基于最小疼痛感的机器人操作臂轨迹规划方法

针对机器人操作臂跟踪运动目标的问题,从仿生学的角度提出一种新的轨迹规划方法。将关节加速度的增量进行编码,同时将疼痛感作为优化指标,利用遗传算法在操作臂的关节空间进行轨迹优化,得到操作臂在跟踪运动目标过程中的具有较小疼痛感的轨迹。仿真试验结果表明,所提出的方法是可行的,可以规划出正确的跟踪轨迹,同时有效的减小了操作臂运动过程中的疼痛感。

机器人操作臂跟踪动态目标的轨迹规划方法

针对机器人操作臂跟踪运动目标问题,提出一种基于遗传算法的轨迹规划方法。通过对关节加速度的增量进行编码,实现在操作臂的关节空间进行轨迹优化,得到操作臂在跟踪运动目标过程中所需要的轨迹。仿真计算的结果表明,所提出的方法是有效的。

水下机器人多功能作业工具包

本文首先阐述了水下机器人作业工具包的重要性 ,重点研究了水下机械手的原理、功能及两种主要结构 .并以沈阳自动化所研制的缆控水下机器人为背景 ,讨论了水下作业工具包的一些专用工具的原理及其结构

基于加速度传感器的机器人极点配置控制

本文为工业机器人提出了一种极点配置控制法．这种控制方法的优点有：一是它的积分作用消除了机器人的微小扰动和稳态误差；二是能任意设置系统的极点，因此能保证闭环系统的稳定性和规定状态变量的暂态响应；三是加入了加速度反馈，抑制了由电枢电感所引起的机械手的振动．最后，给出了ＰＵＭＡ５６２机器人的计算机仿真和实验结果验证了此控制法的有效性。

五轴框架式机器人激光加工系统 轨迹算法研究

在集成化智能激光加工系统工作原理的基础上提出了五轴机器人的激光加工轨迹算法。将三维离散数据点集拟合为空间参数曲面，在此参数曲面上规划五轴激光加工的等距轨迹。给出了冲压模具激光强化加工实例。取得了理想的加工效果。

空间机械臂在线实时避障路径规划研究

针对目前空间机械臂避障路径规划算法计算量大难以达到在线实时规划的缺点,对空间机械臂的在线实时避障路径规划问题进行了研究和探讨.采用规则体的包络对障碍物进行建模,并借助C空间法的思想,把障碍物和机械臂映射到两个相互垂直的平面内,将机械臂工作空间的三维问题转化为二维问题,并结合二岔树逆向寻优的方法进行路径搜索,从而大大减少了计算量,达到了在线实时规划的要求.最后在空间机器人仿真系统上对其进行了仿真研究,验证了该方法的可行性.

五轴框架式机器人激光加工系统轨迹算法研究

在集成化智能激光加工系统工作原理的基础上提出了五轴机器人的激光加工轨迹算法。将三维离散数据点集拟合为空间参数曲面，在此参数曲面上规划五轴激光加工的等距轨迹。给出了冲压模具激光强化加工实例，取得了理想的加工效果。

Design and path planning for a remote-brained service robot

This article introduced an effective design method of robot called remote-brain, which is made the brain and body separated. It leaves the brain in the mother environment, by which we mean the environment in which the brain's software is developed, and talks with its body by wireless links. It also presents a real robot TUT06-B based on this method which has human-machine interaction, vision systems, manipulator etc. Then it discussed the path planning method for the robot based on ant colony algorithm in details, especially the Ant-cycle model. And it also analyzed the parameter of the algorithm which can affect the convergence. Finally, it gives the program flow chat of this algorithm.

a real-time path planning approach without the computation of cspace obstacles

An important concept proposed in the early stage of robot path planning field is the shrinking of the robot to a point and meanwhile expanding of the obstacles in the workspace as a set of new obstacles. The resulting grown obstacles are called the Configuration Space (Cspace) obstacles. The find-path problem is then transformed into that of finding a collision free path for a point robot among the Cspace obstacles. However, the research experiences obtained so far have shown that the calculation of the Cspace obstacles is very hard work when the following situations occur: 1. both the robot and obstacles are not polygons and 2. the robot is allowed to rotate. This situation is even worse when the robot and obstacles are three dimensional (3D) objects with various shapes. Obviously a direct path planning approach without the calculation of the Cspace obstacles is strongly needed. This paper presents such a new real-time robot path planning approach which, to the best of our knowledge, is the first one in the robotic community. The fundamental ideas are the utilization of inequality and optimization technique. Simulation results have been presented to show its merits.

五轴磨抛机器人补偿算法研究与实现

通过分析基于模型的补偿方法和非模型补偿方法的优缺点,结合一个五轴磨抛机器人的结构特点,提出了两种补偿方法相结合的混合补偿算法.针对平移关节误差的主要来源难于建模的特点,采用非模型的方法进行补偿;针对转动关节误差主要来源为几何参数误差,能够建模,但有些参数随机器人末端位置不同而变化的特点,采用二者相结合的混合方法进行补偿.通过对该机器人系统的实验,验证了方法的有效性和可行性.

