具有力觉临场感的主-从机器手双向控制策略

设计了液压伺服主、从机器手(简称主、从手),并对力觉双向伺服控制进行研究.零开口对称伺服阀的结构决定了需要主手的控制力信息通过控制器间接驱动从手,这一过程影响了系统的响应速度.本文采用主、从手的力偏差信号控制从手,用从、主手的位置偏差信号控制主手获得力觉反馈,这种新控制策略改变了从手跟随主手,主手感受从手力的常规控制模式,提高了主-从控制系统的响应速度,并可根据主手对从手的跟随来判断从手是否出现干涉等.     

采摘机器人视觉伺服控制系统设计

分析了采摘机器人目标位置与机器人关节角度之间的运动学关系,给出了两者之间的坐标变换公式.根据伺服控制特点,在机器人伺服控制中引入模糊PID控制方法,利用模糊控制策略在线自适应整定PID参数,提高了控制系统的动、静态性能.仿真和实验结果验证了设计的合理性和有效性.     

电液伺服遥操纵机器人主-从位置控制器

针对电液伺服遥操纵机器人主-从双向伺服位置控制中存在的非线性和不确定性,提出主-从侧分别使用带干扰观测器的最优控制和有鲁棒补偿的PD反馈控制算法,以克服主动侧各液压缸因动态特性差异造成的位置跟随误差和从动侧外界环境的随机干扰对系统稳定性的影响.分别设计了观测器跟踪扰动的二次型控制器和有动态鲁棒补偿的位置控制器,通过仿真和试验验证了所设计控制器的有效性.试验结果表明,所设计的位置控制器,既提高了主-从位置跟随精度,又具有较强的自适应性和鲁棒性;提高了力反馈电液伺服遥操纵机器人系统的操作性.     

天然橡胶割胶机器人视觉伺服控制方法与割胶试验

自动化割胶不仅可以把胶工从繁重的体力劳动和恶劣的工作环境中解放出来,还能降低对胶工的技术依赖,极大地提高生产效率。实现非结构环境下作业信息自主获取及割胶位置伺服控制是割胶机器人的关键技术。针对工作环境复杂多变、作业信息叠加交互、目标背景特征相近、亚毫米级作业精度要求等技术难点,本研究以人工橡胶林中橡胶树为割胶对象研发割胶机器人,通过建立割胶轨迹的空间数学模型,规划机器人快速接近和远离操作空间的运动路径;采用双目立体视觉技术获取树干和割线结构参数,融合机器人运动学、机器视觉技术和多传感器反馈控制技术研制了割胶机器人模块化样机。割胶机器人主要由轨道式机器人移动平台、多关节机械臂、双目立体视觉系统和末端执行器等组成。在海南天然橡胶林进行的割胶试验结果表明,在割胶机器人切割1 mm厚的橡胶树皮时,耗皮量误差约为0.28 mm,切割深度误差约为0.49 mm。该研究可为探索天然橡胶树的自动化割胶作业提供技术参考。     

液压力觉双向伺服系统的策略切换控制

在主手为液压力反馈手柄而从手采用液压缸位置伺服装置驱动的力觉双向伺服系统中,为解决从手与刚性物体接触时产生的震荡问题,提出策略切换控制算法。针对柔性负载,采用包含主从手力及位移的四通道式从端驱动型策略,使用主从手力之差驱动从手,再以主手跟随从手位移;在刚性负载下,为避免从手力突变影响位置环而产生震荡,采用不包含从手力的三通道策略;根据从手负载力和速度设计判断指标,控制两种策略的切换。通过刚柔性两种物体的抓取实验证明该策略对刚柔性物体均有良好的力反馈控制效果,并避免了原有的从端力驱动型策略在抓取刚性物体时产生的震荡问题。     

液压Stewart主从系统六维控制策略

设计了一种主从手均为液压Stewart机构的主从控制系统,用于操作者以遥操作的方式进行复杂曲面的研磨,避免研磨粉尘对现场工作的工人造成呼吸道伤害。针对该机构需具有六维力反馈的工作要求,采用基于工作空间的四通道力觉双向伺服策略,以降低连杆差异和外界干扰力等非线性因素的影响,提高力反馈精度。在此基础上提出了六维的策略切换控制,解决因从端遭遇刚性冲击引起的主手震荡问题。通过柔性及刚性碰撞实验证明了该策略的有效性。     

电液位置伺服系统的自适应控制

根据已知参数设计一电液位置伺服系统,针对系统中参数或外界干扰的变化引起系统的误差,对其使用了两种模型参考自适应控制:通过构建目标函数,使被控对象趋近于参考模型的以局部参数为最优的自适应控制,通过Matlab仿真表明,加了自适应控制器的系统响应明显变快,对突加负载和外干扰有自适应能力;采用状态观测器的自适应控制,通过构建状态观测器,并利用Matlab函数求解状态观测器的反馈矩阵,然后根据少量的输入输出变量由状态观测器构造系统的全部变量,用来实现控制作用,使系统对于参数变化或外界干扰具有很强的自适应能力和鲁棒性。     

基于双向伺服力反馈的电子节气门控制系统

针对目前电子节气门控制系统中存在的缺乏驾驶临场感、非线性和未建模动态不确定性等缺点,结合临场感主从遥操纵理论,提出基于双向伺服力反馈控制策略的电子节气门控制系统.驾驶员目标开度与节气门实际开度位置偏差经动态鲁棒补偿器控制电驱油门踏板角位移,使驾驶员感知反馈力;同时位置偏差通过基于等效控制的模糊滑模控制器控制电子节气门实际开度,使其准确跟踪目标开度.通过仿真验证了所设计的控制策略的有效性.试验采用电控六自由度驾驶模拟器,结果表明,所设计的电子节气门控制系统能够精确修正开度位置偏差,增强驾驶临场感,具有较强的鲁棒性和自适应性.     

主轴交流伺服系统稳定性控制策略研究

基于交流电机矢量控制理论,结合某加工中心主轴交流伺服系统,给出了该伺服系统基于传函的控制框图。应用Matlab语言与simulink仿真工具,对不同伺服参数配置下的加工中心主轴动态性能进行了数值计算和动态仿真,得到了这些参数对主轴交流伺服系统稳定性的影响规律,进行了主轴交流伺服系统稳定性控制策略的初步研究。     

电液伺服系统的模糊控制研究

研究了电液位置控制伺服系统的动态特性，在分析传统模糊控制器优缺点的基础上，提出应用PI＋模糊规则自校正的控制策略可改善其系统性能。仿真结果表明，PI＋模糊规则自校正控制的电液位置控制伺服系统控制效果较好。     

基于Stewart平台的6自由度力反馈手控器

手控器是主从遥操作系统的关键设备,可以向遥操作系统传送位置、姿态、速度和力等多种信息,同时可以接收从机械手的力／力矩信息,为操作者提供力觉临场感。对基于Stewart平台的6-DOF力反馈手控器进行了总体结构设计,该装置的主体由一个6-DOF Stewart平台、电液比例控制系统及控制与检测系统等组成。介绍了系统的各部分组成、工作原理、结构特点;建立了力反馈系统,分析了实现力觉反馈的原理;推导了平台的运动学逆解、动力学正解;研究了结构尺寸与性能的关系。