采用视觉伺服的月球样品容器夹持控制方法

嫦娥五号探测器月面采样封装任务需利用采样机械臂及其末端执行机构夹持样品容器,为克服非结构化月面环境对机械臂控制造成的不可知影响,确保精确夹持样品容器,提出并设计了一种视觉伺服样品容器夹持的控制方法和系统。系统通过固定安装相机和“眼在手”相机协同获取机械臂末端执行机构以及样品容器特征,采用扩展卡尔曼滤波算法对机械臂末端执行机构位姿的控制参数进行估计,消除控制位姿的轨迹抖动,实现了对样品容器的精确夹持。最后,通过分析在轨月球样品容器被夹持过程的数据和图像,验证了该视觉伺服控制方法和系统设计正确有效。

基于STM32的机械手夹持力控制系统设计

为保证被夹持物品的完好以及机械手夹持的稳定性,提出了基于STM32的机械手夹持力闭环控制系统,该系统主要解决了在机械手夹持过程中夹持力控制问题。采用PID为控制策略,CAN总线为通讯方式,创新地提出无外置传感器的方式,实现机械手夹持力闭环控制。

基于机器视觉的机械手夹持角自动化控制系统

为缩短机械手元件到达预设位置所需的消耗时长,避免夹持角出现过度增大的行为状态,设计基于机器视觉的机械手夹持角自动化控制系统。根据夹持器机械元件所处运动状态,控制角位置传感器的连接灵敏度,再借助拉压力控制结构,完成对夹持力作用形式的按需调节,实现自动化控制系统硬件结构应用平台环境的搭建。在此基础上,抓取必要机械手运行图像,遵循机器视觉原理,完成预处理,再联合运动学函数,执行力控制切换操作,实现基于机器视觉的夹持力控制,完成机械手夹持角自动化控制系统的设计与应用。实验结果表明,在电机驱动速度等于2000PPS、4000PPS、6000PPS的情况下,机械手元件到达预设位置所需的消耗时长均不会超过9.5s,与双闭环控制系统相比,更符合有效控制夹持角行为状态的应用需求。

一种球体夹持旋转控制系统的方案研究

本研究以棒球缝制轨迹控制为基础,针对球体夹持旋转控制系统进行研究,从机械结构设计和控制器的控制策略选取两个方面分别展开介绍。经过研究发现,在球体夹持旋转控制系统中,机械结构的设计和搭建是前提条件也是难点,机械结构的合理性和加工精度影响着后续的控制效果。如果加工精度不高,则后续控制器控制的过程中则需要矫正。球体表面的寻迹需要较多控制策略的配合,传感器的检测和算法的加持也是后续研究的重点。

基于模糊PID取投苗装置控制系统的设计及试验

为提高移栽机控制精度及稳定性,采用自适应模糊PID控制算法代替传统控制算法。介绍移栽机取投苗装置结构,基于自适应模糊PID控制算法的控制器设计以及控制系统软硬件设计,通过试验确定取投苗过程中机械手最佳夹持力与电机转角关系,结合BP神经网络训练得出钵苗夹持力控制模型,利用Simulink进行控制算法仿真分析。结果表明,该控制系统超调量为0,响应时间为0.028 s。最后开展取投苗试验,平均取苗成功率达到92.27%,基质损失率低至3.11%,可知,自适应模糊PID控制算法可有效提升控制系统稳定性,为穴盘苗移栽机控制系统研制提供新思路。

高速制袋机智能化机械手设计

针对传统制袋机生产效率低和机械手柔性、响应速度不高的问题,提出一种高速制袋机智能化机械手。首先,在分析智能化机械手功能的基础上,设计机械手机械机构;在此基础上,研究智能化机械手控制系统,包括动作控制和夹持力控制,利用基于H∞控制理论的混合灵敏度方法设计机械手夹持力控制策略。测试结果表明,该智能化机械手具有较好的柔性,能准确、快速输出最合适的夹持力度,响应速度提高33.33%左右。