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Soft Robotics:Morphology and Morphology-inspired Motion Strategy 被引量:5
1
作者 Fan Xu Hesheng Wang 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2021年第9期1500-1522,共23页
Robotics has aroused huge attention since the 1950s.Irrespective of the uniqueness that industrial applications exhibit,conventional rigid robots have displayed noticeable limitations,particularly in safe cooperation ... Robotics has aroused huge attention since the 1950s.Irrespective of the uniqueness that industrial applications exhibit,conventional rigid robots have displayed noticeable limitations,particularly in safe cooperation as well as with environmental adaption.Accordingly,scientists have shifted their focus on soft robotics to apply this type of robots more effectively in unstructured environments.For decades,they have been committed to exploring sub-fields of soft robotics(e.g.,cutting-edge techniques in design and fabrication,accurate modeling,as well as advanced control algorithms).Although scientists have made many different efforts,they share the common goal of enhancing applicability.The presented paper aims to brief the progress of soft robotic research for readers interested in this field,and clarify how an appropriate control algorithm can be produced for soft robots with specific morphologies.This paper,instead of enumerating existing modeling or control methods of a certain soft robot prototype,interprets for the relationship between morphology and morphology-dependent motion strategy,attempts to delve into the common issues in a particular class of soft robots,and elucidates a generic solution to enhance their performance. 展开更多
关键词 soft continuum manipulator soft gripper soft mobile robot soft robot control method soft robot modeling method soft robotics
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Which is the Best PID Variant for Pneumatic Soft Robots?An Experimental Study 被引量:7
2
作者 Ameer Hamza Khan Zili Shao +2 位作者 Shuai Li Qixin Wang Nan Guan 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 EI CSCD 2020年第2期451-460,共10页
This paper presents an experimental study to compare the performance of model-free control strategies for pneumatic soft robots.Fabricated using soft materials,soft robots have gained much attention in academia and in... This paper presents an experimental study to compare the performance of model-free control strategies for pneumatic soft robots.Fabricated using soft materials,soft robots have gained much attention in academia and industry during recent years because of their inherent safety in human interaction.However,due to structural flexibility and compliance,mathematical models for these soft robots are