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关键词： 机器人控制技术   思政教育   创新教学模式   教学内容  

摘要： 为了聚焦立德树人的根本任务，创新思想政治教育工作方式方法，推动研究生德育与机器人控制技术课程的通融发 展。本文提出一种思政融入式的创新教学模式，首先通过思政教育激发学习动机，然后布置新的学习任务，讲授新 的知识点，并融入爱国教育，接着巩固应用，再检查评价，最后反馈总结。本教学模式旨在从学好课程知识报效祖 国的思想高度，来激励学生发挥主观能动性，掌握扎实的理论基础和树立坚实的爱国思想信念。

关键词： 水下机器人   运动控制   滑模控制   模糊滑模控制   CFD  

摘要： 南北极环境的变化对地球的气候和生态环境有着至关重要的影响,冰架与海洋的相互作用更具有研究的科学价值。作为极地科考中重要的一部分,极地冰下水环境的探测拥有重要意义。由于极地的恶劣环境,通过人工方式布放水下传感器获取相关参数不仅收放困难,而且无法实现大范围的环境探测,而应用水下机器人进行探测能很好的克服收放困难、探测范围小等缺点。水下机器人作为一种新型探测方式,首先需要保证对其控制的稳定性、快速性和准确性。本文在工信部高技术船舶专项“极地探测无人潜器研制”项目的资助下,以冰下水环境探测机器人为研究对象,围绕机器人的运动控制技术问题进行深入研究,开展了以下工作:(1)本文推导完成机器人的六自由度数学模型,包括运动学和动力学模型,并将模型解耦为垂直面模型和水平面模型两部分。通过Creo软件建立探测机器人三维模型,并添加相关模型参数,然后在Fluent软件中进行联合仿真,使用CFD计算得出机器人在进退、横移、升沉、横摇、纵摇、艏摇六个运动所受的阻力和力矩,最后通过二阶拟合方式计算出机器人相应水动力系数,为后续机器人的控制奠定基础。(2)极地冰下工作环境特殊,针对探测机器人要求准确、快速和稳定的控制目标,首先对模糊控制和滑模控制以及二者组合控制进行学习,然后在推导的垂直面模型和水平面模型以及水动力参数基础上,根据实际控制需要,将两个平面的模型分别简化处理。结合极地冰下环境工作条件,设计了基于指数趋近律的模糊滑模控制方法,并与常规滑模控制效果进行对比。仿真结果表明采用模糊滑模控制的机器人控制效果更好,整体更加稳定,能够很好满足极地冰下水环境控制需要。(3)为了测试系统的整体性能,对系统进行调试工作,调试完成后在冰下进行机器人控制实验。实验结果显示机器人的艏向角控制实验、纵摇角控制实验和深度控制实验均获得较好的控制结果,调节时间短,抗干扰能力强,表明所设计控制器能够在真实冰下水环境中对机器人完成较好的控制效果。

摘要： 随着人工智能技术的迅猛发展，图像识别技术在机器人控制中的应用越来越广泛。本文旨在分析图像识别技术在机器人控制中的应用问题，并探讨可能的解决方案。首先介绍了图像识别技术的基本原理和应用等，接着详细讨论了图像识别技术在机器人控制中的应用领域，包括目标识别、路径规划、物体抓取、机器人导航、环境感知、人机交互等。然后，分析了图像识别技术在机器人控制中面临的问题，如图像噪声、光照变化、复杂环境、视角变化等，并提出了对应的解决方案，如图像预处理、特征提取、模型训练等。最后，展望了图像识别技术在机器人控制中的未来发展趋势。

