基于CAN总线的仿人机器人关节伺服控制系统研究

本文针对仿人机器人的结构和控制性能要求 ,结合清华大学 THBIP- I型仿人机器人样机研制 ,研究提出了基于 CAN总线的仿人机器人关节伺服分级控制体系结构 .文中详细描述了系统的总体结构方案、位置控制卡的结构原理、通讯协议和控制算法 ,以及系统在 THBIP- I仿人机器人样机上的技术实现 ,并在控制实验有效性验证的基础上 ,提出了进一步完善发展的思路 .

基于打磨机器人的力/位混合控制策略研究

根据打磨机器人作业对位置和力同时控制的要求,在分析了基于位置伺服力/位混合控制策略的基础上,对基于速度伺服的力/位混合控制策略进行了研究,对测量的力信号进行了滤波、重力补偿及传感器坐标系标定等处理,以提高所测力信号的抗干扰性和准确性。仿真结果表明:该方案可以满足打磨机器人对位置和力分别控制的要求。

液压机器人作动器建模及关节转角跟踪控制

针对液压四足机器人作动器伺服精度较差问题,分别推导电液伺服作动器在摆动相、刚性支撑相和弹性支撑相的等效模型,分析各作动器模型特点,提出比例内环自适应幅相控制外环的复合控制策略,应用比例控制器保证位置内环的稳定性,采用自适应幅相控制器进行幅值和相位补偿。通过机器人单腿测试平台进行控制策略验证,实验结果表明:所提控制策略可使系统幅值衰减小于2%,相位滞后小于4°,验证了此方法的有效性。

基于最小控制综合算法的液压机器人作动器控制

为提高液压四足机器人在运行过程中作动器伺服精度,推导电液伺服作动器等效模型,分析作动器负载特点,提出流量补偿器最小控制综合复合控制策略,给出复合控制策略的工作原理。分别采用流量补偿器和比例位置内环抑制外干扰力和惯性负载变化对系统性能影响,应用最小控制综合控制器对偏差进一步修正,进而实现系统的高精度位置控制。通过MATLAB&AMESim联合仿真与半物理实验台对比实验说明仿真模型的正确性,在联合仿真环境下进行电液伺服作动器的变惯性负载和随机干扰力的仿真实验。仿真及实验结果表明:所提控制策略可使系统幅值衰减小于10%,相位滞后小于10°,验证了此方法的有效性。

电液手控器型遥操作机器人力反馈控制策略

针对现有电动力反馈操纵装置存在刚度小、力效果不明显的问题,设计了电液伺服力反馈手控器。该手控器在水平方向上具有X、Y两个旋转自由度,每个自由度采用单独的伺服阀控液压马达驱动,空间运动互不干涉。综合传统的力反射伺服型和并列型双向伺服控制算法的优点,提出力/位置偏差复合型主从双向控制策略。以液压手控器为主手,四自由度工程机器人为从手,进行主从遥操作力反馈双向伺服试验研究。验证了力/位置偏差复合型控制算法能有效提高系统响应的快速性和稳定性。

液压四足机器人内力抑制及实验研究

针对液压四足机器人在关节位置控制模式下引起的机器人内力问题,建立液压四足机器人单腿运动学方程和单腿动力学方程,分析机器人内力产生的机理及其对机器人性能的影响,提出基于动力学模型的机器人内力自适应抑制策略。自适应控制器利用关节理论力与实际力间的差值对位置指令进行补偿,以实现消除内力的目的。通过液压四足机器人HD平台进行控制策略验证,实验结果表明,机器人在位置控制模式下,机器人内力抑制策略可有效降低系统内力,使得机器人实际驱动力与理论驱动力接近,验证了控制策略的有效性。

机器人电液位置伺服系统的智能模糊控制

本文针对机器人的关节电液位置伺服系统的特点,应用模糊集和人工智能原理设计了一种简单的智能模糊控制器.计算机仿真和实时控制实验结果均表明,智能模糊控制能有效地克服机器人系统固有的变惯量、非线性等不利因素的影响.此外,该控制器对系统参数变化具有较强的鲁棒性,能显著的提高机器人系统的定位精度和动态响应性能.

光学定位机器人微创手术系统视觉伺服控制

为满足机器人辅助微创手术系统手术中轨迹跟踪和绝对定位的高精度要求,为其研制了一个基于光学定位的视觉伺服系统。该系统采用光学跟踪定位手段,实时测量机器人末端位姿并反馈,在光学测量空间实现全局闭环的位姿校正控制,使影响机器人轨迹跟踪和定位精度的主要误差因素得到有效校正,从而保证了机器人跟踪和定位的高精确度。分析了系统的组成和工作原理,提出一种笛卡儿空间位姿校正和关节空间速度控制综合的轨迹跟踪控制方法,仿真结果验证了该方法的有效性。

机械手空间位姿控制的一种改进算法研究及仿真

在介绍伺服控制机器人关节型机械手的组成及其空间位姿变换矩阵的基础上,针对具有关节轴平行特性的机械手提出一种空间位姿控制的改进算法,以改进机械手空间位姿控制算法的计算效率。仿真实验表明,系统动态响应的性能指标明显改善,从而提高了机械手空间位姿控制的实时性。

