关键词： 工业机械臂   末端执行器   柔顺控制   碰撞检测  

摘要： 工业机械臂的末端执行器在面临实际的装配任时总是出现低、柔顺性低等问题。此次研究创建了一种机械臂UR5的柔顺装配控制方法,结合欧拉拉格朗日法和齐次变换矩阵分析动力学模型和动力学模型,分析关节干扰力矩和外力两者的关系,依据改进的内环阻抗控制器和滑膜控制器设计滑膜阻抗控制器。UR5机械臂外力碰撞仿真实验结果显示,2,3,4关节的角加速度最大值分别为4.2rad/s*s, 3rad/s*s,-7.8rad/s*s。而1,5,6关节角加速度均为±0.1rad/s*s。

关键词： 双臂空间机器人   闭链   操作臂   协作臂   柔顺控制  

摘要： 双臂空间机器人对目标的协同操作具有负载能力大、定位精度高的特点,同时存在着闭链运动和控制力约束条件.本文以双臂六自由度空间机器人为研究对象,针对同一目标的搬运操作任务,建立了闭链系统的动力学模型.基于机器人和目标的虚切断铰接结构,以操作臂为刚性运动,协作臂为柔性运动的操作模式,分别设计了关节跟踪控制律和柔顺阻尼控制律.基于实例进行了运动仿真,验证了双臂协同控制算法的有效性.

关键词： 智能助行器   滑模控制   阻抗控制   柔顺控制   多传感器控制   自适应   动力学模型   防跌倒  

摘要： 当用户使用助行器过程中有跌倒趋势时,需要使人体能快速恢复正常的站立体态并缓冲助行器紧急制动的惯性力。但是大部分柔顺控制运用机械臂模型较多,运用于助行器模型的防跌倒控制策略较为欠缺。针对此问题,文中提出了一种基于自适应滑模阻抗控制的新型防跌倒柔顺控制策略,并将其用于助行器模型,通过阵列式薄膜压力传感器与超声波传感器融合来达到提升助行器性能的目的。该策略能提高助行器的轨迹跟踪效果,实现对用户的安全防护。两种不同运行情况下的仿真和两种不同地形的模拟实验结果表明,人体可在4 s左右恢复正立,证明该策略能实现助行器运动的柔顺性。

关键词： 双臂空间机器人   消旋策略   动力学可操作度   任务相容性   柔顺控制  

摘要： 针对双臂空间机器人抓捕自旋目标后的镇定操作,在考虑机器人系统输入约束的条件下,提出了一种基于任务相容性的消旋规划与控制方法。首先,给出空间机器人抓捕目标后的组合系统的动力学模型,作为规划与控制的基础。然后,根据动力学可操作度和任务相容性设计了目标的快速消旋策略,其期望加速度的方向和大小分别取作速度的反方向和机器人系统输入约束允许的最大值。最后,基于所推导的运动学和动力学模型,通过对目标和机械臂末端分别建立柔顺度等式,提出了一种跟踪期望运动轨迹同时对末端接触力进行调节的柔顺控制方法。通过双臂7自由度空间机器人消除目标自旋运动的仿真结果,验证了所提方法的有效性。

关键词： 柔顺微操作器   H_(∞)反馈控制   压电纤维驱动器   迟滞模型  

摘要： 为保证压电柔顺微操作器的精准性和稳定性,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,首先,通过在传统Prandtl-Ishlinskii(简称PI)迟滞模型上串联死区算子,建立改进PI迟滞模型并设计相应前馈控制器;其次,将系统模型分解为线性可逆分量和有界分量,并构建权重函数和增广模型设计H_(∞)反馈控制器,以保证系统的稳定性和精准性;最后,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,搭建实验测控系统。实验结果表明:在前馈控制下,压电柔顺微操作器的迟滞量从16.5%下降到4.4%,改进PI迟滞模型是可行的。当参考轨迹为阶跃和不同频率的正弦信号、甚至改变微操作器结构参数时,H_(∞)反馈控制均能有效跟踪给定参考信号且相对控制误差较小,验证了所设计H_(∞)反馈控制器的有效性。

关键词： 冗余机械臂   柔顺控制   关节优先级   关节角度增量  

摘要： 针对冗余机械臂柔顺控制过程中某些关节运动可能超出安全范围导致安全事故的问题,提出一种基于关节优先级的冗余机械臂柔顺控制方法。此方法通过雅可比矩阵的加权广义逆矩阵与阻抗控制中机械臂的末端速度相结合,计算出关节角度增量,并对关节角度进行迭代更新。在机械臂运动过程中,为减小超限关节的角度增量,将相应关节设置较小的关节优先级,将超限关节角度变化保持在安全范围内。最后使用一种八自由度的冗余机械臂进行柔顺控制实验验证。结果表明:将相应关节设置较小优先级后,该关节角度增量减小,证明了该柔顺控制方法的可行性和有效性。

关键词： 柔性体   柔性体建模   柔顺控制  

摘要： 针对柔性体建模复杂和柔顺控制系统稳定性弱的问题,本文总结论述了当前比较典型的几种柔性体建模方法、柔性多体动力学建模方法以及基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制;明确了每种柔性体建模方法的定义,比较了每种方法的优缺点并列举了一些典型应用,对基于不同技术的力/位混合控制和阻抗控制进行了阐述,并论述了每种技术针对的问题或环境、产生的效果和适用场合,列举了一些具有代表性的成果;探讨了目前面向机器人抓取的柔性体建模与柔顺控制的研究热点和代表性问题;最后对机器人的发展进行了展望。

关键词： 液压机械臂   阻抗控制   柔顺控制   柔顺关节   自适应阻抗控制   主被动联合柔顺控制  

摘要： 本文引入非接触阻抗控制理论对间接自适应阻抗控制进行改进从而获得非接触自适应阻抗控制。借助MATLAB/simulink仿真平台,将非接触自适应阻抗控制作为液压机械臂的主动柔顺控制并与关节的被动柔顺控制相结合,从而实现对关节的主、被动联合柔顺控制。仿真结果表明,主、被动联合柔顺控制效果较理想,可使机械臂在与环境接触时兼具较好的运动性能与较高的安全性能。

关键词： 机器人打磨   主动柔顺   自抗扰控制   机器人末端执行器   恒力控制  

摘要： 为了解决打磨过程中打磨控制系统存在扰动问题,设计了一种机器人力控末端执行器,并提出了一种机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法.所提方法的内环控制采用模糊变阻抗控制器,外环控制采用自抗扰打磨控制器.采用Lyapunov稳定性理论证明了所提方法的跟踪误差收敛为零.通过仿真和实验,验证了所提方法的有效性和适用性.研究结果表明:在内环控制相同情况下,与外环控制为PID控制器相比,所提出的机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法减小了打磨过程中的力跟踪误差和位置超调量,提高了机器人打磨力控制系统的控制效果和鲁棒性,实现机器人柔顺恒力控制.

关键词： 机器夹爪   机械臂   双闭环   柔顺控制  

摘要： 机器人末端机械夹爪在机械臂带动下能够完成对物品进行分拣、搬运等过程中的抓取。机器人夹爪在抓取不同的物件时,为避免对物件的损伤,需要控制夹爪的夹紧力。采用空心杯直流电机为驱动部件,设计速度、电流双闭环调速系统,通过对机器夹爪夹取时出力矩的控制,实现了在夹取不同物品时夹紧力的精确控制,解决了机器夹爪在无力传感器的情况下不能柔顺控制夹取的问题。结果表明,通过控制机器夹爪的电机电流能够有效地控制夹取力并能使其分辨率大于20。