Motor Driving Leg Design for Bionic Crab-like Robot

The paper presents the design of walking leg for bionics crab-like robot, which is driven with micro servo motor. The kinematic characteristics of the bionics machine are analysed for optimized structure parameters, which has been used in the robot design. A three closed loop motor control system structure for joint driver is also given, as well as the multi-joint driving system for walking robot leg.

工业机器人伺服电机控制方法研究

针对工业机器人中的伺服电机控制方法展开研究,旨在提高工业机器人的运动控制精度和稳定性。首先,分析了工业机器人中的伺服电机控制问题,指出传统PID控制方法存在的局限性;其次,提出了一种基于自适应PID算法的控制方法,并详细介绍了其数学原理和调整规则;最后,采用MATLAB/Simulink对所提方法进行了仿真实验,比较了标准PID方法和自适应PID方法在位置精度和速度响应时间上的表现。结果表明,自适应PID方法具有更高的控制精度和更快的响应速度。

适用于栅格舵焊缝检测的超声扫查装置

针对栅格舵焊缝的超声无损检测需求,为解决当前人工手动扫查检测及缺陷评定中的可靠性低、周期长和系统成熟度低等问题,在阵列超声主机、换能器及成像软件的开发基础上研制了一种适用于栅格舵焊缝超声检测的装置。该装置以PLC(可编程逻辑控制器)为控制核心,采用GSKLink通讯协议实现对于机器人、伺服电机的控制,同时根据栅格舵焊缝结构设计自动化工艺运动流程,实现目标的自动化检测。通过实际运行该装置并将其应用于生产,证明了该装置能够满足栅格舵焊缝的自动超声检测需求,大大提高了栅格舵的生产效率。

一种高功率密度伺服电机在重载工业机器人中的应用

研究了一种重载工业机器人用高速高功率密度伺服电机,通过短铁心设计实现了额定速度提高近一倍、功率密度提高14%,通过铁心低磁导梯度设计实现了更高的电感线性度,满足了重载机器人伺服电机的高速高电流可控性的要求。定子拼块和环氧灌封等工艺有效控制了损耗和散热,确保电机可以在高温条件下长期可靠运行。

选矸机器人高速并联机构伺服驱动选型研究

为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选矸过程中机器人主动关节速度、转矩、等效转动惯量和功率的变化分布;针对速度、转矩、等效转动惯量随机构位形改变连续变化的问题,提出根据最大瞬时功率初步选取伺服电机,然后参考关节最大转速和电机允许最大转速选取减速器减速比,结合电机转矩特性曲线进行功能校验的伺服电机选型方法;指出在设计过程中应尽量选取大速比减速器,以减小电机负载惯量比,降低惯量波动干扰,提高系统控制响应速度和运行稳定性。测试和应用结果表明:设计开发的选矸机器人作业周期为1s,横向选矸推力达25kg。该机器人发挥并联机构可实现高速、高刚度的结构特性,结合串联机构工作空间大、结构简单的优势,适于高效煤矸分选,且已成功应用于多条选煤生产线的中、大块矸石分选,长期连续工作运行稳定。研究为机器人伺服驱动系统设计提供了有益的参考。

巡检机器人伺服控制永磁同步电机初始位置辨识方法

针对定位法识别永磁同步电机转子初始位置误差大,影响伺服控制对永磁同步电机的控制精度,导致变电站巡检机器人定位偏差大的问题,提出一种基于最大电流法的转子初始位置辨识方法,并应用到变电站巡检机器人伺服控制系统。以巡检机器人为测试对象,验证提出辨识方法的控制精度。测试结果显示,最大电流法的误差绝对值小于5电角度,能有效解决永磁同步电机堵转、失步和超步问题,具有较好的稳定性和可靠性。

Design and Development of a Competitive Low-Cost Robot Arm with Four Degrees of Freedom

The main focus of this work was to design, develop and implementation of competitively robot arm with en- hanced control and stumpy cost. The robot arm was designed with four degrees of freedom and talented to accomplish accurately simple tasks, such as light material handling, which will be integrated into a mobile platform that serves as an assistant for industrial workforce. The robot arm is equipped with several servo motors which do links between arms and perform arm movements. The servo motors include encoder so that no controller was implemented. To control the robot we used Labview, which performs inverse kinematic calculations and communicates the proper angles serially to a microcontroller that drives the servo motors with the capability of modifying position, speed and acceleration. Testing and validation of the robot arm was carried out and results shows that it work properly.

