美科学家用猴脑控制机械臂运动

美国科学家成功地用猴脑产生的电信号控制机械进行简单运动。这一成果有可能使瘫痪病人用思想操纵人造肢体自由活动的梦想成为现实。     

六自由度机械臂无模型自适应滑模控制

针对强耦合、非线性的六自由度机械臂系统难以建立精确数学模型的问题,提出了一种无模型自适应滑模控制方案。以无模型自适应方法与滑模变结构控制相结合,利用全格式动态线性化方法,将机械臂非线性模型转换为离散的动态线性时变模型,采用各关节的输入力矩和输出角速度来设计控制器,并引入滑模控制保证其收敛性。通过六自由度机械臂的Sim Mechanics模型进行了仿真实验,结果表明,相比于现有的无模型自适应方案,即使在没有建立六自由度机械臂精确数学模型的情况下,所设计的控制方案能实现各关节对理想速度更加迅速的响应和更加精准的跟踪,从而验证了所提出的无模型自适应滑模控制方案的可行性和有效性。     

六自由度水下机械臂动力学模型及流阻影响研究

针对应用于深水环境的六自由度水下机械臂,首次基于迭代Newton-Euler矢量力学方法和Morison方程建立了静水条件下考虑流体阻力的六自由度机械臂动力学模型,得到了各关节流体拖曳力矩和附加质量力矩的解析表达式,进而推导获得了各关节的驱动力矩和水阻力矩解析表达式.通过Matlab软件仿真分析了流体阻力对机械臂关节控制力矩的最大影响可达8.69%,结果表明流体阻力对机械臂的影响是不可忽视的.在某些水下高精度作业的情况下,应用文中提出的考虑流体阻力影响的六自由度机械臂动力学模型可以获得更高的机械臂控制精度.     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

为检验六自由度机械臂设计合理性,对其进行运动学建模及仿真。首先,依据Denevit-Hartenberg (DH)法建立机械臂的运动学模型。其次,对机械臂进行正向运动学理论分析。最后,利用MATLAB软件对机械臂正向运动学和末端执行器的可达空间进行了仿真分析。对机械臂进行正向运动学仿真分析后发现,仿真结果与理论计算值相差很小。对机械臂的可达空间进行仿真分析发现,机械臂的运动轨迹近乎球形,且在xoy、xoz和yoz平面投影上没发现明显空洞或空腔。仿真结果表明,六自由度机械臂的设计满足设计要求。     

基于ROS系统的机械臂研究

该文对ROS系统进行了系统的分析,阐述了ROS系统的代码高复用性、高移植性、编程简易性等特点,设计了一种基于ROS系统的机器人臂系统。该系统利用Kinect视觉传感器和UR5机械臂的配合,在开源机器人操作系统的基础上添加设计功能包,确定了ROS中的通信方式和数据,给定系统的软件框架,构建成机械臂控制系统。系统通过节点、消息、主题等来实现数据通信,完成机械臂的控制功能和对物体的识别功能。在真实环境中验证,系统运行稳定可靠,各项性能指标能够满足技术要求。     

基于六自由度机械臂的艾灸机器人手法控制算法

传统的艾灸治疗中医学消耗较大,医师负担较重,而当前可代替医生进行艾灸治疗的机器人或机械装置结构简单,自由度及智能化程度低,仅能实现简单的定点操作,难以模拟复杂、多角度变换的艾灸手法。针对以上问题,基于六自由度机械臂,提出了模拟艾灸治疗手法的艾灸机器人轨迹规划算法。该机器人通过采集人体不同方向上的穴位点,建立机械臂的运动控制坐标系,然后针对不同艾灸手法的轨迹,解算机械臂艾灸的轨迹关键点,从而真实再现复杂多变的艾灸手法,实现治疗过程中对于多种艾灸手法的精确控制和智能变换。同时,该机器人引入温度监测与反馈系统,确保艾灸过程中人机交互的安全性和友好性。最后经过实验测试验证了该艾灸机器人在实现真实艾灸治疗手法方面的可行性、准确性和智能性,证明该研究不仅有望替代医生进行艾灸治疗,也可用于家庭自助理疗,具有广阔的市场和应用前景。     

基于STM32的机械臂运动控制系统设计研究

为了提高机械臂运动的准确性以及提高机械臂的控制效率,运用STM32处理器设计了一种机械臂运动控制系统。采用STM32作为主控系统的核心,通过角度位移传感器构成机械臂的感知模块,利用舵机驱动电路构成机械臂的运动模块,从而形成机械臂运动控制系统的硬件单元。以模糊PID控制理论为软件核心,对机械臂运动过程中的轨迹偏差进行计算,形成控制量。主控器STM32将根据控制量对机械臂的运动模块发出调控信号,使得机械臂能够快速回归预定的运动轨迹。实验结果表明,本文所设计的机械臂运动控制系统,能够快速、准确地对机械臂的运动状态进行控制,提高机械臂运动的准确性。     

基于Kinect的冗余机械臂直线推移操作控制

研究了采用机械臂推移操作来解决不易抓取目标物的位置、姿态的改变问题.讨论了冗余机械臂系统的运动学建模和基于工作空间的改进RRT算法,给出一种基于Kinect的冗余机械臂直线推移操作控制模式.当Kinect检测到目标物处于危险位置时,机械臂系统首先会依据目标物的具体位置应用基于工作空间的改进RRT算法使机械臂按照指定的轨迹、位姿移动到目标位置;然后在平面二自由度的操作空间中,采用直线推移操作将目标物推移到指定安全位置.最后应用七自由度冗余机械臂系统验证了所提出的基于Kinect的冗余机械臂推移操作控制方法的有效性.     

