关键词： 柔性基座、柔性臂、柔性关节   空间机器人   奇异摄动法   捕获操作   运动、振动一体控制  

摘要： 基座、臂、关节全柔性空间机器人控制精度低,柔性振动难以消除,对其进行运动、振动高性能控制具有一定的难度。而利用全柔性空间机器人捕获非合作卫星,由于速度约束、碰撞冲击的干扰,对捕获后受扰组合体进行运动、振动一体控制更具挑战。因此,本文以全柔性空间机器人为研究对象,对其运动控制、捕获卫星时的碰撞动力学及捕获后组合体系统的镇定控制展开分析。 首先,分别建立了碰撞前全柔性空间机器人及被捕获卫星的动力学模型。分析系统接触、碰撞关系的基础上,建立了捕获完成后组合体系统的动力学模型。然后提出了模型的降阶方案,分别将全柔性空间机器人及组合体系统分解为可控的快、慢变子系统。 为了实现对全柔性空间机器人的运动、振动同步控制。针对快变子系统,设计了柔性振动抑制器。针对慢变子系统,基于补偿周期性系统误差的原理,提出了运动有限维PD重复学习控制,输出反馈重复学习控制,输入受限重复学习控制。而对于全柔性空间机器人存在建模误差及外部扰动的情况,考虑采用小波神经网络(Wavelet neural network,WNN)逼近误差上界,设计了基于WNN的自适应非奇异快速终端滑模控制。 针对全柔性空间机器人捕获非合作卫星的问题,基于组合体降阶模型,研究了不同工况下的镇定控制方案。对于计算量小、精度要求高的场合,设计了线性状态反馈镇定控制。在驱动力矩受限的情况下,考虑优化PID控制参数,解决性能次优的问题,提出了基于障碍Lyapunov函数的约束神经网络自适应镇定控制。为了避免捕获过程中算法设计依赖于模型信息及收敛速度慢的问题,研究了基于指数趋近律的滑模重复学习镇定控制。针对捕获过程中模型具有不确定性的问题,为避免网络结构的模糊规则选择过少达不到期望的逼近要求、选择过多又会加重计算负担,设计了自组织模糊神经网络镇定控制。考虑解决捕获过程中模型的不确定性上界难以估计的问题,提出了基于切比雪夫多项式的鲁棒镇定控制。 最后,通过Matlab进行了全柔性空间机器人运动控制、捕获操作的模拟实验,验证了所提控制算法在各种复杂工况下的有效性。

关键词： 行星履带机器人   动力学分析   越障控制算法   自适应模糊PID  

摘要： 随着机器人技术的发展,移动机器人在水平路面的基本运动能力已经相对成熟,其越障能力研究具有更重要的意义。机器人的越障性能会直接影响到它的侦察能力、救援效率等作业效果,因此在现代军事侦察或者抗灾救援工作等情景中对机器人的自主越障性能提出了更高的要求。为提高行星履带机器人的越障性能,实现机器人越障过程的精确控制,本文在对行星履带机器人的基本运动能力分析的基础上,对其越障过程中的动力学问题进行了分析,为后续控制系统研究提供理论支撑,并给出了优化后的质心位置;研究了行星履带机器人的运动控制算法,提出自适应模糊PID控制算法并设计了机器人越障控制系统,实现了对机器人越障过程的精确控制。通过对行星履带机器人的基本运动能力的研究分析,得到机器人的相关技术参数和运动所需力矩,在此基础上利用达朗贝尔原理、牛顿欧拉方法和拉格朗日方法、哈密尔顿原理进行动力学建模,建立了行星履带机器人越障过程中受力情况与运动参数的动力学关系模型并进行了动力学分析。通过对行星履带机器人的越障过程仿真,调整了机器人的质心位置,实现了越障时间的优化。为解决行星履带机器人在越障过程中运动控制精度低的问题,对常见的运动控制PID算法进行分析对比后,提出自适应模糊PID控制算法,可有效解决常规PID算法与模糊PID算法动态性能较差的问题,满足行星履带机器人在越障过程中对于运动控制的需求。为实现行星履带机器人越障过程的精确控制,在基于对行星履带机器人越障过程进行动力学分析及运动控制算法研究成果的基础上,利用模块化的设计思想对越障控制系统进行了硬件和软件设计。控制系统主要包括姿态采集模块、电机驱动控制模块等,能够对行星履带机器人的越障运动进行控制。进行了行星履带机器人基本运动能力和越障能力实验,设计机器人越障过程中的航向波动参数等作为衡量越障性能的指标。实验结果表明,行星履带机器人控制系统满足其越障控制需求,能够实现行星履带机器人越障过程中的精确控制。