关键词： 双臂机器人   冗余机械臂   协调控制   多通道   IMICNC  

摘要： 随着制造业向着自动化转型,机器人在工业生产中发挥着愈来愈重要的作用。单臂机器人在执行搬运和装配等任务时具有局限性,因此对双臂机器人的研究被推上了风口浪尖。本文对双臂七关节机器人的正逆运动学、避障和协调控制等关键技术进行了研究,并基于IMICNC开发出了多通道双臂控制系统。主要研究内容如下: 对七关节双臂的正逆运动学和避障等进行了研究。对自主设计的冗余双臂机器人进行建模,基于DH法求解正运动学方程,并进行验证。对于逆解,提出了能同时避奇异和次级指标优化的基于奇异鲁棒性逆的梯度投影法,为了弥补其累计误差较大的缺点,进而提出了引入位置反馈控制的逆解优化算法,并通过仿真验证了其能显著减小末端跟踪误差。基于蒙特卡洛法对双臂工作空间进行求解。改进了梯度投影法的最短距离避障指标,使其可以根据阈值选择性避障且遵循关节最小范数原则,进而通过Matlab仿真验证了改进型指标避障控制的优越性。 提出了三点法和位置向量法相结合的双臂基坐标系的标定方法,并对松协调和紧协调两种模式下的双臂运动规划方法、双臂末端位姿约束关系和双臂关节角速度约束关系等进行研究。然后基于提出的双臂松、紧协调的控制算法,分别进行了模拟轴孔装配和模拟协调搬运刚体的仿真实验,并对仿真结果进行了分析。 基于双臂七关节机器人运动学控制算法和双臂协调控制策略设计开发了适用于双臂操纵的多通道IMICNC软件控制系统。提出了基于多通道技术改造IMICNC软件架构的实现方案,进而给出了双通道双臂的主从式协调控制实现方案和三通道双臂的对称式实现方案,从两个维度对双臂协调控制算法进行了实现。 搭建了双臂机器人实验的硬件平台和相应的多通道IMICNC软件平台,进行了双臂基坐标系的标定实验、松协调模拟轴孔装配实验和紧协调搬运刚体实验,并以末端位置跟随误差和末端速度同步误差两个评价指标验证了提出的协调控制算法和正逆解算法的正确性和有效性。

关键词： 协作机器人   按摩机器人   阻抗控制   变论域模糊控制  

摘要： 进入新世纪以来,国内老龄化问题日益凸显,在老年阶段,腰腿疼痛、失眠多梦等问题是常见症状。而当代年轻人因为工作节奏加快,闲暇时间被压缩,导致职业病发病率与日俱增,如颈椎病、腰肌劳损等疾病,没有时间去医院进行治疗,以致病情慢性化。能够治疗上述疾病的有效方法就是按摩,按摩不仅能够减轻疾病带来的痛苦,还能够起到预防的效果。但是国内按摩师数量严重不足,按摩器械又存在按摩力度不稳定等原因饱受诟病,因此,对按摩机器人进行研究具有重要意义。本文基于UR5型协作机器人,开展了按摩机器人控制研究。论文的主要内容如下:首先,对机器人进行正逆运动学推导,确立了机器人末端位姿与各个关节角度之间的关系,阐述了机器人柔顺控制方法。利用巴特沃斯低通滤波器对六维力/力矩传感器的反馈力信息进行处理,采用基于位置的阻抗控制方法实现机器人末端在位置空间和姿态空间的柔顺控制。分析了基于该方法的力度控制影响因素。在Simulink中搭建仿真模型,并对结果进行分析。其次,针对阻抗参数不能自适应调整,导致系统动态力控性能差的问题,采用模糊控制方法对阻尼参数b进行自适应调整,研究了模糊控制器的设计流程,制定了输入输出之间的模糊规则,最终确定一个以力误差和力误差变换率为输入,阻尼参数偏差为输出的双输入单输出模糊控制器,提高系统的自适应性能。为了解决零点附近模糊规则少,导致控制精度低的问题,加入变论域思想,通过伸缩因子对论域进行实时调整,提高系统控制精度和稳定性。在Simulink中搭建仿真模型,验证了基于变论域模糊控制的自适应阻抗算法具有良好的力控性能。然后,为了在实际实验中能够顺利的完成对按摩机器人力度控制测试,搭建了按摩机器人力控实验平台,基于QT框架开发了系统的控制软件和人机交互界面。并对实验平台进行安全性分析,确保实验平台的安全性。最后,基于搭建的实验平台,在人体背部进行了相关按摩实验,实验结果验证了基于变论域模糊控制的自适应阻抗控制算法在按摩机器人实际工作中的可行性以及力度控制的稳定性。

