关键词： 自抗扰控制   机器人打磨   柔顺控制   气动系统建模   风机叶片  

摘要： 为了应对高空中未知干扰,保持高空风机叶片修复机器人末端打磨接触力的恒定,提出了一种基于改进自抗扰控制(ADRC)的机器人被动柔顺控制算法。该算法结合死区补偿和重力补偿算法,充分考虑气动系统气体压缩性、电气比例阀死区特性、打磨过程中倾角变化以及高空作业时未知扰动等问题,采用跟踪微分器过渡输入信号,利用状态观测器观测系统扰动,通过状态误差反馈控制律进行补偿。通过建立控制系统的数学模型并进行仿真分析得出,相比传统比例积分微分(PID)算法,该控制算法在力控制性能和响应速度上均有提升;搭建实验平台进行多种工况实验,实验结果表明,该控制算法系统调节时间缩短44.6%~51.4%,最大误差绝对值减小45.4%~69.4%,误差均方值减小56.5%~91.2%。由此可得,所提算法具有更好的动态响应性能和力控制精度,具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,为工程实际应用打下理论基础。

关键词： 电液伺服系统   挖掘机器人   柔顺控制   阻抗控制  

摘要： 针对施工中挖掘机器人出现的力冲击及振动等问题,提出了挖掘机器人柔顺作业与自适应阻抗控制策略。分析了电液伺服系统的组成和基本特性,建立了挖掘机器人铲斗齿尖与环境接触的动态模型;基于力的跟踪误差实时调整挖掘机器人的期望齿尖位置,间接调整阻抗参数,减少了柔顺控制系统对环境位置和刚度参数的依赖,构建了一种新型挖掘机器人自适应阻抗控制策略。仿真结果表明:相比较于传统阻抗控制方法,所提方法实现了恒定力和动态力的精准跟踪,提高了挖掘机器人作业的稳定性和柔顺性。

关键词： 下肢康复外骨骼   动态运动基元   柔顺控制   人机交互   轨迹跟踪   步态  

摘要： 目的 为解决下肢康复外骨骼在人机交互控制中的挑战,通过优化步态模式设计和柔顺控制策略,提升康复训练的安全性、舒适性和精确性。方法 利用节律性动态运动基元生成个性化步态轨迹,并结合导纳控制策略设计轨迹跟踪控制器。该控制器通过实时调节控制参数,引导患者步态接近期望轨迹,同时减少交互力矩,提高步态一致性,并确保康复训练的安全性和有效性。结果 3名受试者在下肢康复外骨骼设备上的行走实验结果表明,轨迹跟踪模式相较于透明模式,髋、膝关节角度轨迹均方误差分别从7.24°和13.25°降至3.01°和4.76°,平均绝对误差分别从6.35°和11.17°降至2.54°和3.50°。关节交互扭矩绝对平均值从3.55、3.42 N·m降至2.80、1.86 N·m。结果验证了轨迹跟踪控制器能够显著提高步态一致性和舒适性。结论 节律性动态运动基元结合柔顺控制策略在下肢康复外骨骼中的应用展现了广阔的潜力,为患者提供更安全、个性化的康复体验。

关键词： 脊柱关节   驱动机构   核电站   四足机器人   跳跃步态   柔顺控制  

摘要： 在核电站等环境中,四足机器人可能会遇到突发的外部冲击。为增强机器人在动态环境中的适应性,使其能够在复杂多变的环境中保持稳定运行。提出含脊柱关节驱动机构核电站四足机器人跳跃步态柔顺控制方法。首先构建了四足机器人的跳跃运动模型,并通过深入的动力学分析,精确计算了髋关节和膝关节的驱动角度,进而规划了足端在起跳和落地时的运动轨迹。在此基础上,在该跳跃运动模型中,合理分配了四足机器人足端的接触力。同时,利用模型预测控制的核心原理,求解了四足机器人足端的接触反作用力,从而实现了对配备脊柱关节驱动机构的四足机器人跳跃步态的柔顺控制。实验结果表明,该方法能够有效地应对脊柱关节的复杂动态特性,以及跳跃过程中可能出现的各种不确定性和干扰,使得脊柱关节的运动轨迹和跳跃步态能够得到更加柔顺的预测和控制。

关键词： 机械臂   广义策略迭代   力矩反馈控制模型   抓取力   柔顺控制补偿算法  

摘要： 采摘机器人抓取空间轨迹复杂,导致了抓取力柔顺控制及轨迹规划具有很大的非线性特征。针对这一问题,提出了一种基于广义策略迭代(GPI)算法力矩反馈下的采摘机器人抓取力柔顺控制方法。首先,考虑了采摘机器人动力学模型的动态补偿惯性力、重力、抓取力的联合作用,建立了机器人力学模型;其次,采用反馈控制器、内环力控制器联合控制方法设计了力矩反馈算法,采用GPI算法对机器人柔性力矩反馈控制过程进行了寻优计算;然后,采用逆运动学解析和运动任务规划的方法,建立了力矩反馈下抓取力柔顺控制规划补偿算法,采用模型前馈补偿提高了力矩柔性控制能力;最后,搭建了实验平台,对力矩反馈及轨迹跟踪性能进行了测试,并对实验结果进行了分析。研究结果表明:相比于其他方法,GPI力矩反馈方法在3个支链上的力矩误差平均减小了9.51%、6.82%和4.46%,在采摘自由空间运动位置的跟踪精度分别提升了24.12%和42.86%,提高了机器人抓取力的柔顺控制和轨迹跟踪精度。

