面向水质采样的绳驱动空中机械臂抗干扰控制

绳驱动空中机械臂是一种由旋翼飞行器和多自由度机械臂构成的新型机器人系统。为了增强机械臂在排污管口水质采样时的关节空间控制性能,提出了一种结合快速连续非奇异终端滑模控制与线性扩张状态观测器的抗干扰控制策略。阐述了绳驱动空中机械臂的结构设计,建立计及关节柔性的动力学模型。利用线性扩张状态观测器来估计与补偿系统集总干扰,采用快速连续非奇异终端滑模面来保证系统状态量的有限时间收敛和抑制控制力矩的抖振。通过李雅普诺夫稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。最后,通过可视化仿真和地面汲水试验验证了所提控制器的有效性,结果表明,所提控制器的收敛速度、鲁棒性、准确性和抗干扰能力优于其他两种控制器,能有效抑制系统抖振,满足水质采样的作业需求。     

新工科背景下融入虚拟仿真的机器人实践类课程的创新教学探索

【目的】改变传统机器人实践类课程教学与应用脱节的现状。【方法】课题组将虚拟仿真技术融入机器人实践类课程教学中,分析了国内机器人实践类课程教学现状与虚拟仿真技术的发展趋势,提出了在新工科背景下虚拟仿真技术融入机器人实践类课程的创新教学方案。首先,分析了创新教学内容的总体导向,基于现有教学硬件资源,将新工科、课程需求与虚拟仿真技术所构建的教学内容、教学方法、教学手段等相结合;其次,以机械手臂涉及的相关虚拟仿真为例,确立虚拟仿真技术在课程中的融合点;最后,以机器人RV精密减速器结构建模与装配虚拟仿真为教学实践案例,建立机器人实践类课程创新教学体系以及相应的课程考核方法与成绩评定形式。【结果】机器人实践类课程创新教学模式可以充分发挥学生学习的主动性、创新性,锻炼学生综合分析解决问题的能力,提高学生的机器人应用能力与就业竞争力,满足社会对机器人创新人才的需求。【结论】创新教学为新工科背景下机器人相关专业建设与人才培养提供了有益借鉴与参考。