基于光学运动捕捉的机械臂控制运用研究

针对当前光学运动捕捉技术,探索基于光学运动捕捉的机械臂设计和控制的可行性。通过对OptiTrack运动捕捉系统、机器人操作系统（Robot Operating System,ROS）和机械臂操作实现原理的探讨,验证了基于光学运动捕捉的机械臂设计的可行性,并运用D-H参数法为机械臂进行运动建模,从理论上验证了基于光学运动捕捉的机械臂设计和实际运用的可行性。     

基于等效臂的遥操作机械臂的运动性能优化方法

随着工业技术的发展,遥操作系统被广泛地应用于各领域之中。在遥操作过程中,从臂的运动性能影响着任务的完成效果。因此,希望在从臂跟随人臂轨迹运动的同时,对从臂性能进行优化。然而,现有性能优化方法会改变机械臂的运动状态,导致人臂和机械臂的运动不相似。为此,文章提出了基于等效臂的遥操作性能优化方法。首先,基于等效臂模型建立运动学映射方法,将人臂运动信息完整的映射到机械臂。然后,提出性能优化方法,通过调整等效臂来优化机械臂的运动性能。最后,进行了性能优化实验,实验结果表明性能优化方法能够在保证两臂运动相似性的同时,提升机械臂的性能指标。     

基于运动捕捉下的7R机械臂的实时控制

针对7自由度机械臂的冗余度导致机械臂反解的复杂性引起的延迟性控制问题,提出一种新的人机交互的控制方式。设计一种将Optitrack运动捕捉系统与Robai7R机械臂数据间无隙链接、传输的方法,在Win7系统下,利用 Microsoft Visual Studio的成员VC来建立相应的服务器与客户端,通过数据处理算法使不同系统数据之间相互转化并实时传输;与传统的机械臂逆运动学求解的方法相比,采用一种综合的方法,将运动捕捉系统中不同人臂位置信息反解为机械臂关节角,并得出解析解,减小了控制系统的运算量,实现机械臂的实时控制,实时满足试验者与Robai7R机械臂的同步运动;通过人机同步连续达点运动及远程抓取试验,验证了该方法的有效性,取得了满意的效果。     

基于Arduino控制的机械臂的运动与程序设计

设计了一个采用舵机进行驱动的机械臂装置,应用Arduino程序系统和硬件对其进行运动控制,使其完成一个从低处取物放回高处的动作,实际应用中可用作生产线物料搬运以及机床的上下料等工作。通过对Arduino专门控制伺服电机的Servo库函数创新编程,使机械臂完成设计动作。     

基于ROS和EtherCAT的机械臂控制系统

为方便机械臂的使用和后续开发,提出一种基于ROS和EtherCAT的机械臂控制系统。在上位机ROS中构建避障检测、路径规划和通信节点等模块,将机械臂的关节信息用自定义的通信协议串口发送给STM32;在STM32中移植开源的EtherCAT协议SOEM,将机械臂的信息通过工业以太网发送给伺服控制器,完成机械臂的控制,并通过实验验证了该控制系统的可行性。     

刚柔混合宏微机械臂运动补偿与控制

刚柔混合宏微机械臂是一类特殊结构机械臂系统,适用于空间大范围运动与精密操作任务。以2个柔性宏机械臂和2个刚性微机械臂构成的平面机械臂为研究对象,对其动力学建模、宏微空间分解、运动误差补偿与控制问题进行了研究,给出了较为详实的仿真实验结果,验证了采用刚柔混合宏微机械臂实现空间轨迹跟踪的可能性。     

动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法

为满足实时性和安全性的要求,提出了一种动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法.应用这一算法,在运动规划过程中可以兼顾机器人的避障和轨迹的平稳性.针对运动规划过程中出现的轨迹抖动问题,构建了基于自适应权重的优化问题模型.基于UR10机器人平台进行仿真验证,确认所提出的动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法的有效性与优...     

重载遥操作机械臂关键关节减速器设计

通过遥操作机械臂对核聚变实验堆装置进行内部维护是核聚变实验遥操作维护系统的重要任务之一。由于在遥操作维护中机械臂的关键关节将承担超大负载,且要求其中间预留电缆走线通道等特殊结构要求,需要对关键关节的主减速器进行特殊设计。以2K-H NN型多行星齿轮机构作为模型,分析了需要考虑的机构约束条件和设计条件,通过编程筛选获得满足条件的齿数组合,校核计算危险齿轮强度和传动效率,得到了一种承载能力高、结构紧凑的重载遥操作机械臂关节减速器的设计方案。     

冗余度机械臂全局容错运动规划新算法

针对冗余度机械臂发生锁死故障提出一种新的算法 ,在一维寻优结果的基础上 ,快速准确地寻找到二维平面的最优位置 ;同时对三种不同意义的起始位置故障时刻的性能进行了比较。最后用平面 3R冗余度机械臂进行了计算仿真。     

