关键词： 双机械臂   力反馈   柔顺控制   导纳控制   位置控制  

摘要： 为解决煤矿井下巷道管道安装中的法兰光孔螺栓连接问题,针对双机械臂提出一种基于导纳算法的螺栓螺母紧固控制器。首先,采用ATI力传感器实时感知机械臂与环境接触时的力;其次,用UR机械臂搭建实验系统,利用双机械臂模拟螺栓螺母的装配过程;最后,在实验系统中应用导纳控制算法,实现实时监测机械臂与环境之间的接触力,并相应调整机械臂的位置以减少接触力,从而有效保护了工件和传感器,验证了柔顺控制算法在螺栓拧紧过程中的有效性。

关键词： 太阳翼   并联调姿机构   柔顺控制   自适应阻抗   模糊控制  

摘要： 为了实现航天器与太阳翼的柔顺对接,以六自由度并联调姿机构为研究对象,提出了一种基于阻抗控制的接触力控制策略。首先,建立了对接件与待对接件间的阻抗模型,将接触力误差量转换为位置修正量。其次,基于阻抗控制,引入了自适应控制器,解决了阻抗控制目标参数固定的弊端,提高了控制系统对环境的适应性。同时,加入了模糊控制器,实时在线调节阻抗参数。最后,基于Adams和Simulink进行联合仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词： 液压机械臂   柔性控制   阻抗控制   自适应控制  

摘要： 针对大负载液压机械臂的柔顺作业问题,提出了一种自适应阻抗控制算法进行机械臂柔顺控制。算法根据六维力传感器测量的接触力信息和机械臂末端位置信息,对环境刚度和环境位置实时估计。根据环境刚度和环境位置的估计值,对机械臂的参考轨迹进行修正,实现自适应阻抗控制,以达到更佳的力控效果。开展了液压机械臂管道搬运实验,进行自适应控制算法性能验证。结果表明,相较于传统的阻抗控制算法,机械臂采用自适应阻抗控制算法能够获得更好的力控性和柔顺性。

关键词： 轴孔装配   柔顺控制   双臂机器人   断路器  

摘要： 针对双臂机器人断路器轴孔零件装配操作任务,研究了一种两阶段轴孔装配轨迹规划策略,为了提高双臂协调装配作业的柔顺性和精确性,提出一种FAIC控制算法,实现精确的力跟踪。首先建立轴和孔接触状态力学模型,开展轴孔装配机理研究,根据双臂末端受力平衡,提出了一种操作空间轴孔装配的双臂运动轨迹规划方法。基于阻抗控制实现柔顺轴孔装配,采用模糊控制器在线辨识阻抗控制最优参数,提高装配操作质量。实验结果表明,在双臂协作轴孔装配策略结合FAIC算法作用下,轴孔间接触力控制在3 N以内,装配效率提高36.5%。综上所述,本文提出的FAIC算法与装配策略在双臂协同断路器装配作业中有效地缩短磁组件的装配时间,提高装配效率与精度。

关键词： 离线编程   弧焊机器人   焊枪姿态   主动柔顺控制   阻抗控制器   模糊控制  

摘要： 为降低焊枪冲击力,设计离线编程的弧焊机器人焊枪姿态主动柔顺控制方法,提升主动柔顺控制效果。实验证明,该方法可精准完成焊枪姿态主动柔顺控制,且焊枪姿态运动轨迹较为柔顺。在不同焊接速度下,该方法主动柔顺控制误差均较小,具备较优的控制效果。在存在扰动的情况下,该方法也可快速完成控制,且控制超调量较小,抗干扰性能较优。

关键词： 空间爬行机器人   仿生干黏附   预压力   稳定性判据   导纳控制   柔顺控制  

摘要： 基于仿生干黏附材料的空间足式爬行机器人可附着于航天器外表面并代替航天员完成舱外巡检、维护等工作,是无人自主化在轨服务与维护的有效途径。为保证足式爬行机器人与航天器的稳定附着,针对空间爬行机器人足端在与航天器接触时预压力对黏附稳定性影响的问题,提出一种足端预压力优化与控制方法。首先结合仿生黏附材料特性,建立黏附材料在预压阶段和黏附阶段的稳定性约束;其次在稳定性约束下基于二次规划方法优化足端力,保证预压力足够的同时减小对其他足的脱附力;最后通过基于环境刚度辨识的导纳控制实现优化后的力分配。结果表明,基于环境刚度辨识的导纳控制可实现预压力的柔顺控制,优化后的预压力可减小对其他黏附足的法向脱附力的影响,保证黏附爬行稳定性。

