多功能履带式磁吸附爬壁机器人的姿态控制研究

石化企业中金属大罐的防腐作业主要由人工来完成,既费工,费时、效率低,又很危险,为此,研制磁吸附爬壁机器人来代替人进行喷砂、喷漆等防腐作业和喷漆厚度的检测。该机器人采用永磁吸附双履带结构,可跨越罐壁上５－１０ｍｍ的突起物,控制系统采用ＳＴＤ总线工业控制计算机,遥控操作。     

新型爬壁机器人越障机理及能力研究

爬壁清洗机器人是在危险的高层建筑环境下替代人进行清洗工作的机械,其可靠性和稳定性尤为重要. 在分析传统爬壁清洗机器人弊端的基础上,针对玻璃存在的窗框障碍物,设计一种四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人.机器人基于履带式底盘结构,通过旋翼旋转产生推力提供壁面行走所需的吸附力,并设计相应的机器人摆臂变形机构,增加机器人的壁面越障能力. 从运动学角度分析机器人越障时的运动机理,建立机器人壁面攀爬的运动学模型. 在RecurDyn的Track LM模块环境下,对机器人越障过程进行运动学仿真,得到驱动轮的驱动转矩、旋翼推力随时间变化曲线;对Y轴重心位置和加速度变化曲线分析,机器人在越障过程中能够保持良好的平稳性,论证了四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人的越障能力和越障过程中的平稳性.     

全方位壁面移动机器人姿态控制的研究

将着重讨论全方位移动机器人在运动时姿态变化的原因，并给出ＰＩ反馈补偿控制的策略，这各补偿方案的可行性将得到验证。     

微小型双体爬壁机器人的研制

研制了一种双体爬壁机器,介绍了该机器人的机械结构和控制系统,并对其平面运动、面面转换、越障碍等三种运动方式进行了分析。     

一种四足式爬壁机器人控制系统的研究

四足式爬壁机器人控制系统采用分级控制的分布式结构,上位机采用ARM结构的高级单片机,下位机采用微型直流电机伺服控制器,通讯方式采用RS232总线．文章介绍了该控制系统的软硬件体系结构,以及通讯管理模式．分析表明该控制系统方案及设计是可行的．     

中国“爬壁反恐机器人”在哈尔滨工业大学诞生

一种专门应用于反恐领域的“爬壁机器人”在哈尔滨工业大学诞生．它可以携带侦查设备悄无声息地沿壁面爬到便于侦查的位置，为反恐人员准确判断形势、做出决断提供现场依据．     

磁吸附检测爬壁机器人的研究

研制了一种具有自动校准垂直检测手的磁吸附检测爬壁机器人,提高了石化企业储罐表面涂层检测测量的准确性及可靠性,并分析了其实现的机现,研制了以８９Ｃ５１单片机为核心的测控＊系统。     

无源真空吸盘爬壁机器人动力学分析

基于无源真空吸盘的爬壁机器人是一种新型壁面爬行装置。阐述了无源真空吸盘的概念,建立了无源真空吸盘履带爬壁机器人力学模型,在此基础上研制成功一台爬壁机器人。实验表明该机器人能够在玻璃壁面上稳定爬行,验证了理论分析的正确性。     

新型除锈爬壁机器人附壁建模与仿真

设计了1种永磁真空混合附壁的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人负载大、本体重,机器人的附壁面法向存在水射流反冲力和真空负压压力.建立了机器人下滑和后翻两静态模型,结合船壁面法向的3种受力状态,分别对下滑模型和后翻模型进行了分析,并将两模型永磁单元所需吸附力进行了对比.仿真和实验结果表明,真空负压提高机器人附壁能力明显,可以较大地降低永磁吸附单元所需吸附力,减小机器人负载,较低的真空负压可实现辅助永磁良好附壁,在保证灵活运动的前提下吸附可靠.     

