单轴高精度运动控制器设计

论文介绍高精度直流伺服驱动系统在自动化行业中的应用,对传统伺服驱动器和目前主流伺服驱动器系统框图做了简要的分析介绍,对比优缺点,根据开放式、模块化设计思想提出改良的伺服驱动器系统设计思路。应用开放式、模块化设计思想,采用融合高性能MCU微型控单元的数字信号控制器STM32F103ZET6作为控制核心,开发出一种高精度、高可靠性、小体积、高集成度的伺服运动控制器。详细介绍伺服运动控制器的模块化硬件设计、抗干扰处理、容错处理;详细分析运动控制三闭环PID控制算法。本设计可应用于机器人的各种运动控制及工业中的高精度运动控制中。     

基于PMAC的数控试验台研究与开发

数控技术是支持现代装备制造业的关键技术群,直接决定制造装备的功能和性能,是信息化带动工业化进程中装备层的关键技术.在对开放式数控系统研究的基础上,构建了基于工控机和PMAC运动控制卡的数控系统,进一步研究开放式数控系统的体系结构和构建方法.在构建基于PMAC运动控制卡的数控系统过程中,采用了模块化的设计方法,并将构建的数控系统用于数控技术试验平台,结合试验,研究基于PMAC运动控制卡的数控系统的功能和性能.     

基于LabVIEW的精锻控制系统软件设计

以精锻工艺控制系统为研究对象,利用虚拟仪器技术开发了具有开放式结构的精锻机器人控制系统.硬件采用PC+DSP的运动控制卡结构模式,系统以DSP为核心,采用位置伺服控制方式;以LabVIEW为软件开发平台,通过调用运动控制卡的动态链接库,实现模块化编程和多线程技术,设计了具有快速响应的运动控制系统.软件开发时间短,并且设计的界面直观友好,操作方便.调试结果表明,系统重复定位精度满足预定系统的设计要求.     

设计系统中的模块化管理

目的 通过对设计管理的研究与探索,提出完整造物过程中的模块化管理体系.方法 通过对设计系统及特点和设计系统功能性分析,确定了设计系统的模块化.结果 提出了设计系统中的模块化管理体系.结论 采用模块化管理避免了设计系统的唯一性,为企业节约了时间与成本.     

基于TMS320F2812多轴运动控制系统

针对开放式多轴运动控制系统的发展趋势及要求,提出了一种以TMS320F2812为核心,CAN总线为通信标准的分布式控制结构.详细介绍了系统的功能,硬件设计和软件结构图.该控制系统具有开放性,实时性和模块化等优点,并可应用于切割机器人中.在运行过程中,控制系统运行良好,达到了设计目标,具有广阔的应用前景.     

采用DSP+FPGA的三轴运动控制器设计

为了满足开放式数控系统的需求,设计了一种基于TMS320F28335浮点型数字信号处理器(DSP)和EP2C8F256C6现场可编程门阵列(FPGA)的通用三轴运动控制器.详细介绍该运动控制器的整体结构、硬件电路设计、插补算法、FPGA各分模块的构成及实现,并给出了相关设计的软件结构框图.该控制器具有结构简单、通用性强、模块化高等特点,能够很好地满足运动控制系统的实时性和精确性.     

基于构件的开放式机器人控制软件设计

提出了一种基于构件的模块化设计方法,将控制软件分成主视图、参数配置与数据存储、运动控制、数据通信、传感器数据采集与处理、外围接口和任务调度七个独立的基本功能模块.各模块都是根据机器人系统的共性总结抽象而成,采用标准的通信协议并提供开放式接口.任务调度模块可以通过读取配置文件将它们组合起来,让机器人系统完成特定的任务要求.这种设计模式可以提高机器人控制软件的可重构性以及系统开发效率.     

插床的数控化改造

自行研制开发了基于PC机+PMAC运动控制卡的开放式三坐标CNC系统,对普通插床进行了数控化改造.该CNC系统采用模块化设计,具有实时加工控制、图形自动编程、列表曲线拟合编程、模拟仿真和加工轨迹动态跟踪显示等多种功能,已成功应用于罗茨泵系列转子异型面的数控化加工.     

机床模块化设计的研究

随着制造业的快速发展,模块化的设计成为敏捷性制造的重要途径,它不仅缩短了制造周期,而且实现了产品的多样化.本论述介绍了模块化设计的概念及分类,提出了模块化设计的优点及步骤即:首先通过市场调研,进行功能分析,建立功能结构,然后划分模块的系列型谱,最后完成模块之间的组合;并以组合机床的模块划分为例,进一步说明了模块化设计方法在机床中的应用.     

基于变形设计理论的产品模块化设计

快速变形设计可以快速开发产品、降低设计成本、快速响应市场,是一种适应于大规模客户化定制生产模式的现代设计方法.作者通过对变形产品成本影响较大、通用性高的平台零部件进行标准化、模块化设计,而对平台其他零部件的变形是对产品进行派生变形设计的重要方法.作者对摸块化设计的意义及其与一体化设计的区别与联系,模块化设计的内涵及模块化设计的方法、步骤进行了分析研究,提出通过模块化的设计可以快速变形,实现产品多样性要求,节省设计成本,达到规模经济的低成本.     

