双摆机器人摆杆平衡态任意转换运动控制的实现

双摆机器人两摆杆具有一个自稳定(Down-down)和三个自不稳定(Down-up,up-down,up-up)的平衡状态,4个平衡状态之间可以构成12个相互转换的运动动作和8个自旋动作.本文运用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,设计具有基于特征辨识多控制模态结构的控制器;采用"类等效"的系统建模方法和改进型遗传算法,实现双摆机器人模型的精确辨识和其多模态控制器多参数的整定与优化,并解决了多控制模态之间的平滑切换,以及从仿真研究到实时控制成功的快速过渡等关键问题.以(Down-up)向(Up-down)状态的转换为例,说明了如何实现四个平衡状态之间的任意相互转换的运动控制,并介绍了仿人智能控制器设计的详细过程.仿真与实时控制的实例证明了设计理论与方法的有效性.

基于动态伺服的欠驱动双摆机器人仿生悬摆控制

引入动态伺服理论研究了欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制。针对欠驱动双摆机器人的仿生悬摆运动控制,引入动态伺服理论解决摆臂末端对目标轨迹的跟踪问题;利用灵长类动物悬摆运动的类单摆特性,基于李亚普诺夫稳定性理论设计了反馈控制律,并分析了闭环系统的奇点及其对于系统收敛性的影响。欠驱动双摆机器人实物系统实验结果表明,文中所设计的控制策略是有效的。

双摆机器人倒立点到悬垂点的欠驱动控制研究

双摆机器人的原型为旋转二级倒立摆,用单输入进行3个自由度的控制,属于典型的欠驱动控制系统。双摆杂技机器人具有4个平衡点:Down-Down、Down-Up、Up-Down、Up-Up,针对从Up-Up倒立平衡点到Down-Down悬垂平衡点的运动控制问题,采用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,首先对目标过程进行了控制任务分解与控制模态划分,分为初始扰动、内杆缓降、内杆稳定外杆限幅、双杆稳定4个控制阶段;然后针对每个阶段设计了对应的感知图式、运动图式与关联图式;最后在双摆杂技机器人装置上进行了实时控制实验,验证了控制方法的有效性。

双摆杂技机器人DD2UD的多模态混合控制

双摆杂技机器人的原型为旋转二级倒立摆,作为典型的非线性欠驱动多刚体被控对象,控制难度极大。针对双摆杂技机器人的DD2UD(摆杆从Down-Down平衡态转换到UpDown平衡态)杂技动作,将控制任务分解为5个子任务:初始扰动、双杆起摆控制、推拉起摆控制、外杆调整阶段、Up-Down稳定控制。根据各个子任务的控制目标结合动力学分析,设计出各子任务的控制律,构成多模态控制器结构,并在实际设备上进行实时控制实验以验证相关控制算法的有效性。

双臂协同检修机器人系统设计与仿真分析

针对典型检修任务和作业灵活性的需求,设计了一套移动式双臂协同检修机器人平台。文中对机器人的系统组成、机械臂构型和关节设计、总控平台控制功能设计进行了介绍,同时针对机械臂的耐辐照需求,对机械臂关节进行了器件筛选、辐照测试和抗辐射加固设计。基于轨迹规划和运动学建模,通过虚拟环境的动力学仿真分析了机械臂在运动过程中对于整个机器人系统稳定性的影响。最后,对双摆臂式履带移动平台进行了越障规划,并通过障碍物越障的实验测试验证了双摆臂式履带机器人的越障能力。

核电站巡检应急履带机器人越障分析

针对机器人在核电站复杂环境中的地形通过要求,设计了一种具有双摆臂的履带式机器人,通过建立摆臂履带机器人越障性能分析的参数理论模型进行虚拟仿真和理论分析,以低阶梯、高阶梯、楼梯和沟壑等多种障碍物作为分析障碍物,分析了双摆臂履带机器人的系统参数与越障性能的关系。仿真结果表明,设计的双摆臂履带机器人具有较好的越障能力。同时,以机器人模型和理论分析为依据,搭建了双摆臂履带机器人平台及其运动控制系统。

核电站巡检履带机器人力学分析与运动规划

履带机器人具有强越障的结构特点,能够在核电站中代替人进行高频次巡检等任务,而履带机器人的输出特性和越障过程的姿态是决定机器人越障能力的两个关键因素。针对核电站复杂环境的越障需求,设计了一种双摆臂履带机器人,以阶梯和斜坡等障碍物作为分析障碍物,建立了双摆臂履带机器人的输出力矩计算模型,以楼梯作为核电站的关键障碍物,进行了双摆臂履带机器人的越障姿态规划,并在双摆臂履带机器人平台上进行了实验测试,验证了履带机器人的越障能力。

双摆杂技机器人DD2DU仿人智能控制器设计

双摆杂技机器人的两根顶杆有四个平衡点:Down-Down(DD)、Down-Up(DU)、Up-Down(UD)、Up-Up(UU)。针对双摆杂技机器人从DD转换到DU平衡点(DD2DU)的大范围非线性欠驱动控制问题,应用基于动觉智能图式的仿人智能控制理论,将DD2DU控制任务分解为初始扰动、外杆摆起、姿态调整、稳定控制4个阶段,并设计出每个阶段的关联图式、运动图式(控制器),进而构建多模态控制的仿人智能控制器,最后通过验证实验证明了该控制方法的有效性。