基于增材制造旋转直驱伺服阀的肢腿运动单元位置控制研究

液压腿足式机器人因其可承受大负载、具有更高的速度上限等优势被广泛应用于物资搬运、地形侦查等场景。伺服阀作为液压系统中的控制元件,与机器人作业过程的运动稳定性、地形适应性、节能等方面都存在着密切关联。目前腿足式机器人系统普遍应用喷嘴挡板式伺服阀,不同阀型号的选择往往只需要满足阀的频响、压力、流量等指标,并且伺服阀的数学模型也通常近似为低阶环节,这在设计中弱化了伺服阀对系统的影响。为探究不同结构伺服阀与控制系统最佳匹配问题,研究了增材制造旋转直驱式伺服阀在机器人位置控制系统中的性能,并将其与传统喷嘴式挡板阀作比较,分别建立其数学模型并在单腿试验台上完成实验验证。结果表明,在相同的流量压力需求下,应用旋转直驱阀的控制系统足端阶跃响应时间减少了14%,足端正弦轨迹跟踪误差减少了21%。

直接驱动机器人关节加速度反馈解耦控制

以利用线加速度传感器实际测量转动关节的加速度为基础 ,分析了机器人关节加速度反馈控制的开环模型 ,以及影响其闭环稳定性的主要因素 ;提出了闭环控制策略的设计准则 .在一台三自由度直接驱动机器人上的实验结果证明了该文分析的正确性 ,与不具备加速度反馈控制时的实验结果相比较 。

直接驱动机器人自适应-PD复合运动控制研究

针对直接驱动机器人结构参数与摩擦参数的非确定性，提出机器人自适应-PD控制策略。首先分析了机器人的两类不确定性，推演了机器人动力学方程，给出不确定性动力学结构量的线性化表示；然后，对关节摩擦力矩矢进行了建模；为补偿动力学不确定性给机器人带来的控制误差，构建含位置与速度反馈的双闭环控制系统，引入自适应机构辨识不确定性参量，并据此规划出自适应控制律；为提高运动控制精度，在控制器中嵌入PD子控制器。仿真实验显示，系统的位置和角速度跟踪误差分别为-0.02°-0.03°与±0.005rad/s，表明自适应-PD控制律可实现直接驱动机器人精密轨迹控制。

机器人直接驱动技术研究现状及发展

综述了自８０年代中期以来国内外机器人直接驱动技术的发展情况及存在问题。对现有的各种 直接驱动机器人作了分类和性能分析。指出了目前为了进一步提高直接驱动机器人性能，在机 械、电气和控制系统方面值得研究的方向。

超声电机驱动的机器人的模糊神经网络控制

超声电机的小质量、大转矩、响应快等特点,是其成为小型直接驱动机器人执行器的基础。通过对超声电机的伺服特性研究及关节型机器人动力学分析,提出了超声电机驱动的机器人的模糊神经网络控制的复合控制方法,该方法中,模糊子控制器实现了关节定位的初步控制,神经网络子控制器起到降解稳态误差、提高控制精度作用。文中较详细地研究了复合控制器的结构及两个子控制器的设计问题。为了检验控制效果,对控制系统进行了仿真,结果表明,采用这种复合控制器可获得较高的位置精度。

直接驱动机器人单关节控制系统的研究

本文研究以ＰＷＭ装置供电的直流电动机驱动的直接驱动机器人单关节控制系统。用８０９８单片机实现模控制结构控制器，使系统在各种工况下有良好的性能。文［１］研究了机器人单关节电机驱动的控制问题。采用该法可减少受系统参数和负载力矩变化的影响。本文用模控制结构方法来处理问题。理论分析和实验均证明，所用方法具有很强的鲁棒性。系统参数在１００倍范围内变化时，系统都有很好的品质。

