运动控制算法在机械臂轨迹规划与路径优化中的实践研究

机械臂作为一种重要的自动化设备,其运动控制的性能直接影响着生产效率、产品质量以及工作安全。在实际应用中,机械臂往往需要完成复杂的任务,如精准装配、精密加工、物料搬运等,这就对机械臂的轨迹规划和路径优化提出了更高的要求。传统的机械臂控制方法往往存在着运动路径不平滑、能耗大、运动速度不稳定等问题,因此,如何通过运动控制算法实现机械臂轨迹规划与路径优化,成为了当前研究的热点和挑战之一。在此背景下,深入研究运动控制算法在机械臂轨迹规划与路径优化中的应用。

一种改进的移动机器人运动控制算法

在传统的控制系统中,控制器修正信号通常选取为跟踪误差的线性函数,虽然运算量较小,但在跟踪误差较大时,系统的响应速度较慢。为此,提出一种改进的运动算法,控制器修正信号选取跟踪误差的三次函数,并且为了克服在跟踪误差较大时高阶误差修正容易出现不稳定现象的问题,提出了修正信号增益分段线性化的方法。计算机仿真结果证明,在跟踪误差较小时该算法与传统算法具有相似的跟踪特性,但在较大跟踪误差时,该算法既提高了系统的响应速度,又保证了系统的稳定性。

运动控制算法产生的柔性冲击对数控机床振动影响的分析

在我国工业系统不断完善的背景下,数控机床在工业生产中扮演着极为重要的角色,因为它的运行质量将会直接影响生产零件的精确性。受各种因素的影响,在数控机床运转过程中可能会产生振动现象,将极大地影响整个生产过程。因此,相关人员必须加强对振动现象的重视,积极采取措施控制数控机床所产生的振动,保证零件加工的准确性。

五坐标虚拟轴数控机床运动控制算法的研究

在深入分析一种具体的五坐标虚拟轴数控机床的串并联混合结构的基础上 ,阐明了 CNC系统软件中机床运动控制的基本原理 ,并给出了相应的运动控制算法 ,推导出了实轴实际运动的位置公式 .根据该算法编制的数控软件已成功应用于实际的虚拟轴机床 .

一种运动控制算法的高效实时仿真调试方法

以半导体生产设备为代表的现代高速精密机电设备中普遍采用主-从式计算机控制的模式,从机以嵌入方式包含在设备中而不便于其上所运行的运动控制算法实时状态的监测;运动控制算法本身复杂度的不断增加进一步提高了代码高效调试的难度,对最短时间内获得运行正确的运动控制代码提出了极大的挑战。提出了一种能够准确反映控制对象真实响应的运动控制算法实时仿真和调试方法。该方法将从机DSP上运行的运动控制算法完整不变地转移到主机上运行,并且对DSP代码的输入输出函数进行少量修改以利用数值积分方法模拟控制对象的响应,实现了从机DSP运动控制算法和主机程序在同一计算机处理器上以真实的实时状态运行并且可以象普通源代码一样进行方便有效的单步、断点等调试。该方法可以与各种数据可视化手段相结合,形成完整、直观、高效的,完全脱离从机和控制对象的运动控制算法虚拟实时仿真调试环境。给出了该方法在半导体生产设备上成功应用的例子。该方法适用于各种独立运行于嵌入式处理器的运动控制算法的仿真调试。

光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法设计

为了实现高精度光学非球面元件超精密抛光加工的需要,设计了光学非球面磁性复合流体抛光运动控制算法。通过分析光学非球面磁性复合流体抛光加工原理,建立抛光头在加工过程中相对非球面表面的位态变换关系,采用D-H法建立抛光试验台运动学模型,求解抛光过程中抛光头位姿量,运用逆向运动学求解方法计算试验台运动量;开展工艺实验,对该运动控制算法进行验证。实验结果表明,所设计的抛光运动控制算法能够准确指导光学非球面元件抛光加工。

