基于三次B样条的移动机器人实时轨迹规划研究CSCD

基于B样条曲线生成的轨迹曲线具有几何不变性和连续性等优点,被广泛应用于数控机床设备或机器人的轨迹规划算法中,然而传统的轨迹规划基本上是在离线的情况下进行的,即所有的型值点已知,或者控制点已知,然而这种方法很难运用到移动机器人的轨迹规划中,此外如果简单地将B样条轨迹规划方法应用于移动机器人的轨迹规划,即通过给定控制点,进行插补生成一条新的轨迹曲线,但是这种方法通常不会经过所有的控制点,这样会导致实际运行路径与规划的路径有偏差,提出了一种基于三次B样条的移动机器人实时轨迹规划算法,在移动机器人的运动过程中能够实时生成插补点,不需要预先输入所有轨迹点(型值点),并利用反求控制点算法保证机器人能够经过所有的(型值点),从而保证机器人既能经过所有预先规定的点又能保证机器人运行的连续性和平稳性,通过仿真验证了其有效性。     

关节空间和工作空间的混合轨迹规划算法研究

为了实现机器人的高速、高精度控制,必须对机器人进行合理的轨迹规划,同时,轨迹规划也是实现驱动电机力矩和功率得到充分利用的核心内容。将编写Python语言的轨迹规划程序,并使用关节空间和工作空间的五次样条函数混合轨迹规划法对Delta两自由度机器人进行轨迹规划,再利用动力学对轨迹规划结果进行相应的优化。生成的拟合曲线表明,机器人的混合轨迹规划法充分利用了关节空间和工作空间轨迹规划法的优点,并且动力学优化后的结果,对提高驱动电机的使用效率具有很好的指导性意义,最后通过实验验证了结果的正确性。     

基于软PLC和EtherCAT总线的DELTA2机器人控制系统设计与实现

由于传统PLC需要依赖于特定的软硬件,其硬件、软件系统封闭,系统开放性和扩展性不足,并且现场数据传输实时性不高。针对这些问题,提出了一种利用实时以太网EtherCAT协议通讯,基于PC的软PLC运动控制方案。该方案通讯总线采用分布式时钟技术,使用标准以太网协议,无需专用网卡,便能够实现多轴精确同步控制,适合高速机器人的高精度伺服控制。通过在DELTA2高速并联机器人上的测试分析,结果表明:该控制方案使机器人的运动控制性能得到了很大的提升。     

绳驱动连续体机器人标定方法

为提高绳驱动连续体机器人的定位精度,提出了一种针对此类机器人的误差标定与补偿方法.该方法利用指数积(POE)公式建立连续体机器人关节模块的运动学模型,并利用运动学模型推导出误差传递模型.针对误差模型采用最小二乘方法进行误差的辨识,将辨识后的误差补偿至机器人的运动学模型,从而提高机器人关节模块的模型精度.制作了基于柔性支...     

基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人设计

设计了一种具有运动解耦特性的新型主动万向脚轮,实现了脚轮的转向运动和滚动运动的无耦合独立控制。设计了基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人,建立了其运动学模型,并通过MATLAB对全向移动机器人进行了运动学仿真。仿真结果表明：基于解耦式主动万向脚轮的全向移动机器人可以实现侧行和原地转向。     

基于A*算法在蜂巢栅格地图中的路径规划研究

为了提高栅格地图中路径规划的质量和效率,研究了采用不同类型的栅格建立栅格地图的方法,并分析了在相同环境、相同路径规划算法的情况下,不同类型栅格对最终规划路径的影响.仿真结果表明,采用正六边形栅格(蜂巢栅格)的栅格地图相比于传统栅格的栅格地图(如正方形栅格地图、菱形栅格地图和三角形栅格地图)在障碍物信息描述方面更具有优势,规划出的路径长度最短,效率较高.     

基于EtherCAT的三次元高速多工位送料机械手控制系统设计与实现

针对现有的三次元送料机械手低速、低精度的特点,设计了基于实时以太网EtherCAT的三轴联动送料机械手。通过对其运动轨迹进行了分析,合理地规划了三次元送料机械手的运动轨迹曲线;通过优化其速度和加速度以及加加速度的特征,提高了三次元送料机械手在运动过程的动态特性;通过在控制系统采用电子凸轮技术,使伺服电机的运动能够实现所规划轨迹的点对点的精确定位。在通信方式上采用了实时以太网EtherCAT总线来实现多轴精确同步控制,采用环形双向冗余技术提高系统的稳定性和可靠性,并通过实验验证和测试分析。结果表明:该控制系统使送料机械手能够在所设计的工作空间内运行快速、平稳,达到所设计的35次/min的抓取速率。     

轻量一体化机器人关节的SPI通信及EtherCAT通讯研究

轻量一体化机器人具有安全、柔顺以及能够与人协作等特点,成为机器人的主要发展方向之一,通常此类机器人由多个关节模块组成,关节模块之间的通讯实时性和通讯速度则是保证机器人控制性能的关键。现有的机器人关节模块设计通常直接采用CAN总线来传输各个关节的数据,但是由于CAN总线的协议限制,很难在各个运动控制轴之间实现大量数据的传输;此外,现有的轻量一体化机器人驱动器和控制器往往采用集成化设计,用户很难进行复杂的控制算法研究。为了避免上述问题,将驱动和控制模块进行分开设计,并提出了新型的SPI通讯算法,实现驱动和控制模块的高速通讯,此外为了提高各个关节间的通讯实时性与准确性,本文研究了基于EtherCAT总线的同步技术。实验测试表明本文提出的SPI总线通讯速率可以达到8kHz,丢包率小于3×10-6,EtherCAT总线通讯速率可以达到4kHz,周期时间稳定,抖动小。因此提出的SPI总线通讯技术与EtherCAT总线同步技术具有可靠性高、实时性强等特点,具有广阔的应用前景。     

基于SVPWM的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

将空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)引入到了永磁同步电机的直接转矩控制(DTC)当中,实现了电压空间矢量的连续调节。定子磁链近似为圆形,有效地解决了常规DTC系统电磁转矩脉动较大的问题。在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁同步电机基于SVPWM的直接转矩控制系统的模型,对电机的多种运行状态进行了仿真,验证了控制理论的正确性和有效性。     

基于Matlab/Simulink的永磁同步电机的直接转矩控制系统的研究

在定子坐标系下分析了永磁同步电机(PMSM)的数学模型,建立了针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)系统的模型,采用了具有零矢量作用的电压空间矢量脉宽调制(SVM)进行仿真。在Matlab/Simulink环境下的仿真结果表明,此方法有效地减小了转矩和电流的脉动,改善了电机的动静态性能。