三自由度机械臂运动空间及其位置控制

文章以三自由度机械臂为研究对象,以提高其控制精度为目的,对机械臂进行建模,并求出其正逆解及运动空间。采用多次样条曲线进行轨迹规划,利用Simulink和Adams两种软件进行联合仿真,采用位置控制的方法进行控制,为了减少其运动过程中的误差而更贴近想要的位置,在控制过程中使其形成控制闭环,进而让机械臂更精准地达到设计位置。在仿真过程中理论轨迹和实际轨迹趋于一致,进而实现控制,达到设计要求。     

马铃薯联合收获机输送臂的运动仿真

马铃薯联合收获机输送臂是一个二自由度刚性连杆机构,结合输送臂的本体特征建立了输送臂的运动学方程,通过控制输送臂的末端位置,使输送臂能够按照给定的轨迹进行运动。同时,为了实现实时控制,使用ADAMS系统仿真软件对输送臂在虚拟环境中真实地模拟系统运动,并对其在工况下的运动和受力情况进行仿真分析,观察并试验各组成部件的相互运动情况,输出位移、位置等所需要的数据曲线,以达到跟踪控制的最优指标和更好性能。     

农林用精准对靶机械手运动学建模及仿真

本文对农林用精准对靶机械人蛇形机械臂运动学进行了建模和仿真。首先对精准对靶机械人研究背景及蛇形机械臂的结构进行了描述，对绳长和关节姿态角度关系进行数学建模，分析了蛇形机械臂绳长与关节姿态角对应的关系，利用MATLAB对运动学模型进行了仿真验证，同时对机械臂末端轨迹进行了仿真。研究表明：关节与绳长建模与MATLAB仿真结果一致，验证了运动学建模的正确性。机械臂末端机构具有较大的可达空间，可以满足机械臂末端机构对靶运动空间。     

收获采摘机器人的运动学分析及仿真——基于ADMAS

为了对五自由度关节式收获机器人五自由度关节机器人末端执行器的位姿和运动进行描述,运用传统的D-H法建立各关节运动学数学模型,进行运动学正、逆解,求得末端执行器的位置关系式。基于UG软件建立了该机械手的三维立体模型,并通过ADMAS软件对机械手抓取、采摘和放下过程进行仿真分析,确定其运动轨迹。结果表明:所建立的运动学方程正确,设计的机械手满足工作要求,有较强的操作性,为收获采摘机械手的设计制造奠定了基础。     

黄瓜采摘机械臂结构优化与运动分析

黄瓜采摘机器人在非结构环境中工作时,其机械臂的结构特点与运动精度将直接决定机器人作业范围和采摘成功率。针对黄瓜特定的栽培模式,结合机械臂工作空间及结构长度指标,运用参数优化法,对采摘机械臂构型和结构参数进行了优化设计。建立了机械臂运动D-H模型,实现由关节空间向笛卡尔空间的正逆变换,并确定了机械臂速度雅可比矩阵;应用三次多项式插值法,建立了机械臂关节空间运动规划模型;应用Matlab平台对优化参数进行仿真。结果表明,机械臂实际采摘范围可达到目标工作区域90.5%以上,关节位移变化曲线光滑,运动平稳。     

基于模糊PID算法的智能车电机转速控制研究

针对传统PID控制参数难以适应不同曲率半径车道下智能车运行速度变化和RS-540有刷直流伺服电机调速变化的问题,设计了自适应模糊PID算法.首先,建立了电机的数学模型,提高控制精度,在此基础上构建了自适应模糊PID控制器,然后,通过PWM脉冲改变电枢电压的平均值来控制电机转速,再通过低通滤波使速度输出平滑.加入陀螺仪使...     

基于MATLAB与ADAMS的Delta机器人运动学和动力学仿真分析

为开展Delta机器人运动学和动力学的仿真研究,改善Delta机器人的运动特性,首先利用SolidWorks软件建立其三维模型,其次采用修正梯形曲线的方法在关节空间中进行轨迹规划,最后运用MATLAB软件和ADAMS软件进行联合仿真。仿真结果表明:在关节空间中进行轨迹规划,主动臂的角速度和角加速度以及末端执行器的速度和加速度随时间变化连续,Delta机器人运行平稳,具有良好的运动性能;Delta机器人在X、Y方向运动的相对误差分别降低了0.2%、0.4%,Z方向的偏差减少了1.5mm。仿真结果和理论结果一致,为研究Delta机器人的轨迹规划和优化控制提供了一定的理论依据。     