一种基于视觉系统的工业机器人用新型智能扫码器设计

为研究视觉系统的工业机器人用智能扫码器,结合伺服电机、智能相机、位置传感器的特点设计控制电路,通过轴杆与压杆的螺纹连接及限位管对压杆的限位,能快速地把该智能扫码器安装在工业机器人运输货物的上方部位。通过识别摄像头、位置传感器和处理器构成的视觉识别系统,能便于了解工业机器人上运输的货物的运动轨迹,以便于启动伺服电机,使得螺纹杆正转或反转,便于调节扫码器的位置,保证扫码器能准确地对货物进行扫码,具有一定的实用价值。

上肢助力机器人设计与研究

设计了一种上肢助力机器人,以行星减速伺服电机输出扭矩代替传统的砝码铁片方式,为康复训练提供动力;开发了显示屏用于选择训练配重,同时提高人机交互便捷性。设计了以STC8单片机为核心的控制器,用于控制伺服电机输出不同的扭矩,加入黄金分割算法提高伺服电机输出转矩的精度。结果表明,所设计的康复器械实现了以1 kg为单位的训练配重连续可调,极大地提高了上肢助力机器人的智能性与便捷性。

基于解耦控制的非完整移动机器人实时轨迹跟踪

本文研究了非完整两轮移动机器人的实时轨迹跟踪问题 .首先 ,在介绍了一般的非线性系统的输入 -输出线性化方法的基础上 ,并研究了在两轮驱动移动机器人轨迹跟踪中的应用 ;然后在研制的非完整两轮驱动移动机器人的实验平台上对该算法进行了实时轨迹跟踪实验 ,结果表明了该非线性跟踪控制算法的有效性 .

搬运机器人伺服系统的研究

为实现搬运机器人高精度位置伺服控制 ,采用了现代数字伺服技术 ,包括交流驱动、分级控制、数字信号处理 (DSP)、总线通讯及系统软硬件保护等新技术 ,使机器人运行可靠 ,达到了精度高、速度快及平稳性好的控制要求。该文重点介绍伺服系统设计方案及特点 ,并针对伺服系统位置环、速度环、电流环参数以及伺服周期的确定方法进行了较为全面的讨论 ,最后介绍了伺服系统软硬件保护措施。

动态步行双足机器人THR-I的设计与实现

为了既能验证动态步行的理论结果,又能满足经济性的要求,本文设计并实现了一种基于总线型伺服电机的平面无脚双足机器人THR-I.首先介绍了该机器人的系统构成,包括机械结构部分和控制系统部分;在建立步行动力学方程时,考虑了中心约束系统的耦合影响.然后,利用虚拟约束原理,设计了步行约束,并成功实现了步行周期为06.4 s、步幅为腿长的0.56倍的快速动态行走.

无传感器的工业机器人负载识别方法

工业机器人在使用过程中,由于末端负载的变化导致机械振动,因此需要识别机器人末端负载去调整相应的控制参数来保证其具有良好的运动表现.提出一种基于伺服电机输出力矩,不需要额外传感器的机器人负载识别方法.根据机器人静力学模型,计算出静止状态下末端空载和负载情况下的输出力矩差异,由此得到负载计算模型.对埃夫特的QH165机器人进行了试验,在工作空间内随机选择10个测量点,在末端空载和负载的情况下读取电机输出的力矩,计算得到末端负载.结果表明:识别的负载与已知负载相同,试验表明该方法的可行性.