PLC在智能浇花机械臂控制系统中的应用

介绍了PLC控制的未来家庭智能浇花系统的设计原理，该系统利用PLC控制4个步进电机带动4个臂，完成精确定位，花位喷水等一系列动作。     

达点臂姿预测指标与机械臂仿人运动

从弹性系数的影响因素出发,完善最小势能指标。基于大量试验,得到影响扭簧系数的因素为主观因素和客观因素。标准化客观因素,用聚类分析方法对主观因素分类,利用多元线性回归方法得到弹性系数与目标点之间的具体数学表达通式。用最小势能指标预测人臂达点臂姿,验证弹性系数,并与其他指标的预测结果对比。结果显示基于提出的弹性系数的最小势能指标能够准确预测更多人的臂姿。对机械臂进行仿人运动规划试验,证明最小势能指标的实用性。     

可重构式机械臂运动构型与关节控制系统研究

为了服务于我国空间战略实施计划,从解决空间站复杂多样的在轨任务出发,分析任务特点, 利用已经建立的机械臂模块库中的各类运动模块搭建机械臂构型。针对机械臂构型分析关节运动特点,设 计关节控制器,并采用Ｚ- Ｎ 法结合遗传算法优化关节控制器控制参数,并对该方法进行了仿真验证,说明 该方法的可行性。     

一种基于电子经纬仪的机械臂运动精度测试新方法研究

基于电子经纬仪首次提出了一种全新的机械臂末端执行器位姿精度测试方法。利用该方法对一种6自由度机械臂末端执行器的位姿精度进行了实测,与用激光跟踪仪所测数据进行了对比,两者之间的最大差值小于1mm,结果表明这种方法切实可行。     

高温机械臂闭式水冷循环系统设计以及实验

面向ITER第一壁的遥操作内窥机械臂需要在超高温度的恶劣环境中运作.针对高温对电机力承载特性及绝缘的不利影响,对机械结构、控制方法、冷却方式等多因素展开研究,实现高温(120℃)工况下机械臂小臂部分的冷却系统.设计了冷却回路的结构,对回路参数传感器进行了选型,实现了集成参数监测及报警功能冷却控制系统.长时间模拟环境实验测试了冷却系统的有效性和稳定性.     

面向网络遥操作数据臂平台的设计与实验

介绍了一种面向网络遥操作的数据臂平台的设计及其关键技术。针对网络遥操作中的不定时延和主从臂的异构控制等问题提出了解决方案。依据面向关节的思想,设计了一种对操作者主动臂关节实现最大解耦和带有部分关节力反馈的数据臂机构,以此为基础建立了面向网络遥操作的主从臂控制仿真平台,并完成了主从臂的异构控制试验。     

七自由度空间机械臂运动仿真技术研究

采用三维建模软件Pro/E建立空间机械臂几何模型,采用三维图形软件开发包Open In-ventor虚拟场景技术搭建仿真环境,采用数据库来存储与管理仿真过程中用到的数据信息,通过循环遍历数据库中的数据表信息,实时计算和修改模型绝对位姿,实现运动仿真,利用Visual C++6.0编程软件建立了空间机械臂运动仿真平台。实验结果表明,上述方法不仅能达到很好的仿真效果,而且能适应变化的模型、变化的任务,因而具有良好的实用性,较强的通用性。     

两机械臂协调操作的容错运动规划

针对两机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先,建立了两机械臂协调操作的运动学方程,给出了容错空间的计算步骤。然后,构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标,并基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。利用该算法可以确定被持物体的最优初始位置,从而同时实现故障时刻和故障后的容错操作。最后,利用两面积3R机械臂的仿真实例证明了其有效性。     

七自由度冗余机械臂避障控制

基于冗余机械臂零空间的自运动特性,提出了一种新的七自由度冗余机械臂避障控制方法.该方法引入臂平面和避障面来参数化表达冗余机械臂的零空间运动;基于这种描述,利用人工势场法实现碰撞检测;根据检测结果得出的虚拟排斥力推导零空间运动方程,改进具有位置内环的逆动力学控制方法,使机械臂避障时的动态性能具有类似质量-阻尼系统的物理特性.该方法可以在控制末端执行器运动的同时实现冗余机械臂避障.为了验证所提出方法的性能,利用在轨自维护实验平台完成了实验.实验结果表明,机械臂与障碍物的最近距离大于40 mm,末端执行器位置动态误差小于10 mm,稳态误差小于2 mm.这些结果显示,所提出的方法通过合理地自运动行为实现了冗余机械臂的避障控制,而且在避障过程中不影响末端执行器的操作.     

时滞滤波器设计及在柔性机械臂控制中的应用

将时滞滤波器技术应用在柔性机械臂残留振荡的控制中，获得了好的控制效果。根据柔性机械臂的数学模型进行时滞滤波器的设计，指出时滞 滤波器实质上是一种零极点对消技术，通过实验验证了时滞滤波器是一种抑制柔性臂残留振荡的有效途径。