柔性臂空间机器人的一类运动学方程及轨迹规划

用柔性机械臂连杆末端的弹性变形以及变形角度来表示空间机器人柔性臂的弹性运动变量,克服了用无穷维振动模态变量来表示弹性变形给系统运动学建模带来的困难;基于广义雅可比矩阵的思想,建立了柔性臂空间机器人"双广义雅可比矩阵"形式的运动学模型,该运动学模型描述了柔性臂弹性变形对空间机器人的运动影响;以运动学方程为基础,设计了柔性臂空间机器人的惯性空间内连续轨迹规划算法。仿真表明,规划的机械臂关节运动规律可以补偿柔性连杆振动给机械臂末端位置带来的影响,使机械臂末端位置准确沿着期望的轨迹运动。     

冗余度柔性机器人动态响应主动控制

研究了具有压电作动器与应变传感器的冗余度柔性机器人的振动主动控制问题。建立了该离散时变动力学系统的状态空间表达式。根据离散量小值原理设计了LQR最优控制律，并提出了一种状态估计的近似方法。平面3R冗余度柔性机器人的仿真算例表明，采用这种主动控制方法可使冗余度柔性机器人的动力学特性得到显改善。     

三自由度柔性并联机器人运动参数检测系统开发

以线尺传感器为采集单元,以RTLinux为开发平台,建立了平面三自由度柔性并联机器人运动参数检测系统,实现了机器人动平台运动位姿的实时获取。设计并完成了柔性系统下的高速、高加速轨迹实验,通过实验结果与仿真结果的对比,表明该检测系统实时性强,可靠性高,可以为平面三自由度柔性并联机器人全闭环实时控制提供支持。     

漂浮基柔性臂空间机器人输出力矩受限的自适应PID输出反馈

针对输出力矩受限的漂浮基柔性臂空间机器人的控制问题,结合系统动量守恒关系和拉格朗日方法建立了系统动力学模型;利用奇异摄动法,慢变子系统设计了输出力矩受限情况下仅有位置传感、建模不确定性及干扰的空间机械臂系统协调运动的自适应PID输出反馈控制算法,快变子系统设计了线性二次最优控制方法主动抑制。该算法采用高精度滤波器估计机器人关节速度,使得整个系统的闭环控制仅需位置输出反馈;在控制率中引入饱和函数,保证输出力矩在给定限制范围内,同时采用自适应PID控制器补偿建模不确定性和干扰。基于Lyapunov稳定性理论证明了该算法可确保控制系统是渐近稳定的,针对平面两关节漂浮基柔性臂空间机器人的仿真结果表明了所提出的控制方案良好的跟踪性和快速收敛性。     

基于干扰观测器的柔性空间机器人在轨精细操作控制方法

由于强非线性、强耦合和强时变等特征,柔性空间机器人的稳定精细控制问题一直是一个重大挑战。轻质小型化机器人受空间及重量限制,其关节柔性通常不可忽略,这部分柔性主要是由谐波减速器和力矩传感器的柔性造成的。传统的运动学控制在空载时能保持稳定,但是对大负载、快速运动时的适应性差,严重时机械臂抖动剧烈甚至发散。针对以上特征,提出了一种基于非线性干扰观测器和动力学极点配置的柔性空间机器人在轨精细操作控制方法。仿真实验证明,该方法可以有效地抑制柔性激振,保证响应的快速性和准确性,同时有较好的鲁棒性,能够适应不同类型扰动的影响和末端环境柔顺控制的要求,对工程应用具有一定的参考意义。     

空间机器人研究进展及技术挑战

空间机器人是实现空间操控自动化和智能化的使能手段之一,在无人及载人的空间科学探索活动中至关重要。首先,回顾了国际空间站舱内外机器人、中国空间站机器人、在轨自由飞行空间机器人等几类轨道空间机器人工程应用现状,以及已成功在轨应用月面机器人和火星机器人两类星表机器人系统的应用现状。其次,针对空间机器人后续日益复杂的任务需求,探讨了空间机器人在机构构型、关节驱动、末端操作、感知认知、行走移动、动力学与控制等方面面临的技术挑战。然后,论述了空间机器人在多臂、超冗余、柔性化、可重构、仿生等新型机构构型方面的探索,介绍了空间机器人主动、被动柔顺关节方面的研究进展,论述了空间机器人末端执行器在专用化工具及通用化多指灵巧手两个方向的研究进展,总结了星表机器人在新型移动机构构型、高自主导航方面的研究进展,介绍了空间机器人在多传感器集成融合、力与触觉感知方面的研究进展,论述了空间机器人在多臂协调控制、柔顺控制、漂浮基座抓捕动力学控制等方面的研究进展。最后,展望了空间机器人在空间目标抓捕与移除、高价值飞行器在轨服务与维修、空间大型构件在轨组装及星球科学探测等方面的应用前景。     

利用压电传感器/驱动器的柔性结构主动振动控制研究

 以粘贴有压电传感器/驱动器的柔性梁主动振动控制为例，论述了进行柔性结构传感器/驱动器及控制系统一体化研究的方法。给出了压电传感器的检测方程和驱动器的的驱动方程，以玻璃钢材料的柔性梁为实验对象，并采用自适应滤波技术来实现主动振动控制，控制系统有TMS320C25及486计算机组成的主从机系统来实现，实验结果表明此种控制方法是有效的。     