nonlinear with an infinite degree of freedom(DOF).Therefore,accurate position(or orientation)control and optimization of their dynamic response remains a challenging task.Most existing soft robots currently employed in industrial and rehabilitation applications use model-free control algorithms such as PID.However,to the best of our knowledge,there has been no systematic study on the comparative performance of model-free control algorithms and their ability to optimize dynamic response,i.e.,reduce overshoot and settling time.In this paper,we present comparative performance of several variants of model-free PID-controllers based on extensive experimental results.Additionally,most of the existing work on modelfree control in pneumatic soft-robotic literature use manually tuned parameters,which is a time-consuming,labor-intensive task.We present a heuristic-based coordinate descent algorithm to tune the controller parameter automatically.We presented results for both manual tuning and automatic tuning using the Ziegler-Nichols method and proposed algorithm,respectively.We then used experimental results to statistically demonstrate that the presented automatic tuning algorithm results in high accuracy.The experiment results show that for soft robots,the PID-controller essentially reduces to the PI controller.This behavior was observed in both manual and automatic tuning experiments;we also discussed a rationale for removing the derivative term. 展开更多
关键词 Automatic tuning algorithm model-free control PID soft robotics
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A Control Method for SMA Robotic Actuators
3
作者 Tian Lyu 《Journal of Computer and Communications》 2022年第5期103-112,共10页
Soft robots show remarkable benefits over conventional rigid robots due to their high energy density and other factors. We propose a circular soft robot integrating the control system, actuating it with several shape ... Soft robots show remarkable benefits over conventional rigid robots due to their high energy density and other factors. We propose a circular soft robot integrating the control system, actuating it with several shape memory alloy (SMA) actuators. Our research methodology involved connecting the DC voltage supply and L298N module to provide uninterrupted power to the actuator and thence control the actuator via Arduino Uno MCU and TOF camera. We designed the controller to simultaneously complete the positioning and manipulation tasks. A novel method utilizing visual servo and closed-loop control algorithm was proposed and integrated into the controller. This method involves the implementation of multi-gait locomotion using SMA actuators. Additionally, the development of closed-loop dynamic