关键词： 核电站   STM32   机器人   柔顺控制   控制系统  

摘要： 针对核电站厂房中RCV过滤器滤芯更换时,操作人员面临高辐射风险的问题,设计了法兰盖开盖机器人控制系统。该系统采用STM32F407单片机为主控芯片,经CAN总线与机械臂伺服电机通信以完成机械臂的运动控制;通过串口通信电路和A/D采样等模块来完成三维力传感器和激光测距传感器的数据采集。提出了基于双传感器的螺栓柔顺对中控制方法,实现机器人对法兰盖螺栓的柔顺装配和拆卸。同时设计了上位机监测与控制界面。实验表明机器人能够较好地完成法兰盖开盖任务。

关键词： 人机共融   人机交互   行人跟随   虚拟弹簧   柔顺控制  

摘要： 针对人机共融环境下的跟随型自动搬运机器人,为了解决被跟随目标突发性运动造成机器人失灵的难题,提出了一种基于改进弹簧模型的移动机器人柔顺跟随方法.给被跟随目标的腿部和障碍物添加虚拟弹簧,完成了对机器人和被跟随目标之间相对位姿的闭环控制,从而实现躲避障碍物和自然交互任务.特别地,通过给虚拟弹簧添加动态阻尼系数,实现了移动机器人跟随目标运动的实时性和柔顺性.通过Simulink仿真对比移动机器人对被跟随目标的柔顺跟随轨迹,实现对改进弹簧模型的参数优化.采用自主开发的两轮差速移动机器人和Vicon光学运动捕捉系统,在被跟随目标做无规律、长距离运动的条件下,验证了该移动机器人跟随轨迹的平滑性和柔顺性.

关键词： 下肢康复机器人   交互控制   柔顺性   阻抗控制  

摘要： 为了更好地给患者提供稳定、舒适且具备主动柔顺性的康复训练环境,提出一种基于阻抗参数自适应调节的下肢康复机器人主动柔顺交互控制方案,该方案由外环的阻抗参数调节和内环的轨迹跟踪两部分构成。首先,针对康复训练过程中人体阻抗参数动态变化的问题,提出了模糊自适应阻抗参数调节器,将人机交互作用力、位置误差与速度误差作为输入,并采用模糊推理实时调整阻尼系数与刚度系数,实现对人体阻抗的自适应。其次,设计了间接自适应模糊控制器,合理构造模糊系统逼近未知非线性系统,对反映患者运动意图的设定轨迹进行稳定跟踪,利用李亚普诺夫分析方法证明了系统的稳定性。最后,通过仿真实验将本文方法与一般的固定期望阻抗参数方法对比,结果表明本文方法下的髋、膝关节轨迹的最大偏差分别降低53.43%和66.87%,验证了所提方法的可行性与有效性。

关键词： 上肢康复机器人   柔顺控制   变导纳控制  

摘要： 针对上肢康复机器人在随动过程中反映出患者实际运动能力不佳的问题,提出了一种基于变导纳控制的上肢康复机器人柔顺控制方法。首先进行了机器人的机械结构说明,建立了用于机器人控制的运动学模型;其次通过在机器人末端安装六维力/力矩传感器获得外界的操作者交互力;再次,建立了基于标准驱动力的变阻尼导纳控制器以将交互力转化为机器人的输出速度;最后通过实际的路径跟踪测试验证控制方法的性能,结果表明提出的控制方法获得了低阻尼控制在任务耗时及高阻尼控制在运动准确性上的优势性能。

关键词： 采摘机器人   柑橘   末端执行器   欠驱动   柔顺控制  

摘要： 为实现柑橘采摘的机械化、智能化,设计了一款欠驱动式柑橘采摘末端执行器。该执行器通过三指充分抓握与偏转的融合控制,实现对不同大小及椭圆度的柑橘的稳定采摘。针对不同尺寸柑橘采摘需求,设计了双连杆并联式手指,在抓握直径差异较大的柑橘时,手指能够自动进行抓取或捏取动作,并实现被动柔顺。通过静力学分析,得到抓取力与电机输出力矩间的关系。针对不同椭圆度柑橘采摘需求,为手指根部添加旋转关节。在建立电机驱动控制系统模型的基础上,提出基于电流反馈的主动柔顺控制策略,指根能够旋转合适的角度使指面与柑橘表面紧密贴合,在防止手指棱边刮伤柑橘表皮的同时,增大接触面积、提高摩擦力。仿真结果表明,该末端执行器结构在运动学方面满足设计要求。制作物理样机并在实验室环境下进行了柑橘抓取试验,试验结果表明采摘执行器针对直径30~100 mm的柑橘抓取成功率为98.3%,平均耗时5.3 s。该末端执行器能够针对不同尺寸、不同形状的柑橘实现采摘功能,具有适应性强、抓取稳定、不损伤果实等优点。

