带电作业机器人遥操作主从冗余机械臂研究

针对配电网环境差、供电范围大、事故率高且检修困难等特点,对配电网不停电带电作业机器人遥操主从冗余机械臂进行研究,主要包括总体系统、适用于配电网复杂工况的主从冗余机械臂机械系统、基于力反馈的主从双向人机操作交互控制系统等。     

一种改进的BP网络在遥操作机器人系统中的应用

遥操作机器人就是通过计算机网络利用机器人对远距离环境进行观测和操作.本文为了对不确定环境下的遥操作机器人系统进行较好的控制,研究和分析了基于神经网络的遥操作机器人系统的预测控制算法.该算法通过建立远地从机械手和环境模型,预测从机械手返回的作用力,实现主、从机械手之间的无时滞跟踪.仿真结果表明,此算法能够获得较好的稳定性和操作性能.     

架空地线巡检机器人多电机同步控制策略

采用机器人巡检地线是电力巡检一种十分重要且实用的方式。由于线路及地形的复杂性对地线巡检机器人运行带来很多不确定的外部干扰。这些问题会造成巡检机器人行进电机运行速度不匹配,进而导致地线巡检机器人发生故障。针对三臂式地线巡检机器人运行时主电机需要保持同步运行的问题,以地线巡检机器人三臂的3台主驱动电机作为控制对象,设计了一种RBF-PID控制器。结合电机控制系统的非线性、时变、容易受到负载的扰动等特性,将神经网络与偏差耦合的控制结构相结合提出了一种多电机同步控制策略。通过Simulink仿真平台进行仿真,与传统的控制方法相比,鲁棒性好,收敛速度快,能够有效地克服扰动带来的误差,实现多电机同步控制,并应用于输电线路自主巡线机器人的实际运行中。     

移动臂式服务机器人的鲁棒补偿控制

由移动平台和操作臂构成的服务机器人同时具有可移动性和操作性,但移动平台和操作臂之间存在着耦合干扰,系统建模复杂.基于此,建立了服务机器人的标称模型,利用非线性反馈实现了系统解耦,提出了计算力矩加比例和微分反馈的控制算法.针对控制系统存在的建模不确定性和干扰,对已建立的控制律进行补偿,并采用Lyapunov方法确定补偿项,实现了移动服务机器人对期望轨迹跟踪的鲁棒控制.对移动平台系统和机械臂系统进行了仿真实验,实验结果表明,所提出的控制方案能实现对移动臂式服务机器人的鲁棒控制,验证了所设计控制律的有效性和正确性.     

现场总线控制的单相逆变电源并联系统

逆变电源并联对于扩大系统供电容量、提高供电系统可靠性等具有重要的意义.针对常规逆变电源并联方法中同步控制复杂、冗余性不佳的问题,引入了争主方式的并联控制.应用数字信号处理器TMS320LF2407A芯片内嵌CAN控制器的特点,设计了一种基于CAN总线的争主主从冗余同步和均流控制的全数字化并联系统,实现了对并联逆变电源模块运行的实时通信.以两台单相逆变电源并联为例,全面叙述了争主主从方式并联方法中软件和硬件的设计过程.最后在样机并联实验中证明了该方法的正确性和可行性.     

基于虚轴法控制的多轴同步运动系统分析

虚轴法控制方式在主从同步控制方案的基础上,引入主从控制方式缺少的反馈环节,可以有效的解决同步控制中各个运动辅脖运动同步性等问题。文章在比较几种常用同步运动控制方式的基础上,主要研究了如何将虚轴法运用在多轴电机同步运动控制系统中,并建立了相应的多电机同步运动控制系统仿真模型,最后并与主从同步运动控制方式的效果进行了比较与分析。仿真及实验结果证明了此模型的有效性。     