工业机器人驱动系统现状与展望

伺服驱动系统是决定工业机器人性能的核心部件,它历来是工业机器人和数控系统生产厂家研究的重点。为了将新技术和新型功能应用到产品设计中,进一步提高工业机器人伺服驱动系统的性能,根据掌握的资料文献,对工业机器人伺服驱动系统及驱动电机、编码器等核心部件的主要研究成果与进展情况进行了综述;对伺服执行器、直接驱动电机、组合式编码器等新产品的结构原理和技术特点进行了具体描述。指出了高速、高精度、小型化、集成化、网络化是当代伺服驱动系统的技术发展方向;并对当前存在的问题和未来的发展方向进行了展望。

基于ARM的危险作业机器人机械臂控制系统设计

针对高危险作业机器人工作环境的复杂性和作业任务的高难度,设计了机器人双关节机械臂控制系统。系统采用ARM处理器,由光电编码器采集速度和位置信息构成双闭环控制,从而使机械臂完成期望的运动轨迹,系统增加了电流内环反馈,提高了系统的响应速度。

并联机器人的智能模糊滑模控制算法

针对以交流伺服电机驱动的二自由度并联机器人,设计了智能模糊滑模控制算法。该方法先设计动态滑模面,使系统的任意初始状态一开始就在滑模面上,消除了滑模控制的到达运动阶段,使系统在响应的全过程都具有鲁棒性;然后设计一种智能模糊控制器,用模糊控制器的输出取代滑模控制切换项的输出。仿真结果表明,该控制方法不仅增强了全局抗干扰能力,而且有效地消除了系统的抖振现象。

关节一体化机器人动力学建模与伺服系统控制

针对关节一体化双臂机器人手臂高速运动下稳定抓取和电机控制问题,文章研究了其动力学建模与伺服系统控制算法。首先,对其双臂机械结构进行了分析,总结了各个关节对机器人末端位姿的影响;简化后的动力学方程更利于实现,有效加快计算速度。其次针对简化后的模型参数采用最小二乘法辨识,最后通过仿真和系统实验,验证动力学计算结果的正确性。再次由机器人动力学和电机动力学建立关节转矩模型进行关节转矩力控制;最后讨论了交流永磁同步电机的建模和控制问题。经过验证简化后的模型一方面等效于直流电机便于设计控制器,另一方面可用于机器人关节转矩控制。

移动机器人计算机控制

根据移动机器人跟踪控制和运动规划的目的,设计了一套计算机控制系统,其中包括计算机控制部分、直流伺服电机驱动部分、视觉系统部分和电机转向分辨电路部分,以及控制程序设计流程。该系统的硬件和软件能够有效快速驱动移动机器人跟踪预定的路径以及完成运动规划。

基于DSP平台的排爆机械臂控制系统设计

针对具有危险的特种环境,设计一个可以代替人工作业的排爆机器人控制系统。该系统以DSP为中央处理核心,用6个伺服电机配合铝制合金搭建机械臂硬件结构,利用DSP增强型PWM模块驱动伺服电机,上位机采用PC机进行控制。实现了串口测试软件向SCI模块发送指令的功能,从而控制机械臂,仿生模仿人手的各类运动。实验结果表明:控制系统精度高,调节快,该机械臂有强的承重能力,能准确握紧危险品并放于隔离箱中。

基于交流伺服电机的关节位置多目标优化控制

给出了采用 X-Q自适应控制器构成的一类非线性控制器以及实现多目标优化控制系统的计算机辅助设计参数寻优方法 ,讨论怎么应用 X-Q自适应控制器实现多目标优化控制 ,并给出实现多目标优化机器人关节位置控制系统的实例。计算机仿真校验其性能指标的结果表明 ,多目标优化系统的性能指标好 ,设计方法简单、通用。