controllers for a continuous soft robot is also evaluated. The proposed control model is designed and simulated on the MATLAB tool. To verify the efficiency of the proposed forward-feedback controller, simulations and experiments were conducted in the current study. A new control method using PID control based on the Kalman filtering algorithm and visual servo for the SMA actuator designed in this research is introduced. We conclude that applying spike excitation voltage would benefit the actuating performance. Overall, the experimental results demonstrated a promising future for the purposed control method. 展开更多
关键词 soft robotics Shape Memory Alloys Visual Servo PID control
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基于肌电控制的半定制柔性康复训练手套
4
作者 刘彩霞 马菲 +3 位作者 余宏波 刘贵乾 郭旭 黄英 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期289-295,共7页
针对现有康复训练手套舒适性差、适用范围窄、康复训练效果不佳等问题,文章设计一种由柔性执行器和肌电控制系统组成的半定制康复训练手套。基于Yeoh理论建立执行器弯曲模型,借助有限元仿真对执行器气腔进行分析,研究执行器气腔压强、... 针对现有康复训练手套舒适性差、适用范围窄、康复训练效果不佳等问题,文章设计一种由柔性执行器和肌电控制系统组成的半定制康复训练手套。基于Yeoh理论建立执行器弯曲模型,借助有限元仿真对执行器气腔进行分析,研究执行器气腔压强、高度、底层厚度对弯曲角度的影响;选取柔性执行器尺寸参数,采用3D打印技术制作长度可调的连接部件实现半定制;利用Myoware传感器采集皮肤表面肌电信号同时进行滤波处理,利用Arduino UNO单片机执行特征提取,由支持向量机(support vector machine,SVM)算法完成运动意图识别,并依据识别结果控制气动系统驱动康复训练手套。结果表明,SVM算法分类准确率高,所研制的半定制柔性康复训练手套结构简单,与手部贴合度高,性能可靠。该康复训练手套对主动式镜像康复训练具有积极的效果。 展开更多
关键词 肌电控制 康复训练手套 软体机器人
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具有不确定滑转的轮式移动机器人轨迹跟踪控制方法
5
作者 吴昊 梁忠超 +1 位作者 王文成 王永富 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期858-865,共8页
轮式移动机器人在松软复杂地形条件下容易发生车轮滑转,影响轨迹跟踪精度.为提高机器人在该情况下的轨迹跟踪准确性,提出了一种基于容错控制的自适应滑转补偿控制器.首先,考虑车轮滑转率建立了四轮移动机器人运动学模型,并构建了相应的... 轮式移动机器人在松软复杂地形条件下容易发生车轮滑转,影响轨迹跟踪精度.为提高机器人在该情况下的轨迹跟踪准确性,提出了一种基于容错控制的自适应滑转补偿控制器.首先,考虑车轮滑转率建立了四轮移动机器人运动学模型,并构建了相应的轨迹跟踪误差模型;然后,根据容错控制方法设计了滑转补偿项,并基于Lyapunov稳定性理论证明了自适应滑转补偿控制器的稳定性,实现了对由车轮滑转引起的速度误差的准确补偿;最后,利用四轮移动机器人进行了两种工况下的实验验证.结果表明,设计的控制器能够使移动机器人在未知的车轮滑转率条件下准确跟踪理想路径,并且相较于常规控制器有更强的鲁棒性和更高的跟踪精度. 展开更多
关键词 轮式移动机器人 松软地形 车轮滑转 轨迹跟踪 容错控制
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磁性微型机器人的自动化操控研究综述 被引量:1
6
作者 刘佳 徐天添 吴新宇 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期667-680,共14页
微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研... 微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向. 展开更多
关键词 磁驱动 磁性微型机器人 磁性软体微型机器人 闭环控制 路径规划
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多稳态力学超构材料研究进展 被引量:1
7
作者 徐锐 何玉龙 +3 位作者 孙嘉鹏 李鑫 卢明辉 陈延峰 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-25,共25页
通过人工设计的微结构,力学超构材料能实现天然材料不具备的超常力学性能,如负泊松比、负热膨胀、多稳态、可调刚度等等。其中,多稳态力学超构材料因具有可重复使用、能量存储与吸收、快速变形和放大输出力等优异性能,激发了研究人员的... 通过人工设计的微结构,力学超构材料能实现天然材料不具备的超常力学性能,如负泊松比、负热膨胀、多稳态、可调刚度等等。其中,多稳态力学超构材料因具有可重复使用、能量存储与吸收、快速变形和放大输出力等优异性能,激发了研究人员的兴趣。多稳态力学超构材料通常是利用双稳态结构单元的串联和/或并联实现的,在外界载荷作用下展示出多个稳定构型且可以互逆切换,具有广阔的应用前景。该文综述了多稳态力学超构材料主要设计策略及最新的研究进展,阐述了双稳态的概念、稳态转换势垒及相应的力学响应特性,分析了双稳态单元的设计原则;根据研究对象的不同,对双稳态单元及其多稳态超构材料研究进展进行了分析;讨论了多稳态构成的力学超构材料在能量吸收、软驱动、机械计算和波调控等领域的应用前景。最后,对多稳态力学超构材料的研究进行了总结,并对未来可能遇到的挑战和机遇进行了展望。 展开更多