关键词： 轨迹规划   免疫克隆算法   逆动力学模型   串联机器人  

摘要： 自由度高、拓展性强的串联机器人已广泛应用喷涂、焊接、打磨等众多工作,在现代工业制造中发挥着重要作用。机器人运动轨迹规划对机器人工作效率、运动平稳性和能量消耗具有重大影响,针对机器人轨迹规划的研究具有重要意义。本文针对串联型六轴工业机器人,基于逆动力学模型,研究机器人综合最优轨迹规划问题。为了将机器人末端执行器在笛卡尔空间中轨迹规划问题转换为机器人关节空间的轨迹规划问题,以提升轨迹规划的求解效率,本文采用修改的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法建立了机器人逆运动学模型。在满足Pieper准则条件下,采用封闭解法实现机器人关节空间位置坐标的求解。针对逆运动学模型封闭解法存在多解的问题,基于运动连续性原则,采用关节配置法在求解过程中对解进行优选,以避免运动轨迹通过奇异位置造成关节轴高速旋转。为了提升机器人的运动平稳性并保证冲击连续性,采用非均匀5次B样条插值方法,以机器人启停阶段的速度和加速度作为边界条件,推导出了四阶连续的机器人关节角位移曲线。基于牛顿-欧拉方程,建立了递推形式的机器人逆动力学模型,以便通过逆动力学模型求解,可以获得预期运动轨迹所需的驱动力矩。通过优化变量、目标函数与约束条件的设定,将基于逆动力学模型的机器人轨迹规划问题转化为了带约束的最优化问题。对免疫克隆算法的排序方式和免疫直接变异方式进行了改进。将自适应的遗传算法与本文改进的免疫克隆算法的优化结果进行对比分析,结果表明改进免疫克隆算法整体优化效果更好。此外,将获得的关节力矩曲线输入给中科深谷Green2型机器人进行了实验,实际运动曲线与最优轨迹基本吻合,表明基于逆动力学模型获得的驱动力矩可以应用于串联机器人的前馈控制。

关键词： 职业素养   评价指标体系   机器人专业  

摘要： 中央教科所对我国的许多企事业单位调查研究后证实，现代企业和市场选择人才时看中的不只是学生拥有的证书，他们更看重其学生的职业素养。职业技能竞赛是提升中职学生职业能力的有效途径，技能竞赛能够实现理论知识向职业技能的转化，以及提前感知职业道德、职业意识、职业行为习惯，提升学生职业素养，实现培养高素质创新技能型人才的目标。

关键词： 机器人学  

ISBN: (纸本)9787111688402

摘要： 本书共分11章，内容涉及机器人概况、机器人数学基础、机器人运动学分析、机器人速度及静力学分析、机器人动力学分析、机器人传感器及计算机视觉算法、机器人物体识别、机器人定位及地图构建、机器人路径规划与避障、机器人控制，以及机器人的驱动执行系统与编程等。

摘要： 由云南省楚雄州科协、楚雄州教育体育局主办,楚雄州科技馆、楚雄州机器人协会承办的楚雄州第二届青少年科技创新大赛机器人竞赛近日在楚雄州宾馆成功举办.云南省青科中心主任贾兴勇、楚雄州教育体育局副局长许华荣、楚雄州科协副主席倪勇出席大赛开幕式.来自全州20所学校的71支参赛队,152名参赛选手、教练员同台竞技.