关键词： 脉冲神经网络   运动控制   柔顺控制   协同控制  

摘要： 像人一样在复杂多变的非结构化环境中灵巧操作是机器人研究追求的目标之一。受生物脑工作方式启发的脉冲神经网络(SNN)是类脑智能领域的主要工作范式,具有良好的生物合理性,在机器人智能控制领域日益受到关注。本文对基于SNN的机器人类脑智能控制相关研究展开综述,期望能为机器人和类脑智能领域的研究带来启发。首先,介绍SNN的发展历程、神经元模型、编码方式、突触可塑性和网络结构等相关知识。其次,借鉴人类的运动反馈控制机制,给出一种基于SNN的机器人类脑智能控制框架。再次,从运动控制、柔顺控制、协同控制三个方面介绍机器人类脑智能控制策略的研究进展。最后,对基于SNN的机器人类脑智能控制技术进行了总结与展望。

关键词： 隧道机器人   隧道检测   柔顺控制   地质雷达   阻抗控制算法  

摘要： 隧道墙体缺陷检测是保障轨道交通良好运营的重要环节。针对轨道交通综合检测装备检测灵活性差的问题,设计一套基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统,实现隧道墙体裂缝、轮廓断面等病害的高效检测。首先,设计基于弹性回复机构的被动柔顺控制装置,实现地质雷达贴壁检测的自然顺从;然后,提出基于阻抗控制算法的隧道机器人主动柔顺控制算法,主动适应隧道的贴壁检测;最后,通过隧道机器人地质雷达检测系统平台验证了基于主被动柔顺的隧道机器人地质雷达检测系统的有效性,并将该系统集成到轨道交通综合检测装备上进行了实地应用,提高了该装备的检测能力。

关键词： 上肢康复机器人   拉格朗日方程   柔顺性   导纳控制   Simulink仿真  

摘要： 随着我国脑卒中患者数量不断增加,机器人技术在脑卒中患者康复训练中将被大面积运用,而康复机器人在人机耦合时为了协调和安全,对机器人的柔顺性具有要求。针对此问题,以一种串并混联的上肢康复机器人为研究对象,设计了一种控制方法。首先使用拉格朗日方法对该康复机器人进行了动力学建模,然后基于导纳原理建立了人机间力的交互关系,再在动力学的基础上设计了滑模控制来对期望轨迹进行跟踪并引入了模糊控制以减少滑模控制的抖振,最后验证了滑模控制的稳定性。通过Simulink仿真,验证了该控制方法的有效性。分析仿真结果,发现在该控制方法下,导纳参数越小,训练强度越小,控制的柔顺性越好。

关键词： 操纵手柄   柔顺控制   阻抗控制   自适应控制   力估计  

摘要： 设计了一款轻量化和紧凑型的二自由度操纵手柄,并基于该操纵手柄提出了一种无力传感器的自适应变阻抗控制策略。根据操纵员操纵力大小对阻抗参数进行相应的调整以适应操纵员不同的操纵习惯;除了保证精确的位置控制外,加入了操纵手柄末端的速度控制,增强了操纵员的操纵感受。另外,在变阻抗柔顺控制的基础上加入了操纵力估计控制策略,从而避免了由于加装力传感器的额外接线导致系统复杂度增加以及由此带来的测量噪声。证明了所提控制策略在Lyapunov意义下的稳定性,说明了控制误差是收敛的,整个闭环系统的信号响应是一致极限有界的。最后,通过仿真实验以及实际台架实验验证了上述策略的有效性和稳定性。

关键词： Raspberry PI   柔顺控制   自动化技术   电动调节阀  

摘要： 随着腹腔镜手术在临床上的广泛应用,逐渐暴露出电子气腹机的局限性:一方面气腹机在建立气腹的同时会造成腹腔压力冲击,使体内部分组织受到损伤;另一方面,气腹机调节腹压时容易超调,腹腔压力控制的稳定性不够。针对腹腔镜手术中腹腔压力控制稳定性、柔顺性问题,提出了恒压腹腔镜手术辅助系统:对传统气腹机结构做出改进,用电动调节阀取代原本的多级电磁阀组合结构,实现渐变式流量调节;分析了阀口流量特性并对腹腔建模,提出了渐变式阀门函数,能提前关闭阀门,避免了由阀门滞后带来的腹压超调;最后系统在渐变式恒压控制策略下保证手术过程腹压的稳定。实验表明系统在该策略下能够稳定的工作。

