基于CAN总线结构的服务机器人模块化双臂系统构建

针对商品化工业机器人手臂系统封闭、开放性差的问题,采用机器人可重构模块来构建机器人的双臂系统。在分析机器人手臂构成特点的基础上,进行了手臂模块的选型,完成了由模块化关节组成的服务机器人双臂硬件平台的搭建;通过分析手臂功能模块化的特点,设计了手臂的分布式控制系统方案,并通过实验验证了双臂软硬件系统构建的正确性及稳定性。

高铁隧道电气作业双臂系统稳定性数字化研究

目前对于起重机等机械臂式作业系统的抗倾覆稳定性,针对的是最不利的载荷组合条件进行校核。文中研究对象选取高铁隧道电气作业双臂系统,基于力矩法建立抗倾覆稳定性校核的计算数学模型。通过数字化实现高铁隧道电气作业双臂系统13个自由度的参数表示,使整个校核变为动态过程。用Simpack建立该双臂系统的动力学模型,进行动力学仿真。通过高铁隧道电气作业双臂系统抗倾覆稳定性计算中的力矩和动力学仿真的质心位移距离的类比,提出高铁隧道电气作业双臂系统倾覆稳定性数字化计算的公式。

基于旋量理论6自由度双臂作业系统正运动学与工作空间分析

机械臂的轨迹规划和控制的前提,是进行机械臂的正运动学分析。目前,主要的分析方法为D-H参数法。提出了一种比D-H法更快捷、更简单、利于计算的旋量理论方法。通过指数积公式对双臂作业系统进行运动学建模并建立正运动学方程。运用Simpack软件对双臂作业系统进行仿真分析,通过仿真的结果和正运动学方程所求解的结果对比,验证了通过旋量理论建立的正运动学模型的正确性。利用Matlab软件进行工作空间的分析,通过工作空间云图的对比,得到双臂作业系统的工作空间。

双臂协调约束系统动力学问题探讨

本文讨论了双臂协调约束系统的动力学问题．文中系统地描述了该系统的适应于计算机程序化的建模方法；推导了系统的动力学方程，并给出了用约束矩阵的正交补矩阵处理系统所受协调约束的方法；编制了相应的计算机辅助分析程序ＤＲＣＲＣＳ，并用该程序对算例进行了动力学的数值分析。

移动双臂机械手系统协调操作的视觉伺服技术

本文利用双目泛倾斜变焦摄像机(pan-tilt-zoom,PTZ)像机,实现移动双臂机械手系统的视觉伺服协调操作,重点研究室内复杂环境和光照变化情况下目标物体的检测、识别和定位问题.首先,提出了色调、饱和度、亮度颜色模型(hue-saturation-value,HSV)空间下图像分割的改进算法,通过阈值更新和外接矩形改善分割结果,提高检测算法对环境光照变化的适应性;然后,基于Hu不变矩,利用物体形状特征,对检测得到的物体加以识别:在此基础上,利用摄像机投影矩阵,计算目标物体的空间坐标,实现其定位测量:最后,在实验室平台上,通过模拟双臂倒水操作,验证提出的图像处理和分析算法以及视觉伺服协调操作方案的有效性.实验结果表明移动双臂机械手系统能够成功完成倒水动作的协调操作.

双臂空间机器人系统运动规划的双向逼近方法

基于双向逼近方法,讨论了载体位置与姿态均不受控制的双臂空间机器人系统的运动规划问题。该方法以系统动量和动量矩守恒关系为基础,建立了控制系统设计所需系统状态方程;并通过对系统状态方程应用双向逼近方法,获得了机械臂关节角的控制输入方程,从而达到对载体姿态及机械臂关节角的双重控制效果。该方法的优点是减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效地延长了空间机器人系统的使用寿命。系统数值仿真证明了该方法的有效性。

双臂空间机器人系统末端惯性空间轨迹的反馈跟踪控制

本文讨论了载体位置不受控制的双臂空间机器人系统的载体姿态与机械臂末端抓手协调运动的控制问题。结合系统的动量守恒关系对双臂空间机器人系统的运动学、动力学作了分析,推导出了系统的载体姿态与机械臂末端抓手协调运动的增广广义Jacobi关系。并以此为基础,给出在载体位置不受控制的情况下,惯性坐标系内双臂空间机器人系统的载体姿态与机械臂末端抓手协调运动的反馈跟踪控制规律。研究结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定的情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人机械臂的末端抓手与载体姿态准确地完成指定的运动,而不需对其载体的位置进行主动控制。仿真计算结果证实了方法的有效性。

