多关节移动机械臂系统的快速终端滑模控制

为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法。首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力环设计了快速终端滑模控制律,并通过自适应神经网络进行干扰估计,实现了对多关节移动机械臂系统的精确控制。仿真实验结果表明,提出的方法具有更好的快速性和准确性,移动平台的最大跟踪误差仅为0.8 cm,关节末端的最大跟踪误差仅为0.3 cm,干扰估计的最大误差为0.2 N·m,控制效果和精度均得到了明显的提升。

矿山爆破可移动机械臂结构及控制系统设计

以矿山爆破可移动机械臂为研究对象,对可移动机械臂结构与控制系统进行设计。首先,考虑到可移动机械臂在复杂路面上行驶的灵活性和机械臂抓取与放置雷管安全性要求,利用SolidWorks软件针对性设计具有AGV腿足结构和雷管开合结构的可移动机械臂;其次,基于ROS设计可以协同上部机械臂和下部AGV的可移动机械臂控制系统,实现机械臂和AGV协同作业。该研究可为矿山爆破作业提供一种稳定、安全、高效的解决方案,具有一定的工程应用与推广价值。

基于嵌入式系统的六轴关节型机械臂系统

基于嵌入式系统设计了一款六轴关节型机械臂系统。六轴关节型机械臂的各关节零件通过3D打印后组装;主控板的微型控制器选用STM32F103C8T6芯片;利用MatLab仿真软件对六轴关节型机械臂进行运动学建模和仿真;采用Java语言开发六轴关节型机械臂的上位机软件,使机械臂可以通过上位机或无线装置实现姿态控制、抓取等操作,并支持动作记忆功能,可重复动作。基于航空精确制导武器部装产线,搭建温度测试工业应用场景,进行六轴关节型机械臂的正逆解与点动实验,为后续数字孪生技术的研究打下基础。

蒸汽发生器二次侧检测用爬壁式移动机械臂控制系统设计

根据对现有爬壁类机器人控制系统研究现状的分析,针对国内外在控制系统研究思路上所存在的不足,从蒸汽发生器二次侧检测用爬壁式移动机械臂的实际应用角度出发,文中设计了一套基于运动学模型的爬壁式移动机械臂控制系统,该系统包含了机器人定位系统设计、轨迹跟踪控制系统设计和基于机器人控制状态划分设计的上位机软件等3个部分。通过上位机软件将机器人的运动控制需要转化为通信指令,向机器人下达位姿控制命令,能够实现爬壁式移动机械臂在蒸汽发生器二次侧密闭狭窄空间中实际作业需求。该控制系统设计方法能为机器人高精度作业实现提供良好的基础,从而扩大机器人的安全运行范围、提升作业效率,并为未来的无人化自动检测提供有利条件。

双柔性机械臂伺服系统PI控制策略

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶,并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数,讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验,结果表明:适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动,进而抑制机械谐振现象,使系统趋于稳定.

基于MACSF的移动机械臂振动抑制轨迹规划方法

为满足移动机械臂高精度、低抖动的作业需求,提出一种基于修正非对称组合正弦函数(modified asymmetry combined sine function,简称MACSF)的振动抑制轨迹规划方法。首先,针对传统非对称组合正弦函数(asymmetry combined sine function,简称ACSF)存在加速度突变、启停阶段不稳定等问题,以驱动函数加加速度连续平滑为目标,采用改进型组合正弦函数设计加加速度时间窗口中的加速阶段和减速阶段,以降低移动机械臂的关节力矩波动;其次,通过叠加组合方法求出满足约束条件的通用型驱动函数;最后,基于机器人操作系统(robot operating system,简称ROS)搭建移动机械臂抑振算法验证平台,并使用该平台在样机场景下进行了一系列实验验证。结果表明,MACSF方法能够有效抑制移动机械臂的瞬态振动和残余振动(动态作业过程中振幅优于1 mm),从而验证了该方法的有效性和实用性。

采用模糊小波网络的移动机械臂反步鲁棒控制

针对考虑不确定性和电机动态的移动机械臂控制问题,采用模糊小波网络设计了反步鲁棒控制方法。首先建立了移动机械臂和电机的模型,然后设计了自适应观测器作为辅助系统,来准确估计系统状态,同时引入模糊小波网络在线逼近系统不确定性;最后在状态估计的基础上提出了反步鲁棒控制律,实现包容不确定性的移动机械臂系统鲁棒控制。MATLAB仿真结果表明:设计的反步鲁棒控制方法具有更快的响应速度和更高的控制精度,在0.45s内即可稳定准确地跟踪控制信号,对轮式平台位移和关节角度的跟踪误差仅为0.05m和0.5°,实现了包容不确定性的高精度控制。

非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计

为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关节设计合适的电机来实现机械臂运动。在系统的FPGA中写入控制算法,使用主控芯片对不同关节处FPGA的控制算法进行融合,确定机械臂运动方案并下达控制指令,通过构造2.5D环境地图感知非结构环境,完善控制指令。从实验结果中可以看出所设计系统的关节轨迹优化能力强。

基于未知系统动态估计器的柔性关节机械臂funnel控制

针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的新型funnel变量,保证系统跟踪误差被限制在预先设定的边界内,进而改善系统瞬态性能。在此基础上,设计反演控制器,保证系统输出快速准确跟踪期望轨迹。为避免传统反演法中的“微分爆炸”问题,设计跟踪微分器逼近虚拟控制律导数。并给出数值仿真对比验证本文所提方法的有效性。