无线侦察爬壁机器人专用离心风机

为满足无线爬壁机器人在侦察环境下的工作要求,设计了新型离心风机。首先分析了机器人在工况下密封系统漏气与离心风机排气动态平衡的气动热力学过程;在此基础上,应用现代计算流体力学方法(CFD)进行了风机流场仿真和特性分析,设计了墙壁适应能力好、高效率低噪音的离心风机;最后试验表明:当墙壁缝隙小于1 cm时机器人可以安全工作,续航时间为45~60 min,噪音满足1 m距离小于70 dB的低噪音要求。     

交流伺服电机的模糊PID控制及GUI设计

提出一种将模糊规则参数自整定与PID控制相结合的复合控制策略,该策略具有响应时间短,稳定性高和鲁棒性强等特点,并进行GUI（图形用户界面）设计,实现控制系统的可操作性和可视化。     

交流异步伺服控制器在数控摩擦焊机上的应用

摩擦焊接多采用半自动或手动控制,而且对非圆形工件的定位焊接还无法完成。本研究依据转差矢量控制原理,将交流异步伺服控制器应用于数控摩擦焊机,在焊机主轴选用上满足了在0.2 s下定位的要求,使数控摩擦焊接成为可能。     

交流异步伺服控制器在数控摩擦焊机上的应用

摩擦焊接多采用半自动或手动控制，而且对非圆形工件的定位焊接还无法完成。本研究依据转差矢量控制原理，将交流异步伺服控制器应用于数控摩擦焊机．在焊机主轴选用上满足了在0．2s下定位的要求，使数控摩擦焊接成为可能。     

基于FPGA的单芯片交流伺服驱动系统

为研制高性能的全数字交流伺服驱动系统,设计了基于FPGA的单芯片伺服控制方案.采用现代EDA设计方法,使用Verilog硬件描述语言构建了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的硬件逻辑电路,并进行了仿真验证,最后在Xilinx3S400 FPGA中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制.仿真和实验结果表明,系统具有很好的机械特性、力矩特性和动态性能,从而验证了使用FPGA设计高性能的全数字单芯片交流伺服驱动系统具有较高的可行性.     

交流伺服系统多模协调控制策略研究

提出了基于模糊控制和PID控制的多模智能协调控制策略。该控制器充分利用了模糊控制和单神经元自适应PID控制的优点,并将其应用于交流伺服系统。同常规切换控制相比,它把点切换改为相对平滑的智能切换,大大提高了伺服控制的动、静态性能。仿真结果表明,该控制器可以有效地抑制负载变化和各种干扰对系统的影响,能满足系统设计要求。     

交流伺服系统神经网络PID控制

提出了采用神经网络的自适应PID控制系统,将BP神经网络引入交流伺服系统中代替PID控制器,实现对被控电机的自适应控制;并在此基础上,简化神经网络的结构,把它与传统的PID控制结合起来,实现对交流伺服系统的复合控制。仿真结果表明,所提算法切实可行,系统具有较强的鲁棒性。     

分阶段模糊滑模控制在交流伺服系统中的应用

提出了一种应用在交流伺服系统上的模糊滑模控制策略，把模糊逻辑和滑模控制方法结合起，能够在不牺牲系统鲁棒性的同时达到削弱抖动的目的，并使系统响应速度快，无超调.利用模糊决策的作用决定控制量的一部分，来解决滑模控制中的抖动问题.这种控制方法适合应用在需要强抗干扰能力的伺服系统中，比如机器人，飞行器等.同时，通过分阶段的加入指数趋近控制方法，来加快系统响应.通过MATLAB6.5的仿真，验证了这种方法的可行性，并取得了很好的控制效果.     

基于滑模原理的鲁棒交流伺服控制器

滑模变结构控制器由于具有鲁棒性好、设计实现方便等优点,已被逐步应用于电力传动控制领域, 该理论在工程应用中最大的障碍是高频开关控制带来的抖动现象．本文首先深入地分析了在交流伺服系统 中,当采用传统滑摸控制时,抖动产生的原因及特点．在此基础上提出了一种无抖动现象的新型滑模控制 器,并论证了控制参数整定的原则．实验的结果表明这种新型滑模控制器既保留了传统变结构控制的鲁棒 性,又有效地解决了抖动问题．