关键词： 机器人   力位混合控制   阻抗控制   仿真模型   柔顺控制   Simulink  

摘要： 力位混合控制技术是实现高精度与高稳定性操作的重要手段。该文针对机器人在接触作业中存在的刚性碰撞、控制不稳定等问题,通过建立基于阻抗控制和刚度调节机制的仿真模型,构建了位置与力控制相结合的控制框架。引入虚拟环境参数与控制误差反馈机制,可以有效提升系统对环境不确定性和扰动的鲁棒性。利用MATLAB/Simulink平台进行了多组仿真试验,验证所提出控制策略在典型操作任务中的跟踪精度与动态响应性能。研究结果表明,系统位置跟踪误差的均方根值为0.46 mm,接触力稳态误差小于5%,力控制响应时间小于0.5 s,均优于常规固定参数控制方案。

关键词： 共形天线   贴片压力   导纳控制   烟花算法   参数优化  

摘要： 贴片压力是影响共形天线表面贴片电阻贴装质量的关键工艺参数之一。考虑到贴片电阻尺寸、焊盘间隙较小,如果贴片压力控制不当可能会导致贴装偏离,甚至导致共形天线损坏,严重影响产品性能。针对共形天线贴装过程中贴片压力柔顺控制的需求,分析贴装接触力的变化过程,构建贴片末端与共形天线基体之间的二阶“质量-阻尼-弹簧”系统;设计一种基于导纳控制策略的贴片压力控制器,采用改进烟花算法对导纳控制的惯性参数、阻尼参数及刚度参数进行寻优,并通过建模仿真及实验验证优化后的导纳控制参数的有效性。

关键词： 空中作业机器人   变刚度导纳控制   能量罐   规定时间控制  

摘要： 针对空中作业机器人在沼泽湿地环境下执行采样任务时的柔顺操纵和精确控制问题,提出了一种变刚度柔顺控制框架。首先,设计了一种基于能量罐的变刚度导纳控制方法,实现空中作业机器人的柔顺采样。其次,提出了一种边界自适应方法,有效解决了因变刚度柔顺性引发的能量罐能量不足的问题,提升了空中作业机器人采样过程的安全性。然后,利用规定时间控制方法设计了干扰观测器和位姿控制器,改进了空中作业机器人的干扰估计,提升了轨迹误差收敛速度。结合无源性理论和李雅普诺夫工具分析了所提出的变刚度柔顺控制框架的稳定性。最后,通过仿真和实验验证了变刚度柔顺控制框架的柔顺性、安全性和稳定性。

关键词： 遥操作机器人   主从控制   导纳控制   变参数导纳  

摘要： 在实际的遥操作任务中,工作环境的不断变化是一个常见挑战。在控制从机械臂运动的过程中,机械臂末端执行器与工作环境发生的硬碰撞可能会影响任务的顺利完成,并且产生的冲击力可能会损坏物体或者对机械臂本身造成危险。为了确保遥操作机械臂在不同工作环境下的安全交互,采用导纳控制可以使机械臂实现柔顺的运动。针对不同的导纳控制参数进行分析,提出了一种变参数导纳控制方法,以解决固定导纳参数无法适应动态环境变化所导致的接触瞬态不稳定现象。通过轨迹跟踪实验验证了所提出的变参数导纳模型能够有效解决接触不稳定问题,从而保障了交互的安全性。

关键词： 强化学习   空间机器人   双臂协同控制   触碰撞模型   机器人动力学  

摘要： 在空间机器人双臂协同装配任务中,机械臂与装配组件之间的接触状态呈现复杂的非线性,现有的控制技术未能解决装配过程中产生过大动态接触扰动的问题,进而导致装配精度下降、任务失败甚至设备损坏。为解决此问题,提出了一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法的协同控制方法,构建了适应复杂接触状态变化的双臂协同机构,推导了包含机械臂与装配组件的动力学模型,进行了空间双臂机器人在快速、中速、慢速对接工况下的动力学分析,采用DDPG强化学习算法,降低机器人在对接过程中的接触力。通过仿真与实验验证,该方法可以显著提升装配精度(提高20%)、装配成功率(达到80.25%)、降低瞬间接触力大小(降低30%),有效调节空间双臂机器人协同装配过程的稳定性与可靠性。