一种五关节机械臂运动控制系统的设计

设计了一种五关节机械臂的运动控制系统。采用上、下位机的形式组建,上位机基于Lab VIEW实现人机交互、数据的分析和处理功能,下位机PMAC和Multi FLEXTM2-AVR负责数据采集、执行运动程序,采集关节运动量,实现两部伺服电机和三部舵机的闭环控制。实验结果表明,该运动控制系统的设计方案有效可行,可完成五关节机械臂的抓取操作,且降低了系统的开发难度。

多自由度移动机械臂控制系统设计

以自行设计加工的移动机械臂本体为对象,完成了基于减速直流电机驱动的移动平台及基于行波超声波电机驱动的多自由度机械臂控制系统软硬件设计并进行了实验研究。所设计的移动机械臂软硬件控制系统,结构简单、精度高、可靠稳定、可维护性强,为将来移动机械臂更高层次的理论与方法研究,提供了一个可靠的实验平台及基础。

机械臂外力的时延强跟踪Kalman估计与自学习控制

为了提高机械臂与环境交互过程中的接触力估计精度和关节控制精度,提出了基于时延强跟踪Kalman滤波的接触力估计方法和基于熵-自学习控制网络的关节角位置控制方法。建立了机械臂系统的关节驱动模型和动力学模型;基于时延估计理论,建立了4自由度机械臂系统的时延模型;在Kalman滤波中引入了渐消因子,使估计残差强行正交,从而提出了基于时延强跟踪Kalman的接触力估计方法。以接触力误差和关节位置误差为输入,以关节力矩为输出构建了自学习控制网络,并提出使用熵聚类确定网络结构和参数,从而设计了熵-自学习控制网络。经仿真验证,基于时延强跟踪Kalman的估计误差区间分布小于标准Kalman和文献[12]柔顺控制,且分布密度在0误差处极高;熵-自学习控制网络对期望轨迹的绝对跟踪误差和收敛时间远小于自学习控制网络和变阻抗阻尼控制。仿真结果验证了本文接触力估计方法和角位置控制方法的优越性。

基于DSP的移动机械臂控制系统设计

随着科技的发展,机械臂的应用越来越广泛,大部分机械臂的硬件平台采用PLC控制,存在成本贵、控制不够精准、不能实现复杂算法的问题,基于此,本文设计采用DSP硬件平台,设计完成了一款机械臂控制系统的设计;硬件主要包含水平和垂直方向的步进电机的控制、D/A转换电路的设计和液晶显示电路等,软件主要包含电机控制程序、轨迹规划的移动算法等,通过设计与实验,本文设计的机械臂控制精准,可实现手动、循环自动和远程遥控,轨迹规划精确,达到了设计要求。

含柔性关节的轮式移动机械臂的动力学分析

开展了含有柔性关节的轮式移动机械臂的动力学特性研究。基于多体系统离散时间传递矩阵法(discrete time transfer matrix method of multibody system, MS-DT-TMM)建立了车轮、车体、柔性关节和机械臂的动力学方程,进而得到平面轮式移动柔性机械臂的整体动力学模型。在不平路面的激励下,分析机器人系统的动力学特性,并讨论柔性关节对系统的影响。数值仿真结果验证了基于MS-DT-TMM模型的可行性和有效性,与刚性结果对比分析表明,由柔性关节引起机械臂的弹性振动,直接影响机器人末端的操作精度,说明考虑关节中柔性因素的必要性。

探析非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计

基于非结构环境条件下,对机械臂各关节自动控制系统设计相关内容,做了简单的论述。设计非结构环境下机械臂各关节自动化控制系统,能够提高机器的智能化水平,提高操作的安全性,增强机械设备的整体性能,为企业创造更多的效益。

空间机械臂关节零部件对关节总刚度的影响分析

大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度的计算模型,分析了各级齿轮扭转刚度对关节总扭转刚度的影响,为空间机械臂大传动比关节的轻量化高刚度优化设计提供了技术途径。

一类不确定非完整移动机械臂的鲁棒镇定

讨论了一类带有未知惯性参数,未建模动态及外界干扰的非完整动力学系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制思想及非完整运动学系统的镇定策略,给出了该类系统的鲁棒镇定方法.将其用于一类不确定非完整移动机械臂的鲁棒镇定分析,仿真结果验证了所提出控制方法的正确有效性.

基于关节位置约束的冗余机械臂协调控制误差仿真研究

针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优先级条件下的极限状态,引入了机械臂监控系统。设置机械臂仿真环境,采用MATLAB软件对机械臂运动进行仿真。结果表明:机械臂2个关节都违背了极限限制;监控系统在保证关节位置规避限制的同时,会导致路径跟踪误差较大。但是,路径跟随误差不会影响所需的相对末端效应器运动,能够保持末端执行器的相对运动,保证抓取对象的稳定性;证明了冗余机械臂控制器的有效性。采用该策略避免了运动过程中的机械臂关节的限制,能够实现机械臂抓取物体的路径跟踪功能。

多关节式测量机械臂研究

介绍了一种用于三维数据测量的随动多关节型机械臂。在分析了该系统工作原理、系统组成的基础上,给出了机器人本体、数字采集电路、标定算法与数据处理等各部分的具体设计。

模架式关节型机械操作臂的设计研究

根据轴孔装配机器人对机械操作臂的基本要求,在对机械操作臂传动机构进行分析的基础上,运用模块化设计思想对关节型机械操作臂进行模块化设计探讨,并简要介绍了其设计过程和结果。