无轨道式水轮机叶片坑内修复机器人

介绍了一种多功能的水轮机叶片坑内修复机器人方案和研究进展。机器人本体由可全位置行走的无导轨磁吸附移动平台和多自由度作业机械臂组成，移动平台吸附于待修复的叶片表面，机械臂安装在移动平台上，机械臂可携带检测及各类可更换的作业工具，机器人可以直接在机坑内对叶片受损情况进行自主检测和修复作业（如气刨清理、焊接、打磨等），操作人员也可通过远端监控系统时机器人的运行状况进行监控，在出现紧急情况时可以直接对机器人进行手动控制。对水轮机叶片坑内修复机器人系统涉及的关键技术进行了研究，仿真及试验结果表明本文提出的水轮机叶片坑内修复机器人方案是可行的，且利用本文研究的关键技术及究成果，可组成水轮机叶片坑内修复机器人系统，为最终实现水轮机叶片坑内修复的自动化提供了技术条件和基础。     

基于模糊——PID控制的主从电机同步传动系统

基于模糊——PID算法设计了主从电机同步传动系统,和传统的PID控制算法进行了比较。上位机采用西门子s7-300PLC,进行程序编写与调试,根据模糊-PID算法在PLC中设计了一个补偿控制器,对从电机进行转速控制,从而实现从电机与主电机的高精度的同步传动控制,实验证明基于此方法搭建的主从电机同步传动系统是一种可靠、精确、实时性高的同步传动系统。     

机械臂末端在不同位姿下的振动研究

基于一种管道机器人的机械臂,利用压电式加速度传感器测量其机械臂不同位置处的振动情况,以及机械臂处于不同位姿越障时其末端的振动情况。首先利用ANSYS软件建立机械臂的模型,通过有限元理论分析了机械臂在不同位姿下的振动情况;其次建立实验平台,通过加速度传感器测量机械臂的振动加速度。最后得出管道机器人机械臂末端在不同位姿状态下越障时的具体振动情况和规律。针对管道机器人在管体内的运动情况,为操作人员提供实用的操作意见,改变机械臂的位姿使机器人在运动过程中更好的抑制机械臂末端的振动,从而更稳定清晰的观察机械臂末端监测到的画面,提高机器人的使用寿命。     

全自动酶免分析仪加样针同步控制系统设计

为保证全自动酶免分析仪加样精度及检测一致性,设计并实现了加样针同步控制系统。在分析同步控制方式的基础上设计了同步控制结构,设计了参数自整定和控制规则自调整的模糊控制与PID算法相结合的同步控制算法,并设计了软硬件系统进行实验验证。实验结果表明,该系统进入稳态前的过渡时间不超过75 ms,主从加样针的位置同步偏差在±0.07 mm以内,可以较好地满足系统设计要求,保证了全自动酶免分析仪加样针系统正常工作。     

基于改进 Dijkstra算法的机器人路径规划研究

针对传统 Dijkstra算法搜索时间长、计算复杂度高等问题,文章提出一种有效的改进路径的算法.首先采用 MATLABRoboticToolbox,根据 DenavitＧHartenberg (DＧH)参数建立平面机器人操作臂模型,并利用 MonteCarlo (蒙特卡洛)点云建立避障工作空间。其次,通过改进 Dijkstra算法在点云空间进行路径规划,并进行仿真实验。实验验证了该算法具有空间占用小、路径规划短、搜序效率高等优势。     

基于双电机的变桨同步控制系统设计

文章分析了目前常用双电机同步控制结构的优缺点,结合双电机变桨系统的应用情况,选用主从与交叉耦合相结合的双电机同步控制结构及差速负反馈的控制算法,设计了双电机变桨同步控制系统。基于主从双电机搭建了实验平台,并对主从双电机协同控制性能进行了测试和分析,验证了设计的合理性。目前,该控制系统已应用于风机变桨伺服控制系统,具有较高应用价值。     

基于双目视觉的带电作业机器人的目标识别与定位方法研究

高空带电作业机器人对目标物的精细化作业，需要合适的视觉辅助系统判断机械臂或爪具的位置与距离。提出一种将基于双目立体视觉的带电作业机器人目标识别与定位方法。通过对传统的Census算法进行改进，用窗口均值像素代替中心像素，用自适应窗口代替固定窗口，并与差的绝对和(SAD)算法加权融合，得到一种改进的SAD-Census立体匹配融合算法。利用该算法进行像素匹配运算，得出视差图；在YOLO框架下训练输电线螺栓数据集，获得螺栓深度距离并精准识别。螺栓定位实验结果表明，该方法在近距离定位时能达到1.2%的定位精度，最小相对误差为0.5%,能够为带电作业机器人提供实时准确的环境感知信息，提高了带电作业机器人作业的稳定性。     

