基于HJI理论的双半球胶囊机器人姿态非线性控制方法

考虑到自主研发的双半球胶囊机器人系统不确定性以及外界扰动等非线性特征问题,提出了一种基于Hamilton-Jacobi不等式(HJI)理论的双半球胶囊机器人滑模鲁棒非线性控制策略。通过拉格朗日动力学原理建立双半球胶囊机器人被动模态的动力学模型,并将Hamilton-Jacobi不等式理论应用于设计滑模鲁棒的控制律来确保控制系统的稳定性。此外,通过Lyapunov方程验证了该双半球胶囊机器人基于HJI理论的滑模鲁棒控制系统的有效性,并对所设计的控制器进行了仿真实验,仿真和实验结果表明所设计的控制策略能有效地抑制外部干扰对控制误差的影响,提高了双半球胶囊机器人系统的控制精度。

六自由度机械臂位置误差分析

六自由度机器人是一种较为经典工业机器人之一,其在自动搬运和装配工作以及焊接工作中的应用非常广泛。在六自由度机器人中,机械臂的位置误差分析和控制问题非常重要,鉴于此,本文对其进行了相关研究。

磁驱动双半球胶囊机器人滚动动态性能研究

为了实现食管、胃、结肠等宽裕环境内诊断与治疗,双半球胶囊机器人需要实现稳定的滚动行走。为了探究旋转磁场强度、旋转速度、阻尼等参数对胶囊滚动动态性能的影响,确定胶囊姿态角变化范围,结合旋转磁场随动效应建立了双半球胶囊拉格朗日滚动动力学模型,采用区间状态转移矩阵逼近算法求得状态转移矩阵,通过分析状态转移矩阵特征指数,确定了能够实现稳定滚动的临界和最优控制参数。提出了基于激光系统的胶囊滚动姿态检测方法,模型仿真与试验结果表明:在一定范围内,磁场强度的减小及磁场旋转角速度的增加通常有利于机器人滚动动态稳定性的增强,该动力学特性为控制胶囊实现肠道内稳定滚动控制策略提供了理论依据。