基于改进蚁群算法的机械臂路径规划

针对机械臂在运动过程中的避障问题,提出基于改进蚁群算法对其路径进行规划。首先引入可选节点周围安全因素对蚁群算法中的转移概率进行改进,得到机械臂末端执行器的路径轨迹;其次根据执行器位置,利用伪逆法进行运动学逆解的求解,获得各关节变量;最后进行仿真及利用实物机械臂进行验证,结果表明,与传统的蚁群算法相比,改进的算法在相同的规划环境下具有较快的收敛速度,获得的路径轨迹较为合理,避障效果明显。     

葡萄采摘4-DOF机械臂设计与虚拟样机仿真

为实现篱架式栽培的食用葡萄自动化采摘,设计了一种关节型四自由度(4-DOF)机械臂,并利用DH参数法建立机械臂的连杆坐标系。通过MatLab里的Robotics Toolbox建立机械臂的数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行仿真,对末端执行器走直线轨迹进行了轨迹规划。利用ADAMS建立机械臂的虚拟样机,将轨迹规划仿真数据作为驱动,进行动力学仿真,获得夹持2kg葡萄时腰关节、肩关节、肘关节及腕关节所需驱动力矩分别为95、52、48、12N·m,从而为采摘机械臂的物理样机制造与采摘试验提供了技术依据。     

基于力反馈的机械臂关节导纳控制研究

文章提出了一种应用于机械臂关节控制的简化的导纳控制器,它由一对弹簧阻尼系统建模,依靠力反馈产生相应的柔顺行为,通过在机械臂末端安装力传感器,经过相应的求解算法,得到机械臂末端的位置偏差,进而实现相应的柔性运动目标,从而减小接触力并防止在施加静态或动态扰动时对机械臂造成能量损失。     

基于BP神经网络PID的移栽机双闭环调速系统

为保证提高移栽机机械手行走速度的同时不失鲁棒性,选用直流电机作为驱动电机,并根据其动作时电流反馈、转速反馈、滤波、整流等多环节的传递函数简化模型设计了基于电流环和转速环的双闭环调速系统模型。引入BP神经网络自学习的控制策略,其中选取BP神经网络PID控制器取代转速环中的PI环节,并在MatLab中采用S函数嵌套控制器模块的方式搭建了基于直流电机双闭环系统仿真模型。结果表明:比较加入BP神经网络算法优化前后的双闭环调速系统响应曲线,优化后的模型超调量由4.3%降为0,过渡时间由2s以上缩短至2s,电机调速系统稳定性和鲁棒性得到提高,整排机械手启动时间更短、速度更快且能准确抓取目标。     

基于模糊免疫PID算法的变量施肥技术研究

提出了针对多种肥料自动配比变量施肥的技术方案。机械结构方面设计了多个独立的料箱,每个料箱均能够独立被微控制器控制;肥料流量控制则是根据肥料流量以及施肥机械的行走速度,采用了基于模糊免疫PID算法对伺服电机进行控制;在算法性能方面,采用Mat Lab软件对模糊免疫PID算法和传统PID算法做了比较,证明了算法的鲁棒性和稳定性;最后,设计田间作业实验方案,通过实验数据证明了该变量施肥系统施肥精度高、可重复性好。     

取苗机械手运动控制联合仿真研究及试验

为减少取苗机械手研制过程中投入大量的成本和时间，解决机械手在作业过程中控制精度低、适应性差等问题，采用SolidWorks建立机械手的模型，并导入ADAMS中；采用模糊PID控制算法对机械手夹持角度进行实时动态联合仿真分析，设计模糊PID控制器及模糊规则。利用MATLAB/Simulink和ADAMS建立联合仿真模型，以阶跃信号为激励，模糊PID控制和PID控制仿真结果表明：PID控制的响应时间为1.1 s，模糊PID的响应时间为0.33 s且响应速度更快，说明模糊PID优于经典PID控制，设计的取苗机械手具有良好的动态响应和轨迹跟踪特性，理论上能够满足实际作业要求。取苗试验结果表明：在取苗频率为50、60和70株/min时，采用PID算法和模糊PID算法取苗成功率分别为9609%、93.75%、92.96%和98.43%、95.31%、93.75%，采用模糊PID算法的取苗成功率更高，能够满足实际作业要求。     