关键词 多稳态 能量吸收 软体机器人 机械计算 波调控
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高压输电线软体巡检机器人磁致动机制及PI滑模控制研究
8
作者 徐显金 张奕康 +2 位作者 颜海峰 刘兰兰 黄彦澔 《机床与液压》 北大核心 2024年第15期14-21,共8页
为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题,设计一种高压磁致动软体巡检机器人,利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人... 为解决高压输电线刚性悬臂巡检机器人尺寸大、笨重、越障不灵活、效率低等问题,设计一种高压磁致动软体巡检机器人,利用载流线圈在高压直流环形磁场中受到的安培力驱动软体机器人以柔顺和蠕动方式高效灵活地跨越多种障碍物。对该机器人进行本体构型设计并分析其工作姿态,实现稳定巡检功能;对磁致动驱动器进行理论设计和分析,利用Comsol仿真软件对其所需驱动力进行仿真,验证理论的可实行性;通过拉格朗日法对高压磁致动软体巡检机器人进行动力学建模,构建系统动力学方程,获取机器人的关节角度、速度、加速度之间的关系;最后,通过MATLAB利用基于PI滑模控制法对简化后的高压磁致动软体巡检机器人动力学模型实行速度和角速度高精度追踪仿真。仿真结果表明:在滑模控制下,角度在1.5 s追踪上理想信号,角速度在0.3 s后追上理想信号,证明基于PI的滑模控制器能够实现对高压磁致动软体巡检机器人的有效控制。 展开更多
关键词 高压输电线 软体巡检机器人 磁致动 动力学建模 PI滑模控制
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面向软体机器人的磁流变弹性体变刚度模型研究
9
作者 于凌涛 聂洪帅 +3 位作者 袁华营 马英博 杨志勇 孙章喆 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2259-2265,共7页
软体机器人在柔性抓取时存在手爪刚度单一不足的情况,而且磁流变弹性体的变刚度范围有限,本文提出了一种变刚度范围大的磁流变弹性体模型。在磁流变效应基础上设计了一种以磁流变弹性体为主体材料的“菱形”变刚度模型,并给出了3D打印... 软体机器人在柔性抓取时存在手爪刚度单一不足的情况,而且磁流变弹性体的变刚度范围有限,本文提出了一种变刚度范围大的磁流变弹性体模型。在磁流变效应基础上设计了一种以磁流变弹性体为主体材料的“菱形”变刚度模型,并给出了3D打印模型与铸造技术工艺。通过电磁铁产生的磁场,构建了一种磁-力耦合模型,分析了“菱形”变刚度模型主要刚度变化关系,探索了影响模型变刚度的因素。通过建立的实验平台,结果表明:本文提出的“菱形”模型可以大幅提高磁流变弹性体的变刚度范围,并且可以实现通过控制电流大小来控制模型的刚度大小,含有3个“菱形”结构的模型在磁场下刚度变化的百分比可以高达约58%,可使磁流变弹性体作为类“皮肤”应用在软体机器人手爪上。 展开更多
关键词 软体机器人 磁流变弹性体 磁流变效应 变刚度 “菱形”模型 刚度 刚度控制 3D打印
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基于视觉的软体机器人位姿测量与控制
10
作者 张俊 胡俊峰 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期39-47,共9页
气动软体机器人具有良好的灵活性和安全性,适合在非结构化的复杂环境中执行任务。因为很难在软体机器人上安装传感器来直接测量形状和位姿,故难以实现精确的位置控制,其运动精度一般远低于传统刚性机器人。针对上述问题,提出了一种基于... 气动软体机器人具有良好的灵活性和安全性,适合在非结构化的复杂环境中执行任务。因为很难在软体机器人上安装传感器来直接测量形状和位姿,故难以实现精确的位置控制,其运动精度一般远低于传统刚性机器人。针对上述问题,提出了一种基于视觉的软体机器人形状重建、位姿测量以及逆运动学控制的方法。实验结果表明,采用该方法的软体机器人末端执行器位置的均方根误差小于6 mm,测量关键点位置误差小于2.80 mm,整体形状的位置偏差为1.67 mm,弯曲角度、偏转角度平均误差分别为3.6°和3.4°,控制到达期望位置和角度的最大误差分别为3.47 mm和0.24°。实验结果表明所提出的位姿测量和控制方法对提高软体机器人的运动精度和工作能力有很大的作用。 展开更多
关键词 气动软体机器人 形状重建 位姿测量 逆运动学控制
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基于最大熵深度强化学习的双足机器人步态控制方法 被引量:1
11
作者 李源潮 陶重犇 王琛 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第2期445-451,共7页
针对双足机器人连续直线行走的步态稳定控制问题,提出一种基于最大熵深度强化学习(DRL)的柔性演员-评论家(SAC)步态控制方法。首先,该方法无需事先建立准确的机器人动力学模型,所有参数均来自关节角而无需额外的传感器;其次,采用余弦相... 针对双足机器人连续直线行走的步态稳定控制问题,提出一种基于最大熵深度强化学习(DRL)的柔性演员-评论家(SAC)步态控制方法。首先,该方法无需事先建立准确的机器人动力学模型,所有参数均来自关节角而无需额外的传感器;其次,采用余弦相似度方法对经验样本分类,优化经验回放机制;最后,根据知识和经验设计奖励函数,使双足机器人在直线行走训练过程中不断进行姿态调整,确保直线行走的鲁棒性。在Roboschool仿真环境中与其他先进深度强化学习算法,如近端策略优化(PPO)方法和信赖域策略优化(TRPO)方法的实验对比结果表明,所提方法不仅实现了双足机器人快速稳定的直线行走,而且鲁棒性更好。 展开更多
