自主路径规划的同步机械臂的研究与实现

为了解决卧床老人或者病人无人照顾,并且提高其生活自理能力的问题,提出一种具有自主路径规划的同步机械臂的研究与实现。使用者通过手机APP指定移动机械臂到达目的地后,通过手臂上的同步装置指导机械臂同步执行本体手臂行为,进行物体的抓取工作。采用密集无源RFID标签定位方法在室内布置4*4m^2的RFID标签阵列,基于模糊逻辑控制进行路径规划,实验结果表明本系统可以帮助使用者完成生活中90%的抓取工作。

基于神经网络的多机械臂固定时间同步控制

针对动力学模型未知的多机械臂系统,提出了一种基于神经网络的固定时间终端滑模的位置同步控制器;首先结合相邻交叉耦合同步控制策略,设计固定时间终端滑模面与控制器,保证系统的跟踪误差与同步误差在固定时间内收敛,且收敛时间上界与初始状态无关;其次,设计RBF神经网络权值更新律估计系统多机械臂未知非线性动力学模型,该方法无需对系统模型参数的先验知识;利用Lyapunov函数证明系统的固定时间收敛性与稳定性;最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。

关节式同步带减速机械臂精度分析与优化研究

针对关节式同步带减速机械臂精度可靠性差、制造成本高等问题,对机械臂误差建模、精度可靠性分析、精度优化设计进行了研究。利用柔性多体理论,建立了考虑机械臂杆长、关节间隙和同步带柔性耦合等因素的精度误差模型,利用实验手段获得了模型不确定性参数,利用所建立的可靠性模型应用一阶二次矩法进行了可靠性分析;对比了计算可靠度和实测可靠度验证模型准确性,开展了以灵敏度分析为基础的可靠性优化过程,建立了以制造成本最低为优化目标,满足精度可靠度要求为约束的优化模型;利用Matlab中遗传算法工具箱进行了机械臂精度优化设计。研究结果表明:未优化前X轴和Y轴可靠度基于模型计算和实验测试的相对误差为0. 16%和0. 32%,大臂和小臂加速度为主要误差因素;经优化后X、Y轴可靠度分别提高到了99. 71%和99. 78%,且与经验设计相比,制造成本降低27. 92%,为关节式同步带减速机械臂设计制造提供了理论依据。