基于神经网络的机器人视觉伺服控制

视觉伺服可以应用于机器人初始定位自动导引、自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等控制系统中。传统的视觉伺服系统在运行时包括工作空间定位和动力学逆运算两个过程,需要实时计算视觉雅可比矩阵和机器人逆雅可比矩阵,计算量大,系统结构复杂。本文分析了基于图像的机器人视觉伺服的基本原理,使用BP神经网络来确定达到指定位姿所需要的关节角度,将视觉信息直接融入伺服过程,在保证伺服精度的情况下大大简化了控制算法。文中针对Puma560工业机器人的模型进行了仿真实验,结果验证了该方法的有效性。

虚拟现实水下机器人仿真系统

本文采用VR技术,模拟真实情况建立了一个水下机器人仿真系统。该系统使用与真实系统相同的控制器和输入设备,提供操作员训练、人—机智能控制仿真、机器人轨迹规划仿真等功能,仿真数据能够引导真实机器人运动。文中以仿真实例说明了系统的有效性。

真空机械手控制方法研究

集束型制造设备已经成为半导体生产半导体行业中的主流制造设备。在集束型制造设备中，一台真空机械手负责在不同的制造工序即各制造腔体间搬运晶圆，作用不可或缺。目前真空机械手由200mm晶圆规格向300mm晶圆规格发展，国外进行技术封锁，我国真空机械手相关研究严重滞后。本文以科技部“超大规模集成电路制造装备重大专项”为依托进行了真空机械手控制方法的研究。 本文分析了真空机械手需要解决的关键问题，在研究各种先进控制方法的基础上，对于真空机械手建模、控制器结构、运动学控制方法、动力学控制方法和轨迹规划方法进行了系统研究，主要贡献有： 1)．为实现机械手的实时控制，求解了真空机械手的运动学正反解，解决了反解中的多解取舍问题。采用拉格朗日方法建立了真空机械手并联手臂中串联支链的动力学方程。由于并联手臂中驱动和非驱动关节的混合使用，采用拉格朗日-达朗贝尔方法建立了并联真空机械手的动力学模型，为实现真空机械手的高精度快速控制作了充分的准备。 2)．针对真空机械手控制器的特殊性，研究开放式控制器结构的设计方案。采用PMAC运动控制板构建真空机械手控制器，为开放式模块化真空机械手控制器的实现奠定了基础。针对真空机械手工作的特性，提出集束型设备中传输模组控制器结构，并按照其具体工作顺序，对真空机械手动作指令进行了设计。以上工作为控制算法的实现提供了良好的平台。 3)．对于直接驱动的电机伺服控制问题，提出了IP位置控制来保证电机的良好伺服性能；针对PMSM的建模误差和非线性扰动以及负载扰动提出采用H∞负载扰动观测器对扰动及电机模型变化进行补偿；针对单个电机独立控制时无法对机械强耦合进行有效控制的问题，提出了基于并联方式的双电机3环(位置、速度和加速度) H∞同步控制方法，能够较好地解决机械手并联手臂在运行中发生扭转的问题。通过仿真实验验证了所提出的方法。 4)．电机伺服控制中考虑了双电机的同步问题，但是手臂机械耦合的哥氏力及离心力等因素仅仅是作为电机轴上的扰动来处理。为了进一步提高控制精度和稳定性，提出了针对机械手动力学模型的控制方法。首先采用PD计算力矩控制；为了消除计算力矩控制无法解决的有扰动和模型不准确时的静差问题，提出了模糊补偿的计算力矩控制方法。但该方法仅仅是缓解了而不能完全解决这一问题，因此，在控制器内引入积分项以消除静差。同时，为了提高系统动态响应性能，使用模糊逻辑来调节控制器的各个参数。仿真实验表明了所提出方法的有效性。 5)．在分析各种轨迹规划方法的基础上，结合真空机械手运行中的实际要求提出了真空机械手时间最优轨迹规划方法。使机械手末端能够运行于允许的最大加减速度，并且保证运动的平稳性。推导了动力学方程在笛卡尔空间的表示形式，建立起了关节电机力矩与末端运行的位置、速度和加速度的关系，分析了轨迹规划中加速度规划的变化对关节电机的影响，为选择电机和减小关节机械部件冲击提供了理论依据。给出了所提出规划方法的仿真实验结果，并与关节空间进行的梯形轨迹规划做了对比，证明了本文提出的方法能够有效缩短运行时间，以及满足末端加速度约束。最后，对于本文提出的轨迹规划方法在真空机械手样机上做了实验，并与笛卡尔空间的梯形规划方法的实验结果做了对比，证明所提出的方法能够满足真空机械手运行时兼顾效率与稳定性的要求。

基于AFM的机器人化纳米操作系统综述

对基于扫描隧道显微镜(Scanning tunnel microscope,STM)及原子力显微镜(Atomicforcemicroscope,AFM)的纳米操作技术发展进行阐述,针对其中存在的主要问题,引述出机器人化纳米操作的必要性。接着,对国内外机器人化纳米操作系统的研究进展、现状及存在的主要问题进行详细分析,提出基于AFM的机器人化纳米操作系统的结构原型,并指出实现机器人化纳米操作所需解决的关键技术问题及相应的解决方案之一,为进行深入的机器人化纳米操作研究提供了可以借鉴的研究方向。

基于复合喷气压电驱动器的柔性机械臂振动控制

空间机器人和大型柔性空间结构在航天器调姿、变轨、外部扰动的情况下将引起振动问题,其低频大幅值振动将持续很长时间,这将影响航天器系统的稳定性和控制精度。为了快速抑制低频大幅值振动及残余振动,提出采用复合可控反作用力幅值的喷气式驱动和压电陶瓷驱动方案进行振动控制。进行基于复合控制的柔性臂系统动力学建模并给出控制算法。设计并建立柔性机械臂试验平台,构建气动驱动控制回路及压电驱动控制回路。进行基于压电陶瓷驱动器、喷气式驱动器及复合喷气和压电驱动器的柔性臂大幅值低频模态振动控制的几种方法试验比较研究。试验结果表明,采用的控制方案和方法既可以快速地抑制柔性机械臂统的低频大幅值振动,又明显地同时抑制高频和低频小幅值残余振动。