关键词 双足机器人 步态控制 深度强化学习 最大熵 柔性演员-评论家算法
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基于模糊控制算法的软体机器人系统
12
作者 高靖茹 高燃 +3 位作者 刘硕林 李哲轩 江家辉 杜佳岭 《现代信息科技》 2024年第20期111-116,共6页
模仿自然界软体动物运动的软体机器人,在人机交互、医疗服务等领域具有非常广泛的应用前景。基于模型的控制在解决机器人运动学模型的前提下能够很好地基于模型求解驱动输出,从而进行较好的控制。针对线驱动软体机器人进行软硬件的设计,... 模仿自然界软体动物运动的软体机器人,在人机交互、医疗服务等领域具有非常广泛的应用前景。基于模型的控制在解决机器人运动学模型的前提下能够很好地基于模型求解驱动输出,从而进行较好的控制。针对线驱动软体机器人进行软硬件的设计,在ROS平台进行各系统软件节点设计,结合模糊控制与局部线性子系统,设计多项式模糊模型控制器并对该系统进行稳定性分析。实验表明,基于多项式的模糊控制算法,可以控制软体机器人实现跟踪目标,达到预期效果。 展开更多
关键词 软体机器人 模糊控制算法 运动学建模 线驱动
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软体机器人驱动、建模与应用研究综述 被引量:28
13
作者 徐丰羽 孟凡昌 +3 位作者 范保杰 彭高亮 申景金 蒋国平 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2019年第3期64-75,共12页
软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度髙、环境适应性好、人机交互性强、功能多样等特点,在医疗保健、物品抓持、野外侦查等诸多领域有着广阔的应用前景。文中从软体机器人的发展历程、驱动方式、建模与应用等方面对软体机器人进... 软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度髙、环境适应性好、人机交互性强、功能多样等特点,在医疗保健、物品抓持、野外侦查等诸多领域有着广阔的应用前景。文中从软体机器人的发展历程、驱动方式、建模与应用等方面对软体机器人进行综述,介绍了从超冗余度机器人到连续体机器人,再到完全应用软体材料制成的纯软体机器人的发展过程;阐述了软体机器人的驱动方式:柔性流体驱动、基于堵塞原理的半主动驱动、嵌入索丝(绳索或形状记忆合金SMA)的可变长度驱动、电活性聚合物软体驱动等;介绍目前软体机器人常用的建模控制方法,以及软体机器人广泛的应用前景;最后,总结了软体机器人驱动方式存在的一些主要问题以及未来的研究方向。 展开更多
关键词 软体机器人 软体驱动器 建模控制
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软体机械手爪在果蔬采摘中的应用研究进展 被引量:57
14
作者 彭艳 刘勇敢 +3 位作者 杨扬 杨毅 刘娜 孙翊 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期11-20,共10页
基于现有的果蔬采摘机械手大多是由刚性元件设计加工而成,存在质量大、柔顺性较差以及作业时容易对果蔬造成伤害等问题,而软体机械手爪(以下简称软体手)是一种由柔性材料制成,可以根据负载变化来改变自身形状和尺寸并且具有无限自由度... 基于现有的果蔬采摘机械手大多是由刚性元件设计加工而成,存在质量大、柔顺性较差以及作业时容易对果蔬造成伤害等问题,而软体机械手爪(以下简称软体手)是一种由柔性材料制成,可以根据负载变化来改变自身形状和尺寸并且具有无限自由度的新型末端执行器。该文综述了果蔬采摘机械手应具备的特点以及传统采摘机械手的局限性、软体机械手爪的概念、发展现状、在果蔬采摘中的应用等相关问题,归纳了软体机械手爪在果蔬采摘作业中的先进性和优势,并分析了几种常见驱动方式的软体机械手爪在果蔬抓取作动过程中的优缺点,探讨了果蔬采摘装置的建模、控制等相关问题以及未来的发展趋势,可为果蔬无损采摘机械手的研制提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 农业机械 机器人 采摘 软体机械手爪 建模与控制
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软体机器人研究综述 被引量:24
15
作者 何斌 王志鹏 唐海峰 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1596-1603,共8页
机器人技术广泛应用于工业生产、医疗服务、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域.传统机器人大都由刚性机构组成,存在环境适应能力低的缺点.软体机器人是一类新型仿生连续体机器人,可以任意改变自身形状,在非结构化环境中应用前景广阔.... 机器人技术广泛应用于工业生产、医疗服务、勘探勘测、生物工程、救灾救援等领域.传统机器人大都由刚性机构组成,存在环境适应能力低的缺点.软体机器人是一类新型仿生连续体机器人,可以任意改变自身形状,在非结构化环境中应用前景广阔.综述了软体机器人的仿生机理、驱动方式、建模与控制方法等关键问题,并通过分析和梳理软体机器人技术发展中的瓶颈问题及可行解决方案,探讨了软体机器人技术的发展趋势. 展开更多
关键词 软体机器人 仿生机理 驱动方式 模型 控制策略
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基于软控制的群体机器人迁徙行为研究 被引量:1
16
作者 李成凤 田彦涛 杨茂 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2010年第5期453-458,共6页