蛇形臂机器人高精度位置伺服系统建模与仿真

针对蛇形臂机器人由多个具有相同控制及传动结构的关节组成的特点,建立了单关节的单轴控制系统的数学模型,基于不变性原理设计了复合控制系统。采用MATLAB/Simulink进行仿真,研究了间隙及摩擦对系统性能的影响,并提出了相应改进措施。仿真结果表明,系统具有高精度位置伺服性能及良好的抗干扰能力,为蛇形臂机器人柔性连续运行奠定了技术基础。

基于双目视觉模型的自适应控制

对于基于图像的具有手眼或固定摄像机模式的双目视觉伺服控制系统,考虑机器人的运动学特性,在摄像机的内外参数部分未知的情况下,给出了一种直接自适应控制器实现定位控制,设计了一种新的自适应估计方法在线估计图像雅可比矩阵;利用李亚普诺夫的方法证明了图像误差的渐近收敛性。仿真结果验证了该方法的有效性。

排爆机器人运动关节的伺服系统

机器人运动关节的伺服系统是机器人控制系统的基础,伺服系统的好坏决定了机器人整体性能的优劣。基于5自由度排爆机器人,使用Simulink设计出运动关节的伺服系统框图,并通过xPC目标系统生成可运行于PC104的实时控制系统。该系统采用先进PID控制器,具有专家特性。运行结果表明,该方案取得了良好的效果,机器人关节运动平稳且无静态误差,系统具有很好的鲁棒性和实时性。该伺服系统不但可用于机器人运动关节的伺服控制,还可以应用于数控机床等位置控制系统。

双电液伺服马达位置同步控制研究(英文)

针对液压伺服系统所具有的时变性等特点,建立了双电液伺服马达位置同步系统模型,并提出一种基于模糊控制的双电液伺服马达模糊复合交叉耦合式控制方式,通过模糊控制器来补偿同步通道由于时变性和外部干扰所导致的同步误差。仿真结果表明:该方法能提高位置同步精度。

生物声纳探测机器人机械手关节控制设计

生物声纳探测仪在目标感知和识别的过程中,需要灵活的运动控制来采集目标在三维空间内的离散特征。针对生物声纳自然探测的运动需求和全地形机器人行走控制过程较复杂的特点,采用了机械手控制实现生物声纳探测仪的空间运动扫描。介绍了生物声纳探测方法,给出了机械手连杆坐标系和控制系统结构方案。提出了以STM32F103为微控制器的全地形机器人的机械手关节控制系统,并引入了模糊PI位置伺服控制策略,实现了对全地形机器人关节的实时精确控制。仿真结果验证了模糊PI位置伺服控制系统的可行性。

关于机器人的机械臂位置复合控制研究

研究机械臂的位置控制问题。机械臂的位置控制对末端执行器精确到达给定位置至关重要,而多自由度机械臂的各个关节之间存在着高度的耦合和非线性关系,并且在实际问题中存在建模误差和摩擦干扰。为了解决由建模误差和摩擦干扰带来的运动控制精度下降和鲁棒性不足的问题,提出一种PID滑模复合控制策略,并采用饱和函数趋近律的方法来抑制滑模控制器带来的抖动。仿真结果表明:相对于传统的PID控制,采用PID滑模复合控制策略能够保证机械臂系统对期望轨迹的快速跟踪,提高运动控制的精度,使系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

基于QD75D4模块的焊接机器人定位控制系统的设计

对QD75D4焊接机器人定位控制系统进行了硬件和软件的分析和完成。通过人机界面设定焊接轨迹和运行参数,结合QD75D4的两轴圆弧插补、四轴直线插补控制功能提高了控制精度,实现了焊接的自动化,从而降低了工人的劳动强度,提高了焊接的高效性。焊接自动化的出现改善了焊接工人的劳动环境,使焊接工人不必长时间暴露在弧光的辐射中,也减少了企业在工人身上的投入,节省了开支。

基于RTX的工业机器人全软件关节位置伺服控制器的研究

针对WINDOWSNT弱实时的特性 ,对其内核进行了实时扩展 ,引入了强实时扩展软件RTX ,分析和测试其实时性能 ,并在基础上完成基于RTX的全软件的关节位置伺服控制。实验结果验证了在一台工业PC上 ,采用WINDOWSNT +RTX实时扩展 。

蚁群算法优化PID的机器人位置伺服控制

针对机器人位置伺服系统在干扰环境下控制性能较差的问题,设计了蚁群算法优化PID的机器人位置伺服控制方法。选取三相直流无刷电机作为机器人位置伺服的驱动系统,利用包括速度环和位置环两部分的双闭环伺服控制系统控制机器人位置,选取增量式PID控制器校正速度环公式,利用蚁群算法获取增量式PID控制器的控制参数最优值,改进机器人控制参数的调节,实现蚁群算法优化PID的机器人位置伺服控制。实验结果表明,该方法的控制机器人位置伺服系统机器人实际位置与期望位置极为接近,系统超调量低于5%,扰动调节时间低于40 ms。

基于PLC和交流伺服系统的FMS加工站输送系统

通过西门子S7-200系列PLC高速脉冲输出方式配合由森创交流伺服电机及交流伺服驱动器组成的交流伺服系统,实现了Kawasaki工业机器人的多点定位控制及在不同位置的抓取工件控制,满足了加工站输送系统的要求。本系统成功应用于本校教学型柔性制造系统,运行可靠,效果良好。

高性能数控机床位置伺服系统研究

文章以比例前馈控制作为位置伺服控制器 ,针对比例控制器的鲁棒性和稳态抖动问题 ,设计了在线调试比例控制器与单神经元控制器切换的双模控制。