基于动态滑模控制的移动机械臂输出跟踪控制

为实现移动机械臂的输出跟踪控制,设计了一种动态滑模控制器．文中首先给出了包括驱动电机动态特性的移动机械臂简化动态模型,然后通过微分同胚和非线性输入变换将系统分解为4个低阶子系统,并给出了用于移动机械臂输出跟踪的动态滑模控制器的设计方法．仿真结果表明,所设计的动态滑模控制器不仅能很好地跟踪给定轨迹,而且能有效地削弱滑模控制系统的抖振．     

移动机械手的整体运动学建模与控制

移动机械手由一个机械手固定安装在一个移动平台上构成.移动平台和机械手的不同物理特性使移动机械手的建模和协调控制成为机器人领域的难点之一.本文对移动机械手进行了运动学分析,给出了其整体运动学建模方法;针对移动机械手的非线性和强耦合特点,设计了PD反馈控制器;仿真实验证明该控制器具有良好的控制效果.     

超声波绝对定位的全方位移动机械手导航研究

为提高全方位移动机械手(ODMM)导航的效率和精度,提出了基于超声波绝对定位的导航策略,策略包括绝对定位的奔向目标行为与避障行为.相对于传统的导航策略,该策略的优势在于可以时时精确定位,时时调整自己的航向与速度.同时,提出采用单冗余信息融合(FSRI)法来提高超声波的绝对定位精度,并将基于FSRI法的绝对定位应用到ODMM导航上.仿真与实验结果证明,基于超声波绝对定位的导航算法是正确的,可大大提高ODMM的导航效率和精度.     

SCARA型机械臂的智能神经网络控制研究

在传统机械臂动态控制基础上,将RBF神经网络与模糊逻辑控制相结合,提出一种新的智能控制方法——RBF模糊神经网络控制方法。该方法使用两个子网络分别对关节1和关节2实施控制,最后通过协调级网络来消除和减小两个关节之间的耦合作用。以仿真实验结果说明该网络结构简单明确,计算更加有效,并通过适时地修正网络参数,在线调整了模糊隶属函数的中心值和宽度,所设计的控制器能快速、稳定地跟踪到期望轨迹。     

轮式移动机械手的优化构形

为了揭示移动平台和机械手间的本质关系,可将移动机械手加以简化,采用等质量矩阵方法研究了轮式移动机械手的优化构形,得到了最大操作度方向与移动机械手构形间的关系,此关系为进一步研究移动机械手的协调方法打了一定基础。     

机械手控制算法研究

本文对目前机器人柔顺性控制方法——阻抗控制方法、力/位混合控制方法、自适应方法、智能控制方法做了较全面的介绍;并着重论述了阻抗控制算法的研究进展情况。阐述了与一些先进的控制算法——自适应方法、智能控制方法相结合是目前阻抗控制算法研究的热点。     

宏—微机器人系统及其连续轨迹控制研究

宏-微机器人即一小机械手附在一大机械手的末端构成的机器人系统，这种机器人有减小末端有效惯量、扩充频带的特性．介绍了研制的宏一微机器人，并进行了连续轨迹跟踪方面的实验研究，取得了满意的结果     

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.      

轮式移动机械手的多点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动与操作间的关系和轮式移动平台的优化运动区域，提出了一个新的轮式移动机构手多点运动规划问题的优化准则。此准则具有明确的物理意义，不但包括移动平台的运动代价、机械手的运动代价而且还包括移动机械手偏离优化构形、交换构形偏离优化值所需的运动代价，最后通过仿真证明了此协调方法的可行性。     

轮式移动机械手的点一点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动性与操作性间的关系和轮式移动平台的优化运动区域, 提出了一种新的轮式移动机械手点一点运动规划问题的优化准则,此准则不但包括移动平台的 运动代价和机械手的代价,而且还包括移动机械手偏离优化构形所需的运动代价．最后通过仿 真证明了此协调方法的可行性．     

轮式移动机械手的点-点运动规划方法

基于轮式移动机械手的移动性与操作性间的关系和轮式移动平台的优化运动区域,提出了一种新的轮式移动机械手点－点运动规划问题的优化准则,此准则不但包括移动平台的运动代价和机械手的代价,而且还包括移动机械手偏离优化构所需的运动代价,最后通过仿真证明了此协调方法的可行性。