关键词： 音圈电机   微定位平台   柔性机构   相位超前   频域逆迭代  

摘要： 为了克服音圈电机电磁驱动柔顺微定位平台在大行程范围内存在的低阻尼谐振和动力学特性差异等问题,利用综合数据驱动频域逆迭代前馈补偿和含相位超前校正PI反馈控制的复合闭环频域逆迭代学习控制方法对其进行高速高精控制。首先,搭建了音圈电机驱动双平行四边形柔性机构微定位系统,并针对不同工作点位进行了动力学模型辨识。然后,为提高系统相对稳定性,设计了含相位超前校正环节的PI反馈控制器。同时,利用输入输出数据对系统频响函数进行在线逆估计并进行前馈补偿,来进一步消除谐振的影响。最后,利用所提出的控制方法进行了跟踪实验并与其它方法进行了对比。实验结果表明,提出的控制方法对三角波期望轨迹的最大跟踪误差为0.175%,相比于PID控制、相位超前PI控制、传递函数逆模型前馈控制,跟踪均方根误差分别减少了8.75,5.43和2.21倍,能够较好满足大行程微纳米定位跟踪精度高、速度快、抗干扰能力强的要求。

关键词： 空间机器人   双臂捕获卫星操作   事件采样   RBF神经网络   避撞柔顺控制  

摘要： 讨论漂浮基空间机器人双臂捕获非合作卫星过程避免关节冲击破坏的避撞柔顺控制问题,提出在机械臂与关节电机之间加入一种旋转型串联弹性执行器(rotatory series elastic actuator, RSEA)作为柔顺缓冲机构,其作用在于:1)捕获碰撞过程,通过其内置弹簧的拉伸或压缩吸收捕获操作过程中被捕获卫星对空间机器人关节产生的冲击能量;2)捕获完成后的镇定过程,利用设计与之配合的避撞柔顺控制策略保证关节冲击力矩限制在安全范围.利用第二类拉格朗日方程推导得到捕获操作前含柔顺机构双臂空间机器人系统及目标卫星的各分体系统动力学模型;基于系统动量守恒关系、系统运动几何关系及牛顿第三定律,得到捕获操作后双臂空间机器人与被捕获卫星混合体系统综合动力学方程;针对捕获操作后受碰撞影响而产生不稳定运动的混合体系统,提出一种基于事件采样输出反馈的RBF神经网络避撞柔顺控制方案.上述方案与柔顺机构相结合不仅能有效吸收被捕获卫星的冲击能量,还能在冲击能量过大时应时开、关双臂空间机器人关节电机,以防止关节电机发生过载和破坏.通过李雅普诺夫稳定性理论证明系统的全局稳定性,并通过仿真结果验证所提避撞柔顺控制方案的有效性.

关键词： 机器人   磨抛力   主动柔顺控制   被动柔顺装置中国  

摘要： 低成本、高灵巧度机器人在磨抛领域中的应用越来越广,而对机器人磨抛力的柔顺控制是降低工件表面粗糙度、获得高形状精度和表面完整性的关键。综述了国内外学者在机器人磨抛力主动柔顺控制策略、被动柔顺控制装置、主被动柔顺控制方法等方面的主要研究成果,分析了各种典型控制方法的原理及实现过程,比较了各方法的优缺点,并指出了目前研究存在的问题。最后总结了关键技术难点并展望了发展趋势。

关键词： 腿式机器人   单腿机器人   着地缓冲   仿人体下肢   主动柔顺  

摘要： 在复杂地形环境下,腿式机器人与地面接触发生碰撞,冲击力会影响其运动稳定性,甚至损坏其内部结构。人体下肢的柔顺性,使其在运动过程中表现出优异的着地缓冲特性,为此,通过仿生研究实现腿式机器人柔顺性,对于提高其移动能力非常重要。作者基于人体下肢生物力学特性,将人体下肢结构特性映射到单腿机器人上,开展着地任务下机器人着地缓冲策略的仿生研究,提高机器人的适应性和稳定性。基于搭建的测试平台,研究在不同控制参数下单腿机器人样机的着地缓冲性能。研究发现,基于主动柔顺的单腿机器人,通过改变控制参数来改变腿部等效刚度。当机器人腿部等效刚度较低时,可起到缓解地面冲击力的作用。

关键词： adaptive control scheme   vibration suppression   compliance   flexible joint robot(FJR)   stability  

摘要： An adaptive control scheme is presented,which can simultaneously realize vibration suppression and compliance control for flexible joint robot(FJR).The proposed control scheme provides a unified formulation for both vibration suppression mode,where FJR tracks the desired position with little vibration,and compliance mode,in which FJR presents *** of designing multiple controllers and switching between them,both modes are integrated into a single controller,and the transition between two modes is smooth and *** stability of the closed-loop system is theoretically proven via the Lyapunov method,with the considering the dynamics uncertainties in both link side and motor *** results are presented to illustrate good performances of the proposed control scheme.