为实现群体机器人迁徙系统的速度可控,研究了在软控制的干预下使群体达到期望速度的方法。在基于局部信息交互的分布式系统中引入软控制干预群体的运动形式,在不改变群体局部规则的情况下,实现速度可控的群体迁徙。利用代数图论和LaSall... 为实现群体机器人迁徙系统的速度可控,研究了在软控制的干预下使群体达到期望速度的方法。在基于局部信息交互的分布式系统中引入软控制干预群体的运动形式,在不改变群体局部规则的情况下,实现速度可控的群体迁徙。利用代数图论和LaSalle不变原理,分析了该系统在软控制干预下的稳定性,并进行了仿真实验。实验结果表明,该控制策略能有效地实现稳定的群体迁徙行为。 展开更多
关键词 群体机器人 迁徙 软控制 稳定性分析
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一种FPGA的嵌入式可重构机器人控制系统 被引量:6
17
作者 刘爱华 房立金 +1 位作者 王洪光 张纹霖 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2009年第3期573-576,共4页
提出一种基于FPGA的可重构嵌入式微处理器控制系统.在FPGA中嵌入两个NiosⅡ软核,用VHDL语言编写用户自定义组件.在一个由NiosⅡ软核组成的处理器上实现PWM信号生成、编码器信号处理以及多电机同步伺服运算等,在另一个处理器实现机器人... 提出一种基于FPGA的可重构嵌入式微处理器控制系统.在FPGA中嵌入两个NiosⅡ软核,用VHDL语言编写用户自定义组件.在一个由NiosⅡ软核组成的处理器上实现PWM信号生成、编码器信号处理以及多电机同步伺服运算等,在另一个处理器实现机器人任务管理.该控制系统针对微小型爬壁机器人的控制系统设计,不仅具有良好的实时多任务处理能力,而且具有可重构的特点,因而可应用于一类微小型机器人控制系统以提高其设计的灵活性. 展开更多
关键词 机器人控制系统 FPGA NIOS Ⅱ处理器
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基于滑模控制的空间机器人软硬性抓取 被引量:15
18
作者 魏承 赵阳 王洪柳 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期43-47,54,共6页
采用滑模控制对空间机器人捕获漂浮目标的软硬性抓取进行研究。空间机器人捕获漂浮目标时,由于机械臂与基体的动力学耦合、抓取时的碰撞激振等非线性特性使得抓取控制变得复杂而重要。建立空间机器人及漂浮目标的动力学模型,而后引入末... 采用滑模控制对空间机器人捕获漂浮目标的软硬性抓取进行研究。空间机器人捕获漂浮目标时,由于机械臂与基体的动力学耦合、抓取时的碰撞激振等非线性特性使得抓取控制变得复杂而重要。建立空间机器人及漂浮目标的动力学模型,而后引入末端装置抓取目标时的碰撞模型,并引入'动态抓取域'用于机械臂抓取目标时的控制,随后应用滑模控制及基体姿态控制,以减小抓取碰撞冲击对系统的冲击干扰。滑模面参数表征了机械臂保持及跟踪状态的抗冲击能力,可通过其灵活改变机械臂刚性以获取不同抓取性态,包括接触式硬抓取及碰撞式软抓取。仿真表明,空间机器人捕获漂浮目标过程中,硬抓取能保持机械臂刚性,且关节变化小,末端抓取为持续接触;而软抓取时,机械臂受冲击而随动耗能,关节变化大,但对目标位置及基体姿态的冲击小,均约为硬抓取的50%。抓取性态的研究对空间机器人的捕获操作有着重要的理论及工程价值。 展开更多
关键词 空间机器人 软硬性抓取 滑模控制 动态抓取域 抓取碰撞
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软体机器人:结构、驱动、传感与控制 被引量:120
19
作者 王田苗 郝雨飞 +1 位作者 杨兴帮 文力 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第13期1-13,共13页
软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动... 软体机器人由软材料加工而成,自身可连续变形,与刚性机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性,在人机交互、复杂易碎品抓持和狭小空间作业等方面具有不可比拟的优势。综述软体机器人的发展历程,将软体机器人归为传统绳索驱动/气动肌肉机器人、超弹性材料软体机器人和智能材料软体机器人三大类。从仿生结构和仿生运动、驱动与加工、传感与控制三个方面对软体机器人的相关科学问题以及存在的技术难点进行总结与分析。分析了软体机器人在仿生结构、抓持作业和医疗康复等领域潜在的应用价值。对软体机器人目前的发展现状和存在的关键科学难点进行了系统的总结,并得出刚柔耦合、可变刚度和驱动传感控制一体化等研究方向可能是未来软体机器人研究新的突破点。 展开更多
关键词 软体仿生机器人 软体抓持器 可变刚度 驱动传感控制一体化
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基于BAS-PID算法的介电弹性体执行器控制研究 被引量:3
20
作者 徐健 惠楠 苏泽斌 《西安工程大学学报》 CAS 2021年第4期84-89,共6页
由于介电弹性体构成的执行器在软体机器人驱动过程中存在黏弹性效应,使得机器人难以精准控制,提出一种天牛须搜索(beetle antennae search,BAS)算法优化PID的控制方法,实现对软体机器人的精准控制。首先,采用流变模型对介电弹性体执行器... 由于介电弹性体构成的执行器在软体机器人驱动过程中存在黏弹性效应,使得机器人难以精准控制,提出一种天牛须搜索(beetle antennae search,BAS)算法优化PID的控制方法,实现对软体机器人的精准控制。首先,采用流变模型对介电弹性体执行器(dielectric elastomer actuator,DEA)动力学模型进行搭建;其次,利用BAS算法具有较强的全局寻优能力以及单体的寻优策略,将PID控制器参数转化为BAS算法在三维空间中的参数;最后,在迭代过程中对PID参数进行优化。实验结果表明:所提方法对正弦波、三角波的最大跟踪误差为0.95 mm和1.08 mm,相比于其他控制方法,提高了执行器的控制精度。 展开更多
关键词 介电弹性体 黏弹性 天牛须搜索(BAS)算法 PID控制 软体机器人
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