全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。

基于伺服冲床运动控制算法的RCP开发方法

运动控制器作为一个独立的工业自动化控制产品,已经被越来越多的产业领域所接受。运动控制器传统的开发方法存在周期长、成本高、算法实现难等缺点,已经成为制约运动控制器发展的技术瓶颈。文章以伺服冲床为平台,采用的快速控制原型(Rapid Controller Prototyping,RCP)的开发方法来进行运动控制器控制算法的研究与开发,对提高开发效率以及设计阶段的验证有着重要意义。

混凝土喷射机臂架运动控制系统的研究与开发

针对混凝土喷射机传统控制方式存在操作机手劳动强度高、混凝土回弹量大、喷射效率低等缺点。本文以一台混凝土喷射机多关节臂架系统为研究对象,在原手动开环电液控制系统的基础上设计并开发了一套基于嵌入式工控机和传感器系统的喷射机臂架智能运动控制系统。该系统能够满足大型多关节液压机械臂运动控制的高可靠性、高运算能力及高实时性的要求,通过先进运动控制算法实现对臂架末端在三维空间位置的精确闭环控制,可以大幅度提高喷射机作业的自动化和智能化程度。

6-DOFs机器臂在位置模式下追随运动意图的研究

为了使脑卒中患者在主动康复中能够得到准确、实时、稳定的识别效果,本研究提出了基于6-DOFs协作机器人作为一种康复运动设备。患者的运动意图通过其手与机器臂末端的六维力传感器作用的程度与方向来捕捉,控制系统则通过解析出的运动意图实现机器臂末端运动方向与速度的设置和驱动。运动意图主要由运动方向和运动程度两个指标表达,前者由力传感器各分力的合力方向确定,后者由合力的大小确定,同时还要检测合力与TCP所在轨迹点处切线方向的夹角,最终确定出机器臂末端沿轨迹运动的速度。

IR新推出两款数码运动控制IC

国际整流器公司(International Rectifier，简称IR)专攻运动控制的iMOTION集成设计平台再添两种新器件。全新IRMCK201及IRMCK203数码控制集成电路(IC)，可针对不同种类的永久磁体或交流电感马达及其定位反馈器件，革新运动控制算法的配置工作。

深圳市合信自动化技术有限公司CTH3-C系列运动控制器

合信技术推出的CTH3-C系列运动控制器是一款功能强大的运动控制器。它基于高速工业以太网EtherCAT总线的控制网络、符合1EC61131—3标准的编程方式、内嵌强大的单轴／多轴运动控制算法以及可视化的编程软件，集逻辑、运控、视觉于一体。而简易方便的安装方式、卓越的软硬件搭配、丰富的扩展模块种类以及高可靠性，

空间机器人控制系统硬件仿真平台的研究

建立了空间机器人控制系统的硬件仿真平台。研究了空间机器人基于手眼视觉的控制问题,建立了系统关键部件的模拟设备。仿真平台由中央控制器、关节模拟器、手眼模拟器、动力学/运动学仿真计算机和三维动画显示计算机组成。基于该平台,对空间机器人控制特性和仿真过程中的延时环节进行了研究。系统自主捕获仿真试验结果表明,所采用的运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好地完成对实际机器人系统控制过程的模拟测试及系统控制算法的验证。

足球机器人协调控制的研究

由于足球机器人在比赛过程中一直处于高速运动状态,所以对机器人运动的协调性和响应的快速性要求比较高。为此,分析了足球机器人的运动特性和机器人在运动过程中协调性差的原因,提出了速度协调控制算法和运动控制算法,并利用Lyapunov定理验证了运动控制算法在不同运动区域的收敛性。结果表明,本算法具有较好的协调性和快速性,能满足足球机器人比赛的要求。