主/从机器人系统设计与双向伺服控制

建立了主／从异构式机器人力反馈遥操作控制系统。主操作系统采用2个2-DOF操作手,分别采用伺服阀控制液压马达获得2个解耦的旋转自由度。用力信息对伺服阀进行控制以驱动主操作手运动,解决主手操纵力不能直接驱动主操作手液压马达的问题。从机器人为4-DOF串联关节型四自由度机器人,采用比例方向阀控制。分别采用力反射伺服型和力对称型双向伺服控制策略,对主／从机器人系统进行遥操作力反馈双向伺服控制实验研究。验证了本设计的主操作手结构的合理性,力对称型双向伺服控制策略具有较好的控制性能。     

变尺高精度全自动矽钢片剪切机控制系统设计

为满足矽钢片剪切机工艺精度要求,用三菱FX2系列PLC作为主控单元,与定位模块、伺服放大器及MR—J2系列伺服电动机组成控制系统。利用伺服电动机所具有的位置控制和多段速度控制的特点,通过表定位方法对定位模块进行操作从而实现对电动机的精确定位,并推导出位置、速度双重控制的最优方案,既提高了剪切精度又使该系统达到理想的剪切速度。系统实现了变尺剪切,达到了特种变压器的装配要求。     

基于超磁致伸缩转换器的流体控制阀及其技术

介绍了超磁致伸缩材料在流体控制阀中的应用研究现状，详细分析了使用GMA时要解决的热补偿、微位移放大和非线性控制等几项关键技术。提出了两种基于GMA的两级电液伺服阀实现方案。     

双闭环控制采摘机器人机械手设计——基于PLC和CAN总线

采用双闭环控制系统,基于PLC运动控制器和CAN总线,提出了一种新的采摘机器人机械手关节分布式控制方案,并采用模块化思想设计了机器人关节电机控制系统、CAN模块及PLC控制器。采摘机器人机械手的关节采用谐波减速器进行调节,利用霍尔传感器和红外线传感器及光电编码器进行图像、转速和障碍物触碰的信号采集,采集信号利用A/D转换器将数据传输给PLC控制器。机械手的执行末端采用CAN总线控制,并利用变频器传递的通信信号,实现了末端执行器的并行控制,使多机械手处于最佳动作状态。最后,在双闭环控制方案的基础上加入了前馈控制环境,利用前馈控制环节可以实现对系统的实时控制,改善了系统的静态性能,实现了机械手对实际采摘位置的有效追踪。实验和仿真模拟表明:位移时间曲线平滑无突变,表明机器人在运行过程中平稳、无振动,机器人工作的可靠性较高,对路径的追踪精度较高。     

Stewart平台多能域系统动力学全解建模与实验

围绕六自由度Stewart并联平台的多能域动力学建模展开研究。首先,采用旋量键合图建立了电动缸驱动Stewart平台机构本体动力学模型,采用传统键合图建立了伺服电动缸键合图模型,得到了该平台完整的机、电耦合的多能域系统动力学全局模型。其次,给定平台末端轨迹,对比Matlab理论计算、ADAMS软件仿真以及实验实测驱动力结果,验证了Stewart平台机构本体旋量键合图模型的正确性。最后,借助理论计算得到的驱动力,由平台系统多能域动力学全解模型进一步计算得到伺服电机电流,与通过实验得到的电机电流实测值对比,验证了该平台多能域系统动力学全解模型的正确性。为后续包含驱动单元惯性参数和摩擦参数在内的动力学参数辨识以及平台控制研究奠定了基础。     

电动拨片离合在FSC赛车上的应用

在传统的FSC赛车制作过程中,一般采用手动拉杆离合,而在传统机械机械装置基础上,采用电子控制进行离合控制,会提高车手的操作速度,在FSC赛事中体现出离合的智能性,故研究电动离合有着必然的趋势和必然性。文章将电子控制引入FSC赛车中,本项目系统采用摩托罗拉公司生产的飞思卡尔xs128处理器作为核心,前端使用拨片控制电位器作为输入传感器,将采集到的信号输入到微处理器中,使用PWM（脉宽调制）算法,对采集到的信号进行运算处理,输出运算结果（角度）控制舵机带动转盘机构等机械装置完成离合动作,实现FSC赛车的电动智能离合。