基于执行器能量消耗的并联机器人优化

并联机器人在执行任务过程中的能量消耗特别严重,为此本文以其3个主动执行器的电能消耗最小化为目标对3-RRR平面并联机器人进行尺度优化。在3-RRR机构运动学分析的基础上推导出机构的逆运动学方程,分析了3-RRR机构常见的4种工作模式。采用粒子群算法确定3-RRR机构的连杆和平台质量的最优值。根据优化结果进行仿真和对比分析,结果表明,在4种工作模式下,优化后执行器的力矩值均较小,消耗的电能得以降低,其中工作模式2的性能最佳,在执行相同的轨迹跟踪任务时,其执行器跟踪误差收敛较快,消耗的能量最少。     

太空机械臂振动形态三维重构算法及可视化分析

以太空柔性伸展机械臂为仿真模型,利用光纤光栅材料的空分复用和波分复用技术,通过精确检测结构正交多点的曲率信息,实现空间结构振动形态实时感知的仿真分析;通过将运动坐标系和曲率矢量、密切平面结合,分析曲率信息插值方法、空间曲线三维拟合方法及其重构算法;结合计算机图形处理技术开发仿真试验环境,实现多关节空间曲杆柔性仿真结构振动形态的三维拟合和可视化显示.仿真结果表明,所采取的曲率检测方法及其振动形态三维拟合重构算法,比较精确反映了细长伸展结构的低模态振动形态,为进一步工程实现提供了较好的方法分析和实现思路基础.     

一种基于干扰观测器的内模控制方法

为保证内模控制的可实现性以及满足鲁棒性需要引入滤波器，但是滤波器的存在会导致跟踪滞后和无法有效抑制正弦扰动。针对这一问题本文提出了一种基于干扰观测器（DO）的内模控制方法。该方法能够抑制由阶跃扰动和正弦扰动组成的复合扰动：通过观测器可以对正弦干扰进行观测和补偿，内模控制器抑制阶跃干扰和观测器的补偿误差。对单机械臂的仿真证明了该方法的有效性。     

单支点回转式机械手手指定位误差的优化

采用优化设计的方法,统筹考虑L、α和β对单支点回转式机械手手指定位误差的影响,使最大误差进一步降低.     

轮式移动操作机器人的鲁棒跟踪控制器设计

针对轮式移动操作机器人的非完整性和不确定性，为其设计了鲁棒跟踪控制器，即采用分段运动学到动力学为移动平台设计动力学跟踪控制器，并分别为移动平台和机械手设计神经网络控制器，利用遗传算法来搜索神经网络的优化权系值，从而补偿平台与机械手间的不确定量,通过Matlab的Simulink以及CMEX文件对所设计的控制器仿真，结果表明此控制器具有较强的鲁棒性。     

基于遗传双映射神经网络的机械臂运动控制研究

讨论了一种基于双映射神经网络的机械臂运动控制器.并采用遗传进化算法对该控制器网络拓扑结构和参数进行了优化,实现了机械臂的轨迹跟踪控制.计算机仿真表明该控制器具有较高的控制精度和响应速度,可以满足机械臂工作要求.     

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.      

考虑系统总和扰动的多关节机械臂 反步有限时间滑模控制

针对多关节机械臂轨迹跟踪控制中存在的模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素影响问题,设计了一种考虑系统总和扰动的反步有限时间滑模控制算法,用于实现多关节机械臂轨迹跟踪控制任务。首先,利用严格反馈形式描述多关节机械臂的动力学模型,并将模型参数摄动和外部有界扰动等不确定性因素看成系统的总和扰动,进而设计非线性扩张状态观测器对系统总和干扰加以估计,以提高系统的鲁棒性能;其次,在传统反步法设计的基础上结合有限时间滑模控制技术,完成系统反步有限时间滑模控制器的设计;最后,应用Lyapunov稳定性理论证明了多关节机械臂的位置矢量能够实现对期望位置矢量的有限时间稳定跟踪。仿真对比结果表明设计反步有限时间滑模控制算法的有效性。     

一种多关节机械臂运动过程中的碰撞检测方法

针对多自由度机械臂在运动过程中自身会发生碰撞的问题,建立机器人的简化模型(关节为球体,连杆为胶囊体),进而将多自由度机械臂的碰撞检测问题转化为简化后的几何模型(碰撞检测基元)之间的干涉计算问题。将此干涉问题进一步分解,最终转化为两球体之间、两胶囊体之间、球体与胶囊体之间的最小距离求解,并针对空间两胶囊体轴线之间距离计算问题,提出一种精确并快速的碰撞检测方法。将该算法实现并应用于6R串联机器人,最终利用MATLAB和ADAMS联合仿真进行验证。仿真结果验证了该算法的有效性。     

采用改进模糊PID控制的串联机械手追踪误差研究

针对串联机械手运动角位移跟踪误差较大问题,提出了改进模糊PID控制方法。创建串联机械手简图模型,给出机械手动力学方程式,设计了模糊PID控制系统。引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化模糊PID控制器,将改进模糊PID控制器用于控制串联机械手角位移变化。采用Matlab软件对串联机械手角位移跟踪误差进行仿真验证,并且与传统PID控制器和模糊PID控制器仿真结果形成对比。仿真结果显示,串联机械手采用PID控制器和模糊PID控制器,其角位移跟踪误差较大,而采用改进模糊PID控制器,角位移跟踪误差较小。串联机械手采用改进模糊PID控制器,可以提高控制系统的稳定性,削弱机械手的抖动现象。