串联机械臂分布式电液伺服运动系统稳定性控制方法研究

串联机械臂分布式电液伺服系统是部件高度耦合的复杂控制系统,针对其高负荷大功率状态下运动稳定性能下降的问题,在串联机械臂分布式电液伺服系统结构和动力学分析基础上,构建了分布式电液伺服系统的运动控制模型,利用扩展劳斯稳定性判据构造了串联机械臂的运动稳定性判据,进而充分地分析了串联机械臂运动失稳的影响因素,采用滑模控制策略优化串联机械臂分布式电液伺服系统的运动稳定性能,在模块化实验环境中验证了控制方法的可靠性和有效性,通过对实验结果的分析,所设计的滑模控制方法能够快速有效提升串联机械臂分布式电液伺服系统运动稳定性能。

基于改进型ADRC的六自由度串联机械臂控制系统研究

针对六自由度串联机械臂在控制中存在的耦合和扰动等问题,本文提出一种基于改进型ADRC的六自由度串联机械臂控制策略。首先,建立六自由度串联机械臂的力矩电机的数学模型;其次,设计一种新型非线性函数,改进扩张状态观测器和非线性状态误差反馈,提高系统的控制性能;最后,对搭建的模型进行仿真实验。实验结果表明,与传统的自抗扰控制器相比,改进型ADRC控制器能更准确地估计未知扰动,有效地提高系统的响应速度和稳定性。

码垛运载机器人串联机械手臂的运动空间分析

为保证码垛运载机器人串联机械手臂的工作空间满足工作需求的同时,避免与所检测电梯内壁发生干涉,本文采用蒙特卡罗法对码垛运载机器人串联机械手臂进行运动学分析,使用Matlab软件绘制其运动范围,得到该串联机械手臂末端的运动范围云图。结果表明,在保证串联机械手臂正常抓取配重砝码的同时节省了运动空间,避免了干涉的问题。本文可为串联机械手臂轨迹规划提供参考。

串联机械手工作空间的求解

针对串联机构工作空间求解的问题,运用了一种不同于蒙特卡洛的方法即仿真法进行了求解。该方法是借助于Matlab/Simulink中的SimMechanics工具箱,根据串联机械手简易模型参数创建出串联机械手仿真模型,然后利用仿真的形式跟踪串联机械手的末端轨迹,并记录其末端点到达位置坐标,以此绘制出串联机械手的工作空间。最后,将此方法与蒙特卡洛方法进行了比较,结果证明用该方法求解工作空间不仅避免了繁复的运动学方程求解过程,而且得到的工作空间图形效果更优于蒙特卡洛方法。

串联机械臂关节铰间隙配合精度的设计方法

在串联关节型机械臂的研究中大多都忽略铰间隙的影响,为了得出铰间隙对平面关节式机械臂运动影响,以平面2R机械臂为研究对象,利用DH坐标变换法得出其运动学方程;利用二关节之间的配合关系来确定铰间隙;根据不同的间隙进行三维建模和运动仿真;对仿真结果从位移、速度、加速度三个方面进行对比和分析;利用末端位姿允许误差及MATLAB蒙特卡洛模拟设计铰间配合精度。从结果可以看出:间隙越大末端执行器的位姿精度越低,速度和加速度波动越大但总体波动时间较短,角加速度波动次数较多但波动幅度较小。间隙较小时结果反之。二关节之间不同的间隙组合对机械臂运动也有较大影响。利用末端允许误差及蒙塔卡洛模拟可设计出较优的铰关节处配合精度。

串联机械臂结构优化方法

为解决串联机械臂结构优化问题,提出一种基于工作空间和能量消耗综合指标的机械臂结构优化方法.该方法在机械臂原有结构设计的基础上,以满足原有全局性能指标约束为前提,以机械臂工作空间和特定工作区域上的能量消耗为性能指标,利用遗传算法优化机械臂结构参数,使优化后的机械臂不但具有原设计工作空间特性,而且运行能量消耗最优;推导了基于工作空间和能量消耗的综合性能指标计算方法,并给出基于实数编码遗传算法的机械臂结构优化算法.在某6R型串联机械臂结构优化上的应用结果表明:该机械臂结构优化方法能有效地优化机械臂结构,减小运行能量消耗,优化结果能够满足预定工作空间特性约束.

