机械手模型控制及轨迹定位精度测试

论述四关节机械手模型运动轨迹的控制方法,包括硬件线路设计和软件程序设计,用于实现对机械手终端轨迹定位精度的测试,为分析和研究机器人动态特性提供实验数据,结果表明,该模型的控制灵活,方便,介绍了机械手终端轨迹定位精度的测试方法,利用现有的实验设备,把机械手终端的空间曲线转化为平面曲线运动,测量出其坐标值,用于分析机械手终端轨迹的定位精度。     

基于位置控制的多自由度机械臂非线性比例-微分阻抗控制

机器人柔顺控制可以响应环境变化,但接触信息的延迟以及未知机器人系统的跟踪误差等问题均导致接触瞬间力矩超调严重。针对上述问题本文提出一种基于自适应位置控制的改进阻抗控制策略,实现快速、精确的位置跟踪,同时,提高力控制的响应速度和精度。本策略采用双环控制,外环在传统阻抗模型基础上引入非线性接触力微分项在保持系统稳定性的同时提高机器人对接触力变化的响应,有效降低接触力超调;内环为自适应滑模控制,并使用RBF神经网络逼近机器人动力学模型并补偿系统中不确定性扰动,提高了系统的鲁棒性,提高收敛速度并降低跟随误差。通过仿真与实验,验证了所提出的改进阻抗控制方法相比于传统的阻抗控制方法有更好的力控响应速度和位置跟踪精度,可有效解决机器人与环境接触瞬间的接触力超调问题。     

多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法研究

针对传统机械手腕关节控制方法稳定性低和灵活性差的弊端,提出一种新的多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法。介绍了多自由度机器人关节系统,按动力学系统组建机械手腕关节的动力学模型,采用拉格朗日方法获取动力学方程。介绍了PD手腕关节位置控制方法,在此基础上通过改进纯积分力控制方法实现多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制。分析了机械手腕关节混合位置/力矩控制过程,通过差动机构控制两个驱动器,使其完成机械手腕关节外展/内收和伸展/翘曲两个自由度,提高机械手腕控制灵活性。实验结果表明,所提方法控制精度和稳定性高,能够保证机械手腕关节的灵活性。     

多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法

针对传统机械手腕关节控制方法稳定性低和灵活性差的弊端,提出一种新的多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制方法。介绍了多自由度机器人关节系统,按动力学系统组建机械手腕关节的动力学模型,采用拉格朗日方法获取动力学方程。介绍了PD手腕关节位置控制方法,在此基础上通过改进纯积分力控制方法实现多自由度机器人机械手腕关节柔顺控制。分析了机械手腕关节混合位置/力矩控制过程,通过差动机构控制两个驱动器,使其完成机械手腕关节外展/内收和伸展/翘曲两个自由度,提高机械手腕控制灵活性。实验结果表明,所提方法控制精度和稳定性高,能够保证机械手腕关节的灵活性。     

一种基于视觉识别的按钮自主操作机械手

针对机器人自主按压按钮的操作需求,设计了一种适于机器人安装的基于视觉识别的四自由度(Degree of freedom,DOF)按钮自主操作机械手。结合功能需求对该机械手的机械结构和控制系统进行设计,通过几何法求解了机械手的运动学正反解,并规划了其运动轨迹。采用支持向量机对按钮样本进行训练和预测,并通过视觉对按钮进行定位。最后制作了按钮自主操作机械手样机,并进行了按钮识别、机械手定位和按压按钮实验。实验结果表明,该文4-DOF自主操作机械手的按钮识别成功率达94%,控制定位精度达10 mm,能够自主完成按钮按压操作。     

机器人阻抗控制算法的参数调整研究

机器人的阻抗控制策略是目前工业机器人的主要控制方法之一,其主要特点是可以使机械手快速准确的运动到指定位置,控制精度比较高;该控制策略可以通过调整目标阻抗参数使机械手在接触不同的外界环境时达到顺应环境的目标,但在实际运用中阻抗参数的调整原则一直是比较困难的问题,本文通过仿真实验总结了调参规律．     

基于奇异摄动的宏—微机器人控制方法

物理上包含快过程和慢过程的系统可以用奇异摄动方法分析和控制,通过集中微机械手的小参数,提出了将宏－微机器人的动力学模型表示的为标准的奇异摄动模型的方法,这一方法对刚体连杆机械手具有一般性,基于奇异摄动方法设计了宏－微机器人控制器,宏机械手采用计算力短控制,微机械手采用非线性反馈控制,四自由度宏－微机器人的仿真研究证明了方法的有效性。     

基于改进PID控制的折弯送料机器人运动轨迹误差仿真研究

为了提高折弯送料机器人的定位精度,采用遗传算法优化折弯送料机器人PID控制参数。创建折弯送料机器人折弯板材装置简图,采用增量式PID控制方程式。确定PID控制参数优化变量,采用遗传算法优化PID控制参数,给出遗传算法优化PID控制器参数的具体过程,设计PID在线调优流程。采用MATLAB软件对折弯送料机器人角位移运动误差进行仿真,输出误差变化曲线。并且,与优化前折弯送料机器人PID控制效果进行对比和分析。结果表明,折弯送料机器人连杆1、连杆2和连杆3最大误差分别从1.73×10~(-3)rad、1.91×10~(-3)rad和2.03×10~(-3)rad降低到0.42×10~(-3)rad、0.48×10~(-3)rad和0.55×10~(-3)rad,下降了75.7%、74.9%和72.9%。采用遗传算法优化增量式PID控制参数设计变量,能够提高折弯送料机器人的定位精度。     

一种中板轧机电动APC智能控制器

研究在保证中板轧机电动APC(自动位置控制)系统定位速度的同时提高定位精度的方法.根据电动APC的控制要求和设备的实际情况,首先采用时间最优思想设计预定的压下轨迹曲线,然后采用仿人智能控制方法,使得实际压下轨迹跟踪预定的轨迹曲线,从而确保电动APC控制的准确定位.该控制算法已应用于实际生产.在系统大惯性和压下螺丝摩擦力不确定的情况下,定位精度达到0.05 mm且整个定位过程快速、无超调.     