具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人

提出一种具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人,该机器人基于采用单台电动机作为驱动源的可变约束机构。在此基础上提出一种摄像机载体平台结构,以使得螺旋驱动机器人能够稳定地观察到其前部的管道环境情况。通过控制电磁铁的状态来改变机器人的动力约束,使机器人交替地工作在驱动模式和探查模式下。在驱动模式下,机器人能驱动自身在管中前进或后退;在探查模式下,机器人可以仔细检查管道内壁缺陷,机器人通过两种状态的交替完成探测任务。该机器人具备轴向和周向的探测能力,能满足管内探查作业机器人化的需要,而且单台电动机的驱动方式降低了机器人系统的成本和运动控制系统的复杂性,试验结果验证了该机器人的移动能力和探测能力。

神经元调整比例因子模糊控制器控制直接驱动机器人单关节

基于文献［１］的神经元模型及学习策略，提出用神经元优化调整比例因子的模糊控制器设计方法，并针对直接驱动机器人单关节位置控制系统进行仿真实验。研究结果表明，非模型控制方法具有很强的鲁棒性、抗干扰性及满意的控制品质。

直接驱动机器人轴角的精密测量系统

高精度轴角测量是直接驱动机器人系统的关键，文中使用以多极旋转变压器为测量元件测量直接驱动机器人的关节角，并在理论分析和实验的基础上对该方法存在的测量误差进行了修正，以实现对轴角的精密测量．

基于传感器的直接驱动机器人动力学建模及控制

在关节上引入力矩传感器进行力矩反馈后,推导出了直接驱动机器人的简单的、线性化的、非时变的动力学模型。在此基础上,利用解耦控制法实现了直接驱动机器人的控制。考虑到力矩传感器的引入,可能会导致驱动系统的刚度下降,文中还对力矩传感器的频率特性及关节结构的设计进行了较深入地研究,研究结果表明,只要适当配置转子、关节轴、连杆的转动惯量,就能保证在安装传感器后,驱动系统的刚度基本不下降。

直接驱动机器人关节的DSP控制

讨论了直接驱动机器人关节的DSP伺服控制的方法。首先根据已经设计好的机器人直接驱动关节建立一个驱动模型,然后选择合适的控制器和控制算法,建立一个以TMS320LF2407A为核心的DSP控制系统,实现了PWM波的产生,执行信号的采样和处理,机器人直接驱动关节转角位置的校正。为了检验已设计的伺服控制系统的功能参数,用MATLAB软件进行仿真,在考虑机械、电气性能的情况下实现对机器人直接驱动关节的伺服控制。

直接驱动机器人动力学模型的符号推导与仿真

首先探讨如何根据拉格朗日-欧拉方法,用符号计算软件Mathematica推导机器人动力学方程,而后导出一个具有三个旋转自由度的机器人的动力学模型;其次在考虑机器人动力学、关节电机驱动动力学以及机器人的加、减速情况下,对机器人进行动力学仿真,计算力矩控制器的仿真结果表明所建立的模型可用于机器人控制。最后由仿真分析结果,为直接驱动机器人设计提供依据并为其选择驱动电机。该机器人主要用于视觉伺服控制和非线性控制研究。

轮式机器人用直接驱动电机的设计

非系列电机的设计方法不同于常规系列电机的设计方法,设计时应按其性能指标要求参考性能相近的系列电机尺寸,并对对其性能有重要影响的极数、槽数、绕组的排列方式等进行设计.通过对轮式机器人用无刷直流电动机性能指标要求的分析,经过具体方案的确定,简述了该种电机设计应遵从的规律,提出并采用无刷直流电动机的绕组切换方法,以在不改变硬件前提下改善轮式机器人的低速爬坡能力和起动加速能力,研究和分析了无刷直流电动机绕组切换的原理和方法.