摘要： 以机器人控制、运动控制为研究对象，将机器视觉检测、智能仓储、柔性制造等教学案例融入课程教学实践，提高了学生的自主创新意识和科研能力。专业学位研究生教育是研究生教育体系的重要组成部分，肩负着培养国家急需的高层次人才的重要使命。如何引导专业学位研究生教育分类发展、特色发展、高质量发展，提升专业学位研究生教育支撑经济社会发展的能力，是当前高校研究生教育创新发展必须解决的重要课题。

关键词： 选矸机器人   控制技术   多机器人协作  

摘要： 煤和矸石的有效分离是获得洁净煤的重要环节,当下进行煤矸分离的方法多依靠人工手选或机器洗选。为了改变这种落后的生产方式,推动煤炭工业技术发展,以并联式选矸机器人本体为基础,结合选矸工艺,对选矸机器人及其选矸过程控制技术进行了深入研究和控制系统开发。 对机器人选矸系统进行了整体设计,在选矸机器人功能需求分析的基础上提出了一种基于并联机构的选矸机器人机构,完成了选矸机器人机构设计,该机器人结构刚度大、末端输出速度高、耐冲击能力强。利用闭环矢量方程法建立了机器人机构运动学正逆解模型,并对模型进行了仿真验证,为选矸机器人控制技术的研发提供了理论基础。 以高速、平稳、低能耗为目标进行选矸机器人运动轨迹规划。分析了机器人奇异位形,确立了机器人工作空间。提出了两种不破坏原煤物料队列的选矸机器人作业路径。建立了可用于机器人高速运动的轨迹函数模型,并优化得出了机器人作业周期短、无冲击的选矸运动轨迹路线。 研发了多选矸机器人协作策略。以集中式分配方法为主体,自主设计了基于动态目标均分的多机器人任务分配策略。经仿真试验,该策略下各机器人作业频次差异小于15%,一次执行周期小于10 ms。 基于上述理论分析完成了选矸机器人硬件选型与软件设计,开发了选矸机器人控制系统。开发了选矸机器人上位机程序,并基于三菱Q系列PLC设计选矸机器人下位机程序。 将设计的选矸机器人系统安装在洗煤厂,进行煤矸分选试生产。生产结果表明,选矸机器人动作周期小于1 s,多机器人作业强度均衡,煤矸分选成功率高达96.3%。证明了该选矸机器人在分选效率和效果方面均高于工人作业。图47幅;表9个;参61篇。

关键词： PLC技术   工业机器人   机器人控制系统   技术应用  

摘要： 工业是我国经济发展的重要产业,信息化大数据时代,先进高新技术的不断发展,为我国工业产业的发展提供了智能支持,例如工业机器人控制系统的应用,不仅可以提高工业生产效率,还可以提高工业的生产质量。而PLC技术,是确保工业机器人控制系统正常运行以及提高系统运行效率的重要技术之一,此次论文先是对PLC技术在工业机器人控制系统中应用的相关内容以及应用表现等进行了分析,随后又对PLC技术在控制系统中的应用措施展开了探讨。

关键词： PLC技术   机器人控制系统   仿真模拟   PLC控制   运动控制算法  

摘要： 随着机器人的应用越来越广泛,有效提高了企业自动化水平和生产效率。但受其高额造价和复杂的操作技术等问题,使得企业的生产效率受到了一定程度的约束。因此,本文目的在于基于PLC技术开发设计一种机器人控制系统,以此来缓解机器人操作过程中存在的问题。首先,以西门子PLC控制器为核心,通过对其控制电路、运动控制程序编写、触摸屏设计等实现了对该机器人控制系统的开发。接着,通过仿真调试证明了该系统能够实现机器人运动的可靠性和易操作性。

关键词： 机器人控制   机器人建模   PID控制   教学案例   实践教学  

摘要： 针对目前《机器人控制技术》课程存在的教学知识点不连贯、缺少通俗易懂综合性案例等问题开展研究,结合作者多年的教学经历,本文设计了一个基于PID的机器人控制系统案例,从系统建模到控制器,再到仿真效果展示,将学生需要掌握的知识点在同一个案例中呈现,培养学生理论联合实际的能力,同时该案例可通过改变要求增加项目难度,以供不同进度的学生学习。