关键词： 柔顺机构   压力载荷   拓扑优化   最小尺寸控制  

摘要： 拓扑优化设计的压力驱动柔顺机构拓扑构型容易出现类铰链结构,导致难以制造加工。为了满足制造工艺要求,提出一种考虑最小尺寸控制的压力驱动柔顺机构拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料惩罚模型,利用达西定律结合排水项计算流体压力载荷,以机构的互应变能最大化和应变能最小化为优化目标,采用Otsu算法和拓扑细化算法提取柔顺机构的骨架特征,从而构建最小特征尺寸控制,以结构体积和最小特征尺寸作为约束,建立考虑最小尺寸控制的压力驱动柔顺机构拓扑优化模型,采用移动渐近线算法进行压力驱动柔顺机构拓扑优化问题求解。数值算例结果表明,所提设计方法获得的压力驱动柔顺机构最小特征尺寸满足约束,能够有效地抑制类铰链结构,并且分析不同最小控制尺寸对柔顺机构拓扑优化结果影响规律。

关键词： 卧式康复机器人   阻抗控制   柔顺控制   人机交互  

摘要： 为满足脑卒中患者早期卧床康复需求,结合临床康复手法与人机工程学,设计了一款卧式康复机器人。该卧式康复机器人可以提供单腿屈髋屈膝运动、卧式步态运动、桥式运动等多种有效的康复动作。为确保训练的安全性以及改善在训练过程中由人机交互作用带来的舒适度和柔顺性差等问题,采用一种基于阻抗模型的柔顺控制方法。将人与机器人之间的交互视为一种虚拟的阻抗模型,即二阶质量-弹簧-阻尼模型,并基于该阻抗模型进行康复机器人的柔顺控制研究。该柔顺控制策略由外环阻抗控制器和内环PID控制器组成,外环的阻抗控制器通过将人机交互力作用在阻抗模型上,实现根据人体意图对运动轨迹进行改变,而内环的PID控制器主要实现对生成的期望轨迹进行稳定跟踪。通过实验证明了基于阻抗模型的卧式康复机器人柔顺控制的有效性。

关键词： 火箭   脱落电连接器   智能对接   柔顺控制  

摘要： 针对脱落电连接器插头与运载火箭插座自动对接的安全性、可靠性以及保障性等问题,对脱落电连接器智能对接系统随动柔顺性能进行了研究,提出了一种脱落电连接器自动对接系统方案,研制了7自由度冗余协作机械臂自动对接试验系统;分析对接脱落控制逻辑,通过坐标变换、DH模型、雅可比矩阵等理论推导,建立机械臂末端速度与各关节速度之间的转换关系,采用环境刚度自适应导纳控制算法,实现运动路径的闭环控制。根据理论分析和测试实验得出,基于冗余协作机械臂的脱落电连接器智能对接系统能较好实现随动柔顺控制,准确、可靠地执行成电连接器插头与箭上插座的自动对接、分离流程。

关键词： 导纳控制   柔顺装配   轴孔装配   螺旋搜孔  

摘要： 针对轴孔装配过程中遇到卡阻或楔紧现象导致接触力过大损坏工件的问题,提出一种基于导纳力控制的机器人柔性装配系统。将轴孔装配过程为搜孔阶段和调整插入阶段。首先,搜孔阶段提出一种基于阿基米德螺旋线的搜孔策略。其次,调整插入阶段提出一种基于等效质量–阻尼–弹簧的多维方向的导纳力控制装配方法。最后,选取圆形轴孔开展实际装配实验,结果表明所提出的方法能够实现机器人柔顺插孔,达到了预期效果。