串联机械臂关节故障快速判定方法研究

为快速判定故障类型和位置,建立串联机械臂数学模型,并采用反演控制器来控制机械臂的运动,分析常见故障类型并建立相应故障模型。考虑最为严重的执行器、传感器锁死故障(两种故障外在表现形式相同),利用反馈信息与机械臂模型建立残差观测器,利用速度残差量完成故障判定。建立仿真平台并在正常运动的机械臂中加入故障信号进行仿真验证,实验结果表明:提出的方法可在两个控制周期内判断出机械臂关节的故障类型和位置。

考虑混合式直流断路器整机结构的多断口串联机械开关均压设计

高压直流断路器是高压直流电网控制保护的关键设备之一。为解决混合式直流断路器串联多断口机械开关的均压设计问题,该文搭建试验回路,开展双断口串联机械开关稳态、暂态电压分配特性试验,通过静电场仿真提取其分布电容参数,建立电磁暂态仿真模型,场–路结合分析均压组件参数对断口电压分配特性的影响规律。仿真与试验结果相对误差不大于3.0%。以典型±535kV混合式直流断路器为例,考虑断路器整机结构,进一步研究均压组件参数对断口电压分配特性的影响规律,得到在均压系数≥95%的条件下,六断口串联机械开关均压组件参数的建议选取范围为:100MΩ≤均压电阻≤1000MΩ,均压电容≥4.83nF,100Ω≤限流电阻≤500Ω。结果表明场–路结合分析方法进行多断口串联机械开关均压设计的有效性,可为混合式直流断路器多断口串联机械开关均压设计提供参考。

基于VB和单片机的四自由度串联机械手的轨迹规划及控制系统

本文通过对四自由的空间串联机械手进行分析,建立了关节坐标,提出通过坐标旋转和平移,很好的避开求解非线性方程组,基于VB的MSComm控件和单片机建立四自由的空间串联机械手的参数化轨迹控制界面和系统[1],为串联机械手的轨迹规划的设计提供参考,最后通过实物制作,验证了程序的正确性。

一种改进的串联机械臂逆运动学问题数值解法

逆运动学问题是机械臂运动控制的基础,数值法因其较好的通用性而被广泛使用。然而,常规基于Levenberg-Marquardt(LM)迭代法的机械臂逆运动学数值解法存在收敛速度慢、易出现不收敛的问题,影响算法鲁棒性。为解决上述问题,提高算法收敛速度和收敛能力,在常规数值解法基础上提出了一种改进的机械臂逆运动学问题数值解法。创新将LM迭代法中每一迭代步的参数因子由当前迭代步对应的微分运动向量二范数确定,并额外设置步长因子以提高每一迭代步的迭代步长。基于6自由度串联机械臂的验证结果表明,相比于Matlab Robotics Toolbox中ikine函数的数值解法,提出方法的收敛能力提高了约1.8倍,收敛速度提高了7.9倍,有效弥补了常规的数值解法鲁棒性不足的缺点。

基于MATLAB的微电驱串联机械手工作空间域解算与仿真

文章介绍一种可用于小型管道和容器焊接以及内壁焊接质量检测的新型机械手——微电驱串联机械手,探索了一种实用的串联机械手工作空间域的仿真方法。通过机械手结构分析,建立机械手连杆坐标系,确定连杆参数,得到连杆变换的D-H(Denavit-Hartenberg)矩阵,建立机械手的数学模型,然后应用MATLAB求解机械手运动学正解,仿真得到机械手工作空间域。通过仿真验证了机械手结构设计的合理性。

基于串联机械臂的稀疏孔径望远镜装调

为了更好地对稀疏孔径大口径望远镜进行装调,利用旋量理论对串联机械臂在系统装调中的应用进行了研究。首先,利用旋量理论分析了串联机械臂进行稀疏孔径望远镜装调的基本原理。其次,结合旋量理论与基本的几何关系分析了稀疏孔径望远镜装调原理,并对子孔径测量过程进行了误差分析。之后,对串联机械臂携带点光源显微镜(PSM)进行装调的可行性进行了分析与实验,证明了处于串联机械臂携带状态的点光源显微镜与位于实验室环境下像点稳定性相近。最后,分析了串联机械臂结合点光源显微镜在大口径稀疏孔径望远镜装调检测中的应用。

一种采用球面编号靶点的串联机械臂测量方法

为了在较大范围内获取高精度的机械臂末端实际位姿数据进行机械臂运动学模型真实参数的辨识,提出一种基于球面编号靶点的串联机械臂测量方法,利用双目视觉实时跟踪与末端法兰刚性连接的标准靶球,设置在球体表面的标志点依靠特殊的排列分布进行区分编号,球心坐标和靶球方向分别由任意捕捉的至少4个点和已知的空间几何位置关系根据克莱姆法则计算求得,在工作空间内任意运动机械臂进行末端靶球位姿测量。建立位姿误差模型,采用最小二乘法辨识出准确的几何参数,实现机械臂的误差校准。试验结果表明,此法具有较高的精度,克服了传统视觉系统定位跟踪的视野狭小,降低了机械臂末端位姿测量的成本,简单可靠,同时有效的提高了机械臂的定位精度。

