其结构复杂、计算量大且系统 的实时性不够理想。基于粒子群遗传算法优化的 BP(Back Propagation)神经网络(PSO-GA-BP: Particle Swarm Optimization-Genetic Algorithm-BP)通过学习图像特征空间到机器人运动空间的映射关系,实现了“眼在手上”的 机器人视觉伺服控制,通过优化 BP 神经网络的权值和阈值,防止了其训练时间长、收敛速度慢等弊端。实验 结果表明,优化后的算法运算效率较高,所设计的控制器能使机器人末端执行器在更短的时间内达到预期位 置,图像特征点运动位置的实际值与期望值平均误差约为 2 个像素,具有良好的收敛速度和控制精度。相关结 论可为机器人视觉伺服控制提供优化依据,提高算法的应用性能。     

基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统设计

 高性能伺服控制系统已从模拟控制发展到全数字控制,性能不断提高,在军用和民用方面具有广阔的应用前景。基于现场总线网络的伺服控制系统因其高可靠性、快速性和稳定性,成为伺服运动控制系统的发展趋势。本文针对高性能伺服控制系统在控制现场需要多个伺服电机并联,组网困难,实时性要求高等使用特点,引入实时以太网EtherCAT技术。阐述了EtherCAT的组成、工作原理及报文协议,设计了基于EtherCAT的高性能伺服控制系统,利用EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片TMS320F2812开发了EtherCAT从站设备,构建了一主多从的EtherCAT网络结构,并给出了系统硬件和软件的设计方案,实现伺服系统的位置控制和实时数据传输。     

位置伺服系统PID控制器参数在线整定算法

为了使ＰＩＤ控制器参数能够在线自动调整,获得最优或次优的控制器参数,提出了基于浮点数编码遗传算法（ＧＡ）的位置伺服系统ＰＩＤ控制器参数在线整定算法（ＧＡＣＰＴ）,设计了相应的改进遗传操作,同时提出了通过运动学习保证控制器稳定鲁棒性的适合度函数设计方法．完成一次ＰＩＤ控制器参数在线整定只需１０ｍｉｎ,效率较人工整定有很大提高．对一个实际机电位置伺服系统的仿真研究表明,ＧＡＣＰＴ算法能够在对象参数未知时,使系统阶跃响应趋于期望曲线,高效地完成ＰＩＤ控制器参数在线整定．该方法可用于数控机床位置伺服控制、过程控制等一般工业控制系统,以及机器人高精度轨迹控制系统．     

四足步行机伺服系统的稳定性分析

在用模拟电路实现的四足步行机伺服系统中,为了保证步行机能按较高速度运行,伺服系统往往需有一段时间工作在饱和状态.本文用第二方法对伺服系统工作在线性区域和饱和区域进行了分析,提出了一种新的函数,从理论上说明了系统结构和参数选择的正确性和系统的大范围稳定性.     

液压并联机器人的动态神经网络控制研究

针对液压并联机器人运动过程中各单缸伺服系统的参数时变和耦合力扰动问题,利用在前馈型网络增加反馈环节的方法,设计了一种新型动态神经网络,并将该动态网络作为智能控制器应用于单缸伺服系统,同时根据能全面衡量系统性能的综合目标函数,推导出网络控制学习算法.仿真及试验结果表明,这种控制器的设计不依赖于系统模型,对于单缸系统的参数时变具有自适应性,对于耦合力扰动具有强鲁棒性,控制结果显示系统具有良好的静动态性能.     

J形坡口焊接机器人运动控制系统设计

核电压力容器的焊接制造中,半球形封头与圆管相贯形成空间曲线J形坡口焊缝,通用焊接机器人难以满足焊接要求.针对研发的悬挂式J形坡口专用焊接机器人,设计开发了机器人运动控制系统.介绍了机器人机械结构特点及运动控制算法.机器人控制系统核心采用工业控制计算机(IPC)与DMC数字运动控制器,交流伺服电机为执行端,利用三级控制结构实现作业管理,组织各轴协同运动完成焊接作业.进行了空间曲线J形坡口焊缝焊接实验.实验结果表明,设计开发的运动控制系统能够很好地控制机器人各轴协同运动,满足空间曲线J形坡口焊缝的焊接需求,可以提高核电压力容器焊接制造的自动化水平.     

新型力觉双向液压伺服PD控制算法

力反馈技术在遥操作工程机器人作业领域中是一门新兴的前沿技术,进行这方面的研究具有广泛的应用前景.为此结合双向液压伺服系统的特点,通过对国内外的双向伺服控制系统分析,提出一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的新型力反馈双向伺服控制系统,通过仿真实验结果表明,该算法对新型力觉双向液压伺服控制系统具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点,进而改善了系统的动态性能,具有较强的鲁棒性、自适应性和快速性.     

基于运动控制卡的机械手控制系统研究

以运动控制卡为基础,设计一种四关节机械手的控制系统,实现了对多个交流伺服电机的闭环控制,并以VC编制相应的软件系统.介绍了其硬件组成及工作原理、运动控制卡的开发环节、软件结构与流程.