基于电磁直驱控制策略的农机驾驶机器人设计

以农机驾驶机器人为研究对象,以保证机器人的轻量化、结构简单化为目的,设计了一种直驱型农机驾驶机器人,并基于以电磁直驱控制策略设计了机器人直驱电磁执行器。同时,以建立D-H坐标系、运动学和动力学等方面对换挡控制器进行了深入研究,并通过ADAMS软件仿真试验验证了机驾驶机器人换挡控制器结构设计和动力学模型的可靠性。

高压直流巡检机器人的磁力驱动方法

针对架空高压输电线路轮臂式巡检机器人易打滑问题,提出基于高压直流磁场的磁力驱动方法.利用载流线圈在高压直流磁场中受到的安培力作为牵引机器人移动的驱动力,取代以电机驱动的轮轨式移动方式,从而彻底消除打滑问题.根据高压直流输电线路周围的磁场特性和对机器人驱动力的要求,建立实现磁力驱动力的物理模型,分析磁力驱动力与物理模型尺寸及线圈匝数之间的关系,提出利用磁场力来平衡横风力矩的方法.利用COMSOL软件对磁力驱动模型进行仿真,将磁力驱动力的仿真结果与理论计算值进行比较分析.结果表明,提出的磁力驱动方法理论上是正确的.依据提出的磁力驱动模型建立磁力驱动装置并进行实验,实验结果表明,提出的磁力驱动方法在技术上是可行的.

串联磁路结构直接驱动电动机及相关技术概述

在介绍了直接驱动电动机主要分类的基础上 ,回顾了国内外直接驱动电动机的研究现状 。

一种高负载自重比轻型机械臂的研究

针对现有轻型机械臂负载自重比较小的问题,提出了将微型液压系统作为轻型机械臂直接驱动源的方案。设计了液压驱动轻型机械臂的机械结构,利用Arduino平台搭建了控制系统,提出了控制方法,并进行了实验。实验结果表明:应用微型直驱式液压系统的轻型机械臂负载自重比高,定位准确。

码垛机器人直驱技术研究

传统的码垛机器人使用伺服电机和减速器机构来实现机身的旋转。鉴于减速器有结构复杂、效率低、转动惯量和噪声大、润滑油泄漏、传动间隙大、维护频繁、机构磨损严重等缺点,提出了一种低速大力矩直驱电机技术,不仅避免了对减速器的使用,减少了传动装置造成的功率和能量损失,而且系统振动减弱,并简化了设备的安装及维修过程,提高了安装精度以及传动效率,延长了机器寿命。

机器人用外转子直驱永磁电机不同极槽配合的性能分析

为了实现机器人微型化和节能的目标,高性能的直驱永磁电机成为机器人驱动系统的首选。对直驱永磁电机集中绕组的绕组因数解析式和极槽配合方式的选取原理进行分析。根据机器人用电机的技术要求,利用绕组因数解析式和极槽配合方式约束条件选择符合要求的组合,对比分析不同极槽配合方式下各次谐波绕组因数和幅值,得到谐波因数较好的几组极槽配合方式。在相同的结构尺寸和材料下,建立有限元仿真模型,解析空载状态下的气隙磁密和反电势,对比分析不同负载下的电磁转矩及其波动以及效率等电机性能,得到不同极槽配合方式对电机设计及其性能的影响。所得结果为外转子直驱永磁电机的进一步优化和机器人直驱控制系统的研究提供了重要的参考依据。

机器人用外转子直驱永磁电机设计与性能分析

直驱永磁电机以其转矩大、波动小、效率高和结构紧凑等优越性能,取代了传统伺服电机和减速器联合使用的驱动模式,成为机器人驱动系统的核心部件之一。根据工业机器人的运行工况和实际要求,设计了一台直驱高速并联机器人的27槽24极外转子永磁电机,分析该电机主要结构参数的选取,建立该电机的二维有限元仿真模型。在空载状态下,计算气隙磁密分布,分析空载反电势及其谐波含量和齿槽转矩;在额定转矩和最大转矩的工作状态下,对电磁转矩、效率、功率因数和力能指标等电机性能进行对比分析。仿真结果表明,该电机的性能指标误差均在6. 5%以内,验证了电机设计的合理性和实用性,可为电机参数的进一步优化设计提供依据,也可为机器人驱动系统的优化提供参考。