关键词： 机器人   磨抛   恒力控制   主动柔顺控制   模糊神经网络   机器视觉  

摘要： 针对机器人磨抛过程中的力控制问题,本文总结了目前机器人磨抛力的监测方法,介绍和分析了主动柔顺控制技术中的两大经典力控制理论,并阐述了基于神经网络、模糊跟踪、PID等智能磨抛力控制策略的研究,提出了机器人磨抛力控制的关键性问题,对多维传感器解耦与融合检测技术、主-被动柔顺控制技术、机器视觉磨抛环境检测技术等进行展望,为未来机器人磨抛技术的研究提供了一定的指导。

关键词： 主动柔顺控制   自抗扰控制   外力矩估计   关节驱动  

摘要： 对于机器人关节的主动柔顺控制的建模误差、电机系统参数变化及驱动器层高采样频率和高控制频率引入的系统扰动影响等诸多问题,提出一种基于线性自抗扰控制的柔顺控制方法。通过控制底层驱动器交轴电流实现柔顺控制,设计外力矩观测器可以实现无力传感器条件下的实时力矩估计,以达到柔性关节驱动的目的。实验对比了刚性位置控制与柔顺控制在相同阶跃输入下的位置与电磁转矩响应,验证了提出柔顺控制方法的有效性。此外,探讨了阻尼系数和刚度系数对柔顺控制的位置响应和电磁转矩响应的影响。最后在单自由度系统进行实验验证,实验结果验证了方法的有效性。

关键词： 轴孔装配   DRL   柔顺控制   装配策略仿真   ROS-Gazebo仿真环境  

摘要： 针对现有轴孔装配方法存在的依赖于精确的接触状态模型、数据采集困难、采样效率低、安全性差等问题,提出了一种基于DRL的机器人轴孔装配策略仿真研究方法。搭建了基于ROSGazebo机器人轴孔装配仿真环境,提出了基于最小二乘法对力/力矩传感器进行重力补偿的方法;基于RL的范式对轴孔装配问题建模,并提出了一种基于SAC(soft actor-critic)算法的机器人轴孔装配方法;通过ROS建立了仿真环境与深度强化学习算法的通信机制。实验结果表明:该算法能够使机器人自主且柔顺地完成轴孔装配任务,并具有较好的泛化性。

关键词： 轴孔装配   在轨服务   机器视觉   位姿测量   柔顺控制  

摘要： 在轨卫星燃料加注作业涉及失重环境下航天器间多管道同时对接的问题,对此设计了一种可固连辅助牵引/排斥对接作业系统。通过基于边缘信息的模板匹配算法和基于相机小孔成像模型的位姿测量算法进行非合作目标的视觉引导,在机构间建立牵引/排斥作用后,使用引入比例微分控制器的导纳控制算法进行多管道的柔顺插入与分离;借助搭载单目相机以及末端六维力传感器的机械臂实物平台进行验证实验。结果表明:视觉测算的水平方向误差不超过4 mm,可满足后续作业的初始位姿需求;柔顺控制算法能够避免作业过程中的卡阻问题,并将对接机构间的相互作用力与力矩分别保持在20 N以及0.8 Nm以内。系统能够在减少航天器间姿轨扰动的前提下完成小间隙长进深的多管道对接任务。

关键词： 柔顺机构   微夹钳   桥式机构   有限元法   动态面控制  

摘要： 提出了一种压电双轴驱动对称结构的柔顺微夹钳。该微夹钳由2个对称分布的桥式放大器组成,每个桥式放大器分别连接到一个杠杆机构来放大输出位移。利用虚功原理和拉格朗日方程建立运动学和动力学模型。考虑到各参数对机械结构的影响,分析机构的静力学和动力学特性,同时采用有限元方法对建立的模型进行评估和验证。为了进一步揭示所设计的微夹钳的性能,利用线切割方法加工出了微夹钳样机。采用动态面控制算法对系统进行了一系列控制实验来说明微夹持器的运动特性。结果表明:微夹持器的左、右放大器的放大倍率分别为11.25和11.67,其位移跟踪性能好,通过夹持纸片,检测了末端微夹持力的大小,验证了前面设计分析的正确性和可行性。