火灾预警巡检机器人轨迹跟踪控制

针对如何减小火灾预警巡检机器人在目标轨迹跟踪过程中产生的角度和距离偏航问题,提出一种基于Backstepping的轨迹跟踪快速响应控制算法。首先根据机器人行驶偏差与轮速之间的关系,推导出移动机器人运动学模型,利用Backstepping构造出跟踪控制器,在控制器中引入虚拟反馈函数,调节控制器的跟踪效果;然后借助Lyapunov稳定性理论证明收敛性;最后,借助仿真实验和实物验证算法的有效性。研究结果表明所提出的轨迹跟踪控制方法可以使机器人减少轨迹跟踪过程中的误差,并最终使系统趋于稳定。     

球形机器人准静态学分析及其路径规划方法

针对现有球形机器人在动力学分析及控制系统设计时遇到的计算量大、实时性差的难点,提出将机器人的转向和向前驱动运动分开独立执行的设计原则.根据球体滚动中的实际情况,利用转速矢量的投影关系,建立了机器人的两输入、五输出的准静态学运动方程,当要求转速不高的情况下,可以对球形机器人进行基于运动学的控制.提出了一种在运动解耦方式下的点对点直线插补式路径规划方法,这种方法可以逐点逼近任意要求的轨迹,具有一定实际工程应用价值.     

移动小车的有限时间轨迹跟踪控制

讨论了基于运动学模型的移动小车的轨迹跟踪控制问题.利用有限时间控制技术,提出了一种连续的状态反馈跟踪控制律,使得对角速度不为0的期望轨迹,移动小车能够在有限时间内完全跟踪上期望轨迹.而且提出的跟踪控制律不存在奇异点.仿真结果表明了该方法的有效性.     

Adaptive trajectory tracking control of two-wheeled self-balance robot

Wheeled mobile robot is one of the well-known nonholonomic systems.A two-wheeled self-balancerobot is taken as the research objective.This paper carried out a detailed force analysis of the robot andestablished a non-linear dynamics model.An adaptive tracking controller for the kinematic model of anonholonomic mobile robot with unknown parameters is also proposed.Using control Lyapunov function(CLF),the controller's global asymptotic stability has been proven.The adaptive trajectory trackingcontroller d...     

人类手指运动轨迹的计算机仿真

设计并实现了一种基于LabVIEW的求解手指指尖和手指各关节的运动轨迹的方法,该方法简便、经济、实用.利用摄像头把人类手指运动的图像采集到计算机上,应用图像处理的方法检测到指端或各关节的位置,并且记录检测到的位置坐标,应用LabVIEW软件中的曲线拟合技术获得手指及各关节的运动轨迹,并得出人类食指指端运动轨迹的曲线拟合较适用于三阶次的多项式拟合,拇指端运动轨迹的曲线拟合较适用于四阶次的多项式拟合的结论,从而为进一步研究机械手的轨迹规划和控制问题提供了理论依据.     

双臂机器人基于最优载荷分配的关节轨迹规划

基于最优载荷分配,针对双臂机器人协调运动的关节轨迹规划进行研究.首先给出双臂协调运动的运动学和动力学方程,引入广义杆及其质量特征量,将动力学方程中的惯性矩阵和哥氏力离心力重力项以及载荷影响转化为广义杆关节广义驱动力的计算;其次,引入Lagrangian乘子,在关节轨迹规划中避免了矩阵的奇异值分解.本文的规划方法具有递推性强和计算效率高的特点,适合于双臂机器人的实时控制.     

四轮差动全方位移动机器人路径跟随控制分析

研究了一种新型四轮差动全方位移动机器人的路径跟随控制问题.基于运动学模型及人工驾驶的思想,设计了一种异于传统单点跟随控制的新型双点跟随方法,采取前后驱动单元主从控制的模式,将差动单元角速度和速度控制分离,分别设计模糊控制器.最后,对具有代表性的正弦曲线进行路径跟随仿真实验,结果表明设计的路径跟随控制策略可行、超调小、响应快,解决了采用单点跟随控制中出现的高耦合复杂系统问题.     

关节型机器人高承载轨迹规划方法

针对机器人在工作过程中存在关节载荷较大等问题，以饰面作业机器人（以下简称Hebut-KB机器人）为研究对象，提出一种面向大载荷施工作业环境下机器人驱动承载能力最优的轨迹规划方法。首先，对Hebut-KB机器人运动学及简化刚体动力学进行分析，使用多目标遗传算法（NSGA-II）求出在满足运动学与动力学约束条件下的多组优化解，然后建立起关节型机器人驱动承载能力的评价指标，最后通过驱动承载能力评价指标选取出潜在最优解。仿真和实验表明，使用驱动承载能力评价函数选取出的解可以达到综合最优效果，有效的提升了机器人的承载能力。     

基于快速平稳幂次趋近律AGV滑模轨迹跟踪控制研究

针对应用于地下车库的自动导引车(automated guided vehicle, AGV)轮式泊车机器人轨迹跟踪过程中的位置偏差和姿态偏差问题,提出了一种快速平稳幂次趋近律的滑模轨迹跟踪控制方法。首先,在泊车机器人坐标系下建立运动学模型,通过全局坐标系与机器人坐标系之间的转换关系,得到泊车机器人在全局坐标系下的运动学模型;然后采用Lyapunov直接法设计滑模切换函数,采取快速平稳幂次趋近律的方法使泊车AGV从偏差状态快速到达滑模切换面,使AGV泊车机器人快速平稳地跟踪给定参考轨迹。最后,通过MATLAB进行仿真试验,仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于solidworks和VC 的抛光机器手运动仿真研究

设计了一种自由曲面抛光的关节型机器手,对其进行了运动学建模.利用几何法简化求逆解过程,并给出了显式的解析解.在Visual studio 2003中应用VC++和MFC编程,计算出空间轨迹的各关节角度.在Adams 2010中完成了机器手的三维实体建模,并运用样条插值的轨迹算法,完成了机器手实现三维空间轨迹的运动学仿真过程,验证了几何法求解和轨迹规划的正确性,以及方案的可行性.