视觉伺服空间机器人运动硬件仿真研究

对空间机器人操作臂与安装平台之间耦合关系进行了分析,建立了空间机器人各关键部件的模拟器,并组建起硬件仿真试验平台。基于该平台对空间机器人运动控制特性进行了研究,建立了基于视觉反馈的运动规划算法和关节电机闭环控制模型。对仿真过程中的延时环节进行了分析,并采用Smith预估的方法对系统延时进行了补偿。系统自主捕获仿真试验试结果表明,所采用运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好的完成对机器人控制和通讯能力的模拟测试及系统控制算法的验证。

变电站带电水冲洗机器人开放式控制系统

为了解决人工水冲洗变电站设备的问题,文中介绍了一种新型的变电站带电水冲洗移动机器人及其开放式控制系统结构体系.首先,介绍了变电站带电水冲洗移动机器人总体设计,然后,给出了该机器人开放式控制系统结构体系.变电站带电水冲洗移动机器人采用基于PC机、触摸屏和运动控制器的开放式控制系统,提高了控制系统的开放性和交互性能;基于分层递阶控制的思想,将控制系统划分为组织级、协调级和执行级三个层次,通过各层的配合保证了运动控制算法的实时性和各子系统的协调工作.

基于数字孪生系统的气浮平台设计与应用

数字孪生技术在国内外的航空航天领域有着广泛的应用。针对实验室用以模拟太空微重力环境的气浮平台,搭建了数字孪生系统。首先,结合国内外业界优秀案例和平台自身特点提出了四层数字孪生系统框架。其次,阐述了搭建整个系统的关键技术,包括:底层设备实时通信、搭建虚拟场景和模型、虚拟现实交互以及运动控制算法等。最后,利用避障实验验证了该系统的有效性并为在地面开展对航空航天领域的数字孪生的相关研究提供了一种可行性思路。

刀具路径G^2连续实时光顺与高精度轮廓控制研究

数控产业是支撑航空、航天、船舶及车辆等领域的支柱性产业，它直接反映了国家装备制造业的技术水平，具有重要的战略意义。为实现高进给速度、高轮廓精度数控加工，需要针对如下环节开展研究：光顺平滑的加工刀具路径生成；符合机床加工综合约束的平滑加减速规划；满足指令生成精度以及实时性要求的插补算法；满足轮廓跟踪性能的运动控制算法。当前，针对以上研究领域尚存在如下问题：商业 CAD/CAM 软件通常只能生成小线段格式的刀具路径，在线段衔接点处切向与法向的不连续性会导致速度和加速度波动，影响加工效率、质量乃至机床寿命；速度规划环节，尚未有可行的双向扫描方法用于生成加速度连续的平滑速度规划曲线；参数曲线的插补计算往往引起速度指令波动，但尚未有研究针对其产生原因进行全面分析并提出完整控制算法；目前基于现场可编程门阵列（Field-programmable gate array, FPGA）的硬件插补器尽管可以通过“硬件加速”提高插补实时性，但实质是以资源换时间，成本高且插补精度低；当采用交叉耦合控制方法对插补指令进行轮廓跟踪时，尚且缺少针对空间自由曲线的轮廓误差估计高精度方法及以此为基础的控制器设计方法。

基于PLC技术的机器人控制系统研究

随着机器人的应用越来越广泛,有效提高了企业自动化水平和生产效率。但受其高额造价和复杂的操作技术等问题,使得企业的生产效率受到了一定程度的约束。因此,本文目的在于基于PLC技术开发设计一种机器人控制系统,以此来缓解机器人操作过程中存在的问题。首先,以西门子PLC控制器为核心,通过对其控制电路、运动控制程序编写、触摸屏设计等实现了对该机器人控制系统的开发。接着,通过仿真调试证明了该系统能够实现机器人运动的可靠性和易操作性。

水下潜器重心调节装置设计与控制研究

随着对海洋资源的开发,水下潜器在海洋开发过程中起到越来越重要的作用,应用范围逐步扩大,在海洋中的工作能力引起了多个国家的重视。水下潜器重心调节装置设计与控制模型研究是关键技术之一。本文通过分析国内水下潜器重心调节的相关的研究成果,用多个运动控制算法对重心调节装置进行控制,通过大量实测数据进行分析.