漂浮基双臂空间机器人系统协调运动的模糊小波神经网络控制

讨论了本体姿态受控、位置不受控的情况下,漂浮基双臂空间机器人系统协调运动的动力学控制问题。依据系统动量守恒关系和拉格朗日第二类方程,推导了漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程。在系统参数未知的情况下,提出了一种小波基模糊神经网络控制器,以使双臂空间机器人系统的本体姿态和机械臂关节铰协调地跟踪各自在关节空间的期望运动轨迹。提出控制器的优点在于:不仅不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,而且也不需要知道系统参数;由于采用反向传播算法对网络参数进行在线训练,从而使模糊神经网络具有较好的自学习和自适应能力,这样就不需要事先进行离线训练,更适应于空间机器人系统的实际应用。利用一个双臂空间机器人系统的仿真结果,验证了所提出控制器的有效性。

基于双臂焊接机器人系统的白车身满焊研究

为了解决某公司特种车辆白车身满焊存在的生产效率低、工艺一致性差等问题,基于双臂焊接机器人系统和PLC控制技术,设计了一种特种车辆白车身满焊工作站。该工作站由双臂焊接机器人系统、烟尘净化系统、柔性工装夹具、变位机等组成,大幅提高了特种车辆白车身的生产效率和焊接质量,兼容性好,满足了客户的实际需求,具有极高的应用及推广价值。

基于双目视觉的双臂模糊轨迹跟踪控制

在双目视觉系统的监视下,双臂系统夹持目标执行视觉轨迹跟踪任务。随意的目标夹持姿态引起的动力学不确定性会影响控制性能,尤其目标质量较大时。因此,该文在控制器设计中引入模糊系统来逼近系统的动力学特征。同时,采用分散控制策略解决双臂系统的运动学和动力学协同问题,然后在位置/力混合控制的框架下设计了基于双目视觉的双臂模糊轨迹跟踪控制器。最后,通过仿真证明了控制器的有效性。

双臂空间机器人姿态调整运动的最优控制规划

讨论了双臂空间机器人系统姿态调整运动的最优控制规划问题．以多体动力学理论为基础,导出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人系统的动量矩守恒关系,并将其转化为系统状态方程;利用近似优化方法给出了一种双臂空间机器人姿态、关节协调运动的最优控制算法．其优点在于,仅控制双臂空间机器人的关节运动,即可同时获得载体姿态及机械臂关节需要的终端位置．系统数值仿真,证实了算法的有效性．

闭环双臂空间机器人运动规划的双向逼近方法

讨论了载体位置、姿态均不受控制的闭环双臂空间机器人系统的非完整运动规划问题.以系统动量、动量矩守恒关系及几何约束条件为基础,建立了控制设计所需的系统状态方程;并通过对状态方程应用双向Lyapunov方法,获得了机械臂关节角的控制输入方程,从而达到对载体姿态及机械臂关节角的双重控制效果.该方法的优点是减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效地延长了空间机器人系统的使用寿命.通过一个平面自由漂浮闭环双臂空间机器人系统的数值仿真,证明了方法的有效性.

基于Backstepping的双臂空间机器人惯性空间轨迹的鲁棒神经网络跟踪控制

讨论了基于BackStepping方法,载体位置与姿态均不受控制的双臂空间机器人跟踪惯性空间期望轨迹的控制问题.首先基于拉格朗日第二类方法,结合系统动量(动量矩)守恒关系,推导得到了系统动力学方程,并转化为系统状态方程.基于Backstepping方法,针对具有不确定性的双臂空间机器人系统,设计了鲁棒自适应神经网络控制规律,保证了具有不确定性的双臂空间机器人系统末端手爪在惯性空间跟踪期望轨迹的控制.仿真实验证明了该方法的有效性.

一种用于焊接的双臂机器人系统及其工作过程

从应用工程的角度提出了用双臂机器人进行焊接作业，以提高焊接质量的观点，提出了与之相应的２Ｒ－３Ｐ２Ｒ型双臂机器人系统，建立了机械臂坐标系、工件坐标系和作业点坐标系，描述了在焊接作业过程中焊枪相对于作业点坐标系的相对位姿。

双臂空间机器人系统动力学与关节运动的非线性反馈控制

利用拉格朗日方程建立了漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程,给出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人关节运动的非线性反馈控制规律.结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人系统完成关节空间的指定运动,而不需对其载体的位置、姿态进行主动控制.仿真计算结果证实了方法的有效性.

基于图像的双臂模糊自适应轨迹跟踪控制

在固定相机的监视下,随机位姿的目标物体在双臂系统的控制下执行轨迹跟踪控制任务时,既要考虑目标随机位姿引起的运动学和动力学不确定性问题,还要考虑运动学和动力学的协同问题.针对上述问题,分别采用自适应方法估计目标质心和特征点的位置信息,利用模糊逻辑系统逼近系统的动力学模型,使用分散控制策略处理双臂的协同问题,最后基于位置/力混合控制方法设计基于图像的双臂模糊自适应轨迹跟踪控制器,并采用李亚普诺夫方法证明系统的稳定性.仿真实验验证了所设计控制器的有效性.