基于虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略

针对机械臂各关节高精度同步控制问题,选取与传统趋近律不同的分数阶趋近律,采用交叉耦合控制结构,提出了一种基于方差虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略,并对所提的控制策略进行了稳定性证明。以两关节机械臂为研究对象进行了仿真验证。仿真结果表明:所提的控制策略可以使机械臂系统的跟踪误差和同步误差均快速收敛,且具有更快的响应速度和较强的鲁棒性。     

一种主从遥控控制系统简介

本文介绍了一种应用于家用空调上的主从遥控控制系统,该控制系统利用射频进行系统之间的相互通信。其主遥控器可以查询和控制从遥控器,还能直接查询和控制从遥控器所对应的空调。     

基于负载惯量匹配的双电机同步控制方法

在交流伺服系统运动控制领域,针对双电机同步精确控制时由于两轴负载惯量相差较大、额定运行速度快、到位精度要求高等控制难点,提出了简单且有效的同步控制方法,并在试验中进行了验证。该方法包括对同步控制方式的设计和误差补偿算法2个部分。首先,设计使用基于虚拟主轴的主从控制方式,可实现惯量匹配的同步指令输出;在此基础上,从负载特性入手,提出了基于加权耦合的误差补偿方法,能实现快速稳定的同步误差补偿。仿真与试验结果表明,该方法能够满足伺服运动系统的定位精度和同步控制精度要求,同时在一定程度上提升了系统的平稳性和补偿响应速度,工程实现效果较好。     

舞台调速吊杆同步控制策略研究与应用

针对主从同步控制的舞台调速吊杆很难克服从吊杆扰动引起不同步的问题,在分析同步控制方法优缺点的基础上,提出基于等状态控制的模糊PID控制算法的同步控制方案。在等状态同步控制方式下,结合模糊控制和常规PID控制的优点设计同步控制器。仿真结果表明,基于模糊PID同步控制算法的等状态控制系统相对常规PID控制系统有更好的响应速度、控制精度、抗干扰性。     

基于改进遗传算法的机器人轨迹跟踪

机器人系统具有很强的藕合性和不确定性,外部扰动大。因此机器人系统的跟踪精度较低。为了提高跟踪精度,提出了了一种基于改进遗传算法的机器人高精度轨迹跟踪策略。首先分析了机器人中的二自由度机械臂的动力模型、然后在基础上利用改进遗传算法对机器人路径跟踪进行优化控制,最后搭建机器人轨迹跟踪的仿真平台对本设计方法进行仿真,仿真结果说明通过改进的遗传算法可以大幅提高机器人的轨迹跟踪精度。     

基于任务空间双模式结合的遥操作机器人系统

遥操作技术是空间、深海以及遥远距离等特殊环境下机器人完成作业任务的关键技术。构建了基于PHANTOM手控器及MOTOMAN机器人的遥操作机器人系统平台,能够实现对象的主从抓取、自主抓取以及两者结合抓取等几种抓取任务,并完成人性化用户界面的设计。针对遥操作机器人主从双边存在的时延问题,设计了基于任务空间检测的自主模式和主从模式相结合的遥操作机器人系统工作模式,相比于传统的遥操作机器人系统所采用的工作模式更加省时高效。实验结果表明所提出的工作模式能够满足存在通信时延情况下遥操作机器人完成任务的需要。     

一种基于相邻耦合误差的多电机同步控制策略

在许多现代制造业中，大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一。现有的同步控制算法大多仅限于双电机同步系统，难以拓展到多电机控制中(n>2)。针对现有多电机系统的同步控制策略难以确定合理的耦合补偿规律及在线计算量大的问题，提出了一种最小相关轴数目的多电机同步控制思想，并设计了基于相邻耦合误差和滑模控制理论的同步控制算法。利用李亚普诺夫函数证明了该算法的收敛性和稳定性。对四轴同步控制系统的仿真结果表明，该控制策略的同步稳定性能高，收敛速度快，因而具有较高的应用价值。