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.      

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

叠丝生产中的自动控制系统

研究表明，有两种方法可以提高叠丝的质量，即增大摇臂的长度与恰当控制摇臂的转速．阐述了基于多级控制结构的叠丝自动控制系统的工作原理、步进电机的细分控制方法和ＰＬＣ控制程序设计技巧．该系统已投入生产，效果很好．     

基于函数联接神经网络液压驱动机械手的自学习控制

针对两自由度液压驱动机械手的轨迹跟踪控制问题,分析研究了神经网络自适应控制的特点,在此基础上提出了基于函数联接神经网络液压驱动机械手的自学习控制结构与控制算法·其控制结构着重智能知识的加强;控制算法以PD形学习规则为基础,运算结果不是直接参与控制,而是根据控制器作用于系统之后所产生的误差及其微分对控制器作出评价和修正·仿真和实验研究都取得了比较好的控制效果·     

智能车辆轨迹跟踪控制方法研究

针对智能车辆的轨迹跟踪控制问题,提出了一种可以调节参数的智能车辆轨迹跟踪控制方法.首先,设计了模糊控制器对智能车辆进行路径跟踪控制;其次,为了提高车辆在高速下的路径跟踪效果,设计模型预测控制器,并结合轮胎的动力学特性及车辆动态特性对轮胎侧偏角、质心侧偏角等进行约束;然后,为了提高车辆在不同工况下的路径跟踪效果,进一步设计了基于PSO算法的模型预测控制器.比较三种控制器的控制效果,选择典型工况在联合仿真平台上进行仿真.结果表明,提出的智能车辆的轨迹跟踪控制方法可以有效地对车辆轨迹进行跟踪.     

智能模糊控制器

给出了一种智能模糊控制器的设计方法。这种控制器由专家系统形式的智能协调器、连续模糊控制器、模糊预估器及模糊前馈控制器几部分构成,在专家系统的协调下,通过开环与闭环相结合、位置与增量相结合的调节方式,给出了接近最优的控制策略.仿真结果也证实了这一点。     

一种新型的智能控制器--九点控制器

提出一种新型的智能控制器——九点控制器，分析了其控制策略．采用相平面方法分析了各控制参数如何影响系统稳态性能、动态性能．仿真研究表明调整单个控制参数可使系统性能指标局部最优，从而实现系统性能整体最优．讨论了九点控制器控制参数的整定方法．     

药剂温度控制系统的智能PID控制方法与实现

针对药剂温度控制系统，提出了一种基于模糊系统的自整定PID控制器，用于解决系统中出现的纯时滞，大惯性，时变不确定性等问题，实际运行结果表明，这种方法达到了良好的控制效果，降低了被控量超调，且增强了系统的鲁棒性。     

Matlab在Fuzzy-PID智能混合控制系统仿真中的应用

以模糊控制理论为基础，结合Fuzzy—PID智能混合控制系统的研究，设计了一种可以实时地进行模糊运算和模糊推理的模糊控制器，实现了压力式网前箱控制系统的Fuzzy—PID控制。并应用Madab(Simulink)语言对该系统进行仿真。试验表明，该控制器的动态响应性能和稳态控制精度均十分理想，完全能满足压力式网前箱控制系统的控制要求。     

欠驱动两自由度机械臂LQG/LTR控制

针对欠驱动机械臂系统的快速稳定控制中存在着的系统过程噪声和传感器观测噪声的干扰问题,设计了具有回路传输恢复的线性二次高斯(linear quadratic Gaussian control with loop transfer recovery, LQG/LTR)控制器。该控制器由卡尔曼滤波器和最优状态反馈增益调节器两部分组成,并进一步使用了回路传输恢复技术提高了控制系统稳定裕度。仿真试验表明：LQG/LTR控制方法相比于线性二次型调节器控制方法具有更加出色的动态品质,能很好地抑制噪声造成的系统不稳定问题,使得机械臂快速稳定在期望位置,具备良好的稳定性和鲁棒性。     

结构与控制系统的一体化设计--柔性臂和控制系统的融合设计

将结构柔性动力学理论和现代控制理论相结合,以单输入输出的柔性臂控制为例,在机械系统的转动惯量最小化、一阶固有频率最大化和系统暂态响应控制能量最小的多目标评价下,通过柔性臂的结构尺寸、驱动力的作用位置和系统状态反馈的增益等设计变量的融合设计,实现柔性臂机电系统暂态响应等综合性能的提高．提出了对于多刚体多柔体耦合的复杂机电系统设计,应用模态法降低控制器维数,通过融合设计实现机电耦合设计的方法．从复杂的结构、控制系耦合特征出发,提出了结构与控制系统一体化工程设计的实现方法．以传统的结构和控制反复设计为比较对象,证明了此方法对于解决机械结构参数和控制参数之间的强耦合、提高系统综合性能的有效性．