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： 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： 力控制   气动系统   LuGre摩擦模型补偿   重力补偿   自抗扰控制  

摘要： 在基于气动末端柔顺机构的机器人打磨作业中,机构恒力控制性能直接影响打磨质量和效率。为了提高机构恒力控制性能,针对末端柔顺机构气动系统气体压缩、比例阀死区、气缸活塞摩擦力等非线性因素以及机构姿态变化对打磨端输出力的影响,提出一种融合重力补偿、死区补偿及LuGre摩擦模型补偿的非线性自抗扰控制算法。该算法采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对系统的总扰动进行观测,通过非线性状态误差反馈控制规律进行反馈和总扰动补偿;分析打磨装置所受重力在不同打磨角度下对输出力的影响,通过试验获得比例阀进气和排气的最小工作电压,基于LuGre摩擦模型通过试验拟合出气缸的非线性摩擦力,在此基础上设计重力、比例阀死区和气缸摩擦力补偿,而后在所搭建的实验台上开展多工况模拟实验。实验结果表明:所设计控制器在50 N加载下的平均误差为0.21 N,小于比例积分微分(PID)控制的0.27 N;在打磨角度从0°至75°变化的50 N加载中,打磨端输出力的误差最大为1.44 N;在存在干扰的50 N加载下的最大误差为7.24 N,小于常规自抗扰控制的11.79 N和PID控制器的14.77 N。该控制算法相对于传统PID控制具有更好的鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力,而且针对打磨姿态变化的末端输出力有较好的补偿效果,提高了系统的恒力控制性能。

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。

关键词： 并联平台   柔顺控制   低涡轴装配   花键配合   六维力传感器  

摘要： 针对传统航空发动机低涡轴花键装配工艺,旨在利用自动装配替代人工装配,提出一种基于并联平台的柔顺装配系统。首先论述了现阶段并联平台柔顺控制在各个领域的应用,证明并联平台柔顺控制技术在装配领域中具有重要的应用价值和发展潜力。随后从系统组成角度,论述了各单元的构成和功能,并总结整个系统的难点。针对难点逐一分析,从轴线对齐和花键柔性配合方面,阐述利用激光跟踪仪、六维力传感器配合并联平台的实现途径。最后搭建试验平台,验证整个系统的可用性。

关键词： 仿生腿式起落架   主动柔顺控制   多旋翼飞行器   复杂地形   着陆缓冲  

摘要： 如何提高低空多旋翼飞行器的着陆适应性和缓冲能力是实现其在复杂环境中安全着陆的关键。传统起落架结构固定且多采用被动缓冲方式，难以适应崎岖地形与对冲击响应的主动调节，易导致无人机着陆不稳定甚至结构损坏。为提升着陆适应性与缓冲性能，设计了一种驱动缓冲一体化的仿生腿式起落架，并建立了起落架及机体的动力学模型。基于动力学模型和阻抗控制方法，提出了一种具有刚度阻尼可调能力的主动柔顺控制策略，从而在保证飞行器具有地形适应性的同时提高缓冲性能。为了验证构型设计的合理性和控制方法的有效性，针对200mm高度差地形、15°斜坡地形以及0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s四种不同侧向着陆速度的工况开展研究。结果表明，相较于无缓冲和基于关节电机三环控制的缓冲策略，主动柔顺控制策略可将机体过载峰值降低82.4%和70%，股关节峰值扭矩降低78.5%和58.6%，胫关节峰值扭矩降低76.7%和67.8%；在具有侧向着陆速度的工况下，能够有效吸收侧向冲击能量，并使机身姿态快速恢复平稳。