平面三连杆欠驱动机械臂谐波函数控制方法

对一种平面三连杆欠驱动机械臂的稳态周期运动进行了理论分析和计算仿真,发现对于确定的欠驱动机器人系统,给系统中的主动关节施加合适的控制,被动关节出现一种"螺旋运动",而且螺旋运动速度与输入振幅和频率有关。在此基础上提出两种欠驱动机械臂位置控制的谐波函数控制方法,通过仿真验证了这种控制方法的有效性。     

蛇形臂机器人高精度位置伺服系统建模与仿真

针对蛇形臂机器人由多个具有相同控制及传动结构的关节组成的特点,建立了单关节的单轴控制系统的数学模型,基于不变性原理设计了复合控制系统。采用MATLAB/Simulink进行仿真,研究了间隙及摩擦对系统性能的影响,并提出了相应改进措施。仿真结果表明,系统具有高精度位置伺服性能及良好的抗干扰能力,为蛇形臂机器人柔性连续运行奠定了技术基础。     

基于后退设计的空间机器人系统的自适应控制

 结合后退设计方法和自适应控制理论,对载体姿态可控的空间机器人系统提出了一种自适应跟踪控制算法。当系统的惯性参数未知时,该算法可以保证空间机器人的手端跟踪误差渐近趋于零。和已有的算法相比,所提出的算法可以消除Lyapunov函数导数表达式中的交叉项,明显改善系统的跟踪性能。对平面两关节空间机器人的仿真结果证实了算法的有效性。     

地面可移动服务机器人发展现状

行走机构决定了地面可移动服务机器人的特性和应用领域,按照行走机构的不同,将地面可移动服务机器人分为轮式、履带式和多足式,介绍了各种地面可移动服务机器人的发展现状和应用特点,特别探讨了双足机器人在人类生活中的应用前景.提出了地面可移动服务机器人7大关键技术:导航定位、路径规划、多传感器融合、机构设计与动力、智能控制、能源供给和管理、人机接口.分析了发展地面服务机器人的迫切性,给出了我国军用和民用可移动服务机器人的关系和发展思路思路.     

可重组机器人教学模型的建立及软件实现

可重组机器人的研究是机器人领域研究的新兴分支 ,可重组机器人教学模型的建立 ,在高等教育相关专业的教学中 ,可收到很好的效果。本文 ,通过对可重组机器人的不同组合方式、工作空间和轨迹规划等方面的分析 ,给出了一个具有三个自由度的可重组机器手教学模型的建立方法 ,以及软件实现过程     

飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划方法

以机翼翼盒数字化装配为研究对象,介绍了飞机数字化装配系统研制中AGV自主导航系统的构成,详细叙述了笔者自主研发的AGV路径规划仿真软件,该软件可在全三维飞机装配虚拟环境中,通过IGPS实时获得AGV在飞机装配现场的位姿,规划AGV在飞机装配作业中的运动路线,并在虚拟装配环境中实现AGV沿规划路径的碰撞干涉检查并加以消除,保证了AGV自主导航的安全实现,解决了飞机数字化装配中IGPS导航的AGV路径规划难题.     

蛇形臂机器人在航空制造业中的应用

对于结构复杂、布局紧凑的飞机零部件,其装配、检测以及清理的工作空间非常有限,人工操作难度高、劳动强度大、效率低。常规的工业机器人由于关节尺寸的限制无法在狭小空间内完成这类作业。蛇形臂机器人具有长径比大、自由度多,运动灵活以及环境适应能力强等优点,在航空制造领域具有广泛的应用前景。通过总结蛇形臂机器人的国内外研究现状,对蛇形臂机器人在航空制造业中的应用进行了探讨,并提炼出了相应的关键技术。     

机器人在航天装备自动化装配中的应用研究

通过阐述航天装备传统人工装配方式的不足,提出了工业机器人装配方式的重要价值。简要介绍了工业机器人在国内外航空领域的应用现状,分析了航天装备在机械机构、系统组成、产品种类细分程度等方面的特点;针对航天装备装配过程中效率较低的工序,提出了工业机器人应用的研究思路与方向,并列举了需要突破的4项关键技术。最后,对机器人在航天装备自动化装配应用中的发展方向和趋势进行了展望。     

飞机起落架机器人焊接工艺研究

针对飞机起落架组件的制造,研究了全自动弧焊机器人在飞机起落架组件上的焊接工艺,主要从3个方面进行了试验研究:首先采用板料对接试验摸索出较为合理的规范参数;其次按照摸索出的焊接规范参数进行零件模拟件的焊接;再次对接头进行了拉伸和冲击韧性试验,并对接头组织进行了金相分析,最后得出试验工艺过程满足起落架组件焊接工艺的要求,并生产出合格的起落架组件。     

SiC材料机器人砂带磨削系统设计及试验研究

通过分析SiC材料的加工特点及难点,针对SiC材料成型后加工易产生崩边、开裂等问题,设计并搭建了机器人砂带柔性磨削系统,开展了相关试验研究工作。结果表明, 所搭建的砂带磨削系统可有效避免SiC材料加工过程中的崩边、开裂问题。     

弧焊机器人在调角器装配中的应用

通过介绍弧焊机器人在轿车座椅手轮式调角器装配中的应用，详述了机器人工作站的系统结构、控制系统和焊接工艺。经运行结果表明，产品焊接合格率达 99.9％。     

基于Petri网的机器人导航系统性能分析

智能机器人的导航系统中存在着多个环节及并发流程,需要对导航系统中是否存在死锁进行检测.基于该导航系统的Petri网模型,采用Petri网死锁检测算法,判定机器人导航系统Petri网中不存在叶节点,即无死锁标识,也不存在死变迁,且不存在广义标识.并判定从任一可达标识均可到达初始标识.