刚柔耦合串联机械臂末端位置误差分析与补偿

机械臂连杆柔性、关节柔性等非线性变形的综合影响,导致其末端位置发生偏离而产生误差。本文以IRB1410型串联机械臂为研究对象,采用理论分析、仿真分析与实验验证相结合的方式,对机械臂末端位置误差进行分析与补偿研究。首先,建立机械臂刚柔耦合理论误差模型,并运用Newmarkβ法进行数值仿真分析;联合ANSYS和ADAMS进行刚柔耦合机械臂末端位置运动误差仿真;为了实现快速补偿,提出基于BP神经网络的伪目标点法对位置误差进行补偿,补偿后其位置误差均方根减小了68.3%,说明该方法具有较好的补偿效果;最后,自主设计并搭建了测量实验平台,采用所提算法进行了误差补偿实验,对比补偿前后距离误差,补偿后误差均方根减小了77.01%,验证了伪目标点法对柔性误差补偿的有效性。

丙烯泵串联机械密封的使用与改进

对丙烯泵串联机械密封系统中存在的问题以及出现的故障进行了分析 ,介绍了串联机械密封在丙烯泵上的使用情况和改进成果以及该串联机械密封的运行和维护。

基于遗传算法的串联机械手驱动系统减速比优化

串联机械手的驱动系统一般采用交流伺服电动机与精密减速器配套使用的方式。减速器在驱动系统中用于提高驱动力矩、降低输出转速,其减速比直接影响串联机械手的加减速性能和拾放操作速度。基于此,利用改进的S形速度曲线进行轨迹规划,能确保串联机械手加速度的连续,有利于降低机械手高速运动时的冲击。提出一种以平均完成规划的路径轨迹运行时间最短为目标,以交流伺服电动机需满足的运行原则为约束条件,对驱动系统减速比进行优化配置的方法。以4自由度SCARA机器人为例,在逆动力学建模、轨迹规划的基础上,运用遗传算法对最优减速比进行优化。采用该优化方法可以充分发挥交流伺服电动机的性能,从而有利于降低机械手驱动系统的成本,同时提高机械手整体的性能。

串联机械系统可靠性优化设计的目标协调法

根据大系统理论的分解协调原理，提出了串联机械系统可靠性优化设计的目标协调法。该方法将串联机械系统可靠性优化设计整体模型的求解，转化为对各组成单元体可靠性优化设计模型的迭代求解，从而降低了优化模型的维数，给解决问题带来了方便。最后给出了简单算例以证明算法的有效性。

柔性串联机械臂的模糊自适应滑模控制系统设计

针对柔性串联机械臂传统控制方式的轨迹跟踪精度存在误差较大的缺陷,文章提出了一种结合柔性串联机械臂弹性动力学方程和模糊自适应滑模控制(sliding mode control,SMC)的控制方法。采用运动弹性动力学(kineto-elastic-dynamics,KED)法,结合系统的约束方程,建立了机械臂的弹性动力学方程,为系统提供控制对象模型;将模糊自适应算法与SMC控制器相结合,设计出一种新型SMC控制器,并运用Lyapunov函数验证该新型SMC控制器的稳定性;基于S-Function函数,建立机械臂的Matlab/Simulink仿真框图,对机械臂进行仿真分析。结果表明,模糊自适应SMC控制器具有轨迹跟踪精度高和稳态误差小的特点,验证了新型SMC控制器的有效性。

串联机械系统可靠性优化设计的准则法

对于串联机械系统可靠性优化设计模型，往往由于其维数较高，用常规方法对整体模型较难进行求解。本文根据模型的最优准则，构造了一种迭代求妥方法。在迭代过程中只需求解维数较低的单元部件可靠性优化条件模型，因此，既便于使用常求解，又便于使用机械零部件可靠性优化设计的现有成果。最后给出了简单算例。

3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序研究

采用D-H方法建立机械手的连杆坐标系,通过齐次变换得到机械手的运动学方程,通过将多组关节变量代入运动学方程得到机械手的工作空间,利用MATLAB的图形功能和图形用户界面编制3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序。