关键词： 选矸机器人   机械抓手   被动柔顺   主动柔顺控制   煤矸分选  

摘要： 机械抓手是智能选矸机器人实现煤矸分选的关键。在煤矸智能分选过程中，存在矸石粒度差异大、表面湿滑，动态抓取冲击力大、长时间连续作业机械疲劳等问题，导致煤矸综合分选率低。针对上述问题，本文采用被动柔顺机构与主动柔顺控制相结合的方法，设计了一种新型的柔顺机械抓手。首先，分析选矸机器人分选流程，基于矸石运动学特征及物理特性，提出具有被动柔顺机构的机械抓手方案。采用柔性传动元件替代传统刚性结构，在爪片接触面设置橡胶缓冲垫片，并集成万向球螺柱、扭簧与包胶轴承构建多级缓冲体系。通过优化机械抓手结构参数，进一步提高机械抓手系统刚度，延长其使用寿命，增强其抓取稳定性。其次，基于力、位移和速度等多源实时反馈数据，集成导纳-阻抗混合控制器，实现矸石抓取过程中的自适应柔顺控制。最后，通过搭建视觉识别定位系统获取矸石位置和粒度参数，设计多变量矸石分选试验：选取3类材质、3种粒度等级的样本开展50组对比试验，测试柔顺机械抓手的抓取性能，验证柔顺抓取控制算法的有效性。试验表明：本文设计的柔顺机械抓手能够适应较大的矸石粒度范围，降低动态抓取冲击力，减少机械损耗，提高矸石抓取可靠性，矸石综合分选率达94%。试验证明柔顺机械抓手机械机构设计合理，基于参数优化的机械抓手刚度提升方法可行，基于导纳-阻抗混合控制的柔顺抓取控制算法有效。研究成果将为提升选矸机器人综合分选率和延长机械抓手使用寿命提供技术支撑。

关键词： 下肢外骨骼   中枢模式发生器   导纳控制   时间延迟估计  

摘要： 为增强下肢外骨骼在辅助患者康复训练过程中的效能并充分保障穿戴者的安全，提出了一种下肢外骨骼新型步态轨迹规划与无模型柔顺控制方案。该方案包含多场景步态规划和无模型步态轨迹跟踪控制两部分。多场景步态规划系统集成了中枢模式发生器网络与预定义时间力矩观测器，不仅能够生成频率可调的基础步态模式，还能依据实时估计的人机交互力矩，通过导纳模型动态调整步态轨迹幅值，确保运动过程的柔顺性。步态轨迹跟踪控制器则以时间延迟估计为基本框架，充分利用其无模型控制特性，并融入非奇异快速终端滑模，以实现高精度跟踪和强鲁棒性。最后，在下肢外骨骼实验平台上进行了实验验证，展示了所设计步态规划与控制方案的可行性与有效性。

关键词： 核电水池   水下焊接机器人   阻抗控制   模型参考自适应   梯度下降法   参数估计器   末端执行器   力跟踪  

摘要： 针对核电站水池焊接过程中的复杂工作环境和高精度焊接要求,文中采用梯度下降法逐步更新参数估计器的参数,实现参数的自适应调整,提高自适应控制的性能和鲁棒性。将模型参考自适应控制和变刚度阻抗控制相结合,提出了一种基于梯度下降法的模型参考自适应变刚度阻抗控制方法(Model Reference Adaptive Control-Variable Stiffness Impedance Control,MRAC-VSIC),用于实现自适应柔顺控制器中的刚度参数调整。利用Lyapunov稳定性理论对MRAC-VSIC方法进行闭环稳定性分析,证明了其闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提方法提高了机器人的动态响应能力和控制系统的鲁棒性,减少了稳态力误差的产生,提高了焊接过程中的控制精度和稳定性。

关键词： 乒乓球捡球机器人   PD控制   细菌觅食算法   滑模控制   关节运动控制  

摘要： 乒乓球在地面上的弹跳是不规则的,捡球机器人需要能够适应不同的球速、弹跳高度和方向。然而,机器人在工作过程中会遇到各种外部扰动,导致难以快速响应并抑制,从而使得对其关节角速度、角位移控制精度较低。为此,提出乒乓球捡球机器人关节复合抗扰柔顺运动控制方法。采用比例-微分(Proportional Derivative,PD)控制方法对乒乓球捡球机器人的关节位置展开控制,引入细菌觅食算法优化PD控制参数;针对关节柔顺运动控制过程中存在的扰动项,引入滑模控制方法,协同优化后的PD控制完成机器人关节的复合抗扰柔顺运动控制,以保持高精度和快速响应的控制性能。实验结果表明,所提方法具有较高的关节角速度、角位移控制精度,抗扰性能好。