自由漂浮柔性双臂空间机器人动力学分数阶控制

针对自由漂浮柔性双臂空间机器人,双臂的弹性变形采用假设模态法近似描述,高阶弹性振动模态忽略,采用拉格朗日方程结合系统动量守恒,建立闭链系统的动力学方程。采用分数阶控制方法分别控制目标位置和末端执行器内力。分数阶控制器与整数阶控制器对比,可以改善动态响应性能,提高抗干扰能力和增强鲁棒性。数值仿真结果表明这种方法的有效性。     

自由漂浮双臂空间机器人关节空间轨迹跟踪的变结构滑模控制

利用多刚体系统动力学的方法对载体位置、姿态均不受控制的浮动基双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,并结合系统的动量守恒及动量矩守恒关系建立了系统的动力学方程.以此为基础,对双臂空间机器人关节追踪关节空间期望轨迹的控制问题作了研究.考虑到双臂空间机器人系统的结构复杂性及某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的变结构滑模控制理论,设计了轨迹跟踪控制的变结构滑模控制方案.此控制方案的优点在于:在操作过程中不需要对双臂空间机器人载体的位置、姿态进行主动控制,因此将大大减少位置、姿态控制装置的燃料消耗.通过对该机器人系统的仿真计算,证实了文中提出的变结构滑模控制方案的有效性.     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.     

双臂机器人机构的约束方程

本文在单臂机器人机构运动学及多体理论的基础上，建立双臂机器人机构在协调运动过程中的位置、姿态、速度水平和加速度水平的约束方程。     

双臂机器人协调运动在线控制的算法实现

以牛顿－欧拉算法为基础,建立了适合于双臂机器人实时控制的在线控制算法,该算法包括3个部分,一是在线运动学正向逆推算法,二是在在线载荷优化算法,三是在线逆动力学反向递推算法,不仅给出相应运动学及动力学递推计算公式,而且以载荷的最小范数为目标函数,实现载荷的优化分配,使在线控制算法更具有应用价值。最后通过算例验证算法的可行性。     

双臂空间机器人惯性空间轨迹的非线性反馈跟踪控制

讨论了载体姿态及位置均不受控制的自由漂浮双臂空问机器人系统的轨迹控制问题.首先,根据双臂空间机器人系统的动量、动量矩守恒关系及系统的Jacobian矩阵,得出机械臂末端抓手加速度与关节角速度、角加速度的关系.然后,根据Roberson-Wittenburg方法推导出系统动力学方程.以此为基础,设计了自由漂浮双臂空间机器人系统机械臂末端抓手惯性空间轨迹的非线性反馈跟踪控制方案.仿真结果证明了上述控制方法的有效性.     

负载双臂机器人控制系统的变结构控制

本文研究了负载双臂机器人的变结构控制问题，证明了等效控制法对于研究无限维变结构系统的有效性，得到了滑动方程式。     

基于双臂协调控制的楼梯清洁机器人

本文研制了一种采用双臂协调运动控制方法,实现自动下楼的机器人,用于楼梯、楼道自动清洁。该机器人结构紧凑,运行稳定,操作方便,采用单片机控制系统,协调控制整个机器人的运动。用丝杠实现机器人升降迈步,将车轮与舵机结合实现无半径转弯,实现机器人纵向行进与横向拖动的工作模式转换。     

一种双臂型写字机器人的控制方法

自主研制开发了一种双臂持笔的写字机器人,可在空间一定区域的平面上写字。通过单片机STM51控制,电源用干电池供电或交变直流变压器两种供电方式,其控制系统和机械结构均有一定的独创性。     

双臂机器人机构速度约束方程的快速建立

本文在充分考虑双臂机器人机构结构特性条件下，应用递推算法，建立双臂机器人机构在协调运动过程听速度约束方程并分析了方程特点。     

机器人部队运动多目标合作追捕算法

针对现有追捕问题只研究单个逃避者又附加了诸如逃避者的速度慢、视野小、只能随机逃避等使逃避者处于劣势或与追捕者轮流运动等额外条件的问题,研究了相同速度和视野范围的逃避者和追捕者同时智能运动时的机器人部队运动多目标的合作追捕算法．该算法根据入侵者的不同类型,机器人部队首先执行运动目标承诺生成算法,由不同数目的机器人协商动态组成追捕团队,追捕团队再按运动多目标合作追捕算法进行合作追捕．仿真结果表明,机器人部队能够高效地合作捕获智能逃避的入侵者,算法的低复杂性可以在复杂动态环境下实时实现．     

一种考虑不确定性双臂机器人的鲁棒协调控制方案

研究了双臂机器人操作工件运动过程的动力学鲁棒协调控制,在载荷优化分配的基础上建立了系统的动力学方程.针对双臂操作系统动力学模型的不确定性,基于计算力矩结构提出了一种鲁棒协调控制方案,该方案能有效克服系统的不确定性影响和抖振,使得工件运动能较好地跟踪期望的运动轨迹,而当工件匀速运动时能保证内力跟踪误差有界.对平面双臂机器人操作工件的协调运动进行算例仿真.理论分析及仿真结果证明了控制方案的有效性.     

在轨服务双臂空间机器人参数辨识研究

本文以在轨服务自由漂浮空间双臂机器人为研究对象，研究了机器人本体和所抓取未知目标卫星的参数辨识问题。利用卫星自身携带的测速敏感器测得卫星本体质心以及操作臂的线速度及角速度，基于线动量及角动量守恒方程即可对双臂机器人本体和未知目标卫星进行未知参数的辨识。本文首先对空间机器人模型进行符号推导；然后研究了机器人的参数对辨识研究的影响；最后分析了参数辨识的影响因素。本参数识别方法的可行性以及效果在地面实验室中得到验证。     

闭环双臂空间机器人的动力学建模与仿真

为了对闭环双臂空间机器人本体位姿进行实时定位跟踪,推导了基于旋量的递推牛顿-欧拉运动学方程,结合自由漂浮空间机器人的线动量和角动量守恒理论,建立了基于空间算子代数理论的自由漂浮双臂空间机器人闭环系统的动力学方程.使用序贯滤波和光滑化最优估计理论方法对广义质量矩阵进行了分解与求逆,实现了O(n)次高效率计算.在Mathe...     

双臂SCARATES机器人实时无碰撞运动规划

以双臂SCARATES机器人为研究对象，基于可达流形和接触流形建立了双臂机器人C空间障碍物边界，并通过对障碍物边界的离散以及对路径搜索算法的选择，提出并仿真实现了双臂机器人实时无碰撞运动规划算法。     

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.     

Algorithm of Attitude Control and Its Simulation of Free-Flying Space Robot

Reaction wheel or reaction thruster is employed to maintain the attitude of the base of space robot fixed in attitude control of free-flying space robot.However, in this method, a large amount of fuel will be consumed, and it will shorten the on-orbit life span of space robot, it also vibrate the system and make the system unsteady.The restricted minimum disturbance map (RMDM) based algorithm of attitude control is presented to keep the attitude of the base fixed during the movement of the manipulator.In this method it is realized by planning motion trajectory of the end-effector of manipulator without using reaction wheel or reaction thruster.In order to verify the feasibility and effectiveness of the algorithm attitude control presented in this paper, computer simulation experiments have been made and the experimental results demonstrate that this algorithm is feasible.