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[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
董楸煌 陈志伟
为了实现平面工作空间的目标物自动化快速分拣操作，基于平面五连杆机构，设计平面2RR并联机器人系统进行分拣操作.首先，根据系统的自由度和主动关节的设置，确定系统的广义坐标，利用第二类拉格朗日方程和闭链几何约束关系，建立系统的动力学方程.针对分拣操作的高速运动控制要求，并考虑系统动力学方程的非线性、强耦合和不确定干扰等因素，设计了基于干扰观测器的滑模控制方法.最后，通过李雅普诺夫稳定性证明了所设计的控制方法的稳定性，并通过数值仿真验证了该控制方法有较好的控制效果.
关键词：
并联机器人 动力学 滑模控制 干扰观测器
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
李政清 侯森浩 韦金昊 唐晓强
针对用于物流仓储领域的平面四索并联机器人,提出一种基于视觉定位的自标定方法.通过相机和货架上的二维码获取末端动平台的位置,进行模型参数辨识和误差补偿,实现平面四索并联机器人的几何参数快速标定.首先,建立该索机器人的运动学模型;然后,提出基于该机器人构型的运动学参数标定方法及位姿测量方法;最后,通过计算机仿真和实验验证该标定方法的有效性.实验结果表明,该标定方法能够快速实现末端动平台的运动学标定,达到小于1mm的定位精度,满足仓储堆垛任务的定位误差要求.
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
程国扬 黄宴委
"现代控制理论"是自动化本科和电气工程与控制科学研究生的必修课程,其中一项重要的教学内容是基于观测器的控制器设计,特别是在系统存在未知扰动的情况下,如何实现扰动抑制和无静差输出跟踪,面临不同的方案选择和较复杂的计算。虽然MATLAB软件提供了一些辅助控制器设计的命令,但整个设计过程仍有不少困难,而且耗费时间。该文研发了基于MATLAB的带有友好用户界面的集成工具包,用于支持带观测器的扰动抑制输出跟踪控制器的设计与仿真分析。该MATLAB工具包不但可用于课堂教学演示,也能用于实际工程中的控制系统快速原型制作。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
徐利民 张涛
该文提出一种基于外扰状态观测器的航天器姿态控制方法。该方法基于航天器姿态控制模型的线性形式,利用双通道控制原理,分别设计镇定补偿器和伺服补偿器解决恒值调节和随动跟踪问题,通过状态反馈实现极点配置,使系统满足给定的动态和静态指标,同时用外扰状态观测器获取干扰量估计并通过补偿通道对干扰进行抑制和消除。仿真结果表明:该系统具有良好的静态和动态特性,同时具有较强的抗干扰能力和一定的工程应用价值。
关键词：
姿态控制 双通道 外扰观测器 内模原理
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孟齐志 谢福贵 刘辛军 袁馨 薛龙
食品和日化等领域存在大载荷桶装或袋装产品的两移动自由度搬运和装箱作业,降低了机器人自由度要求,但在机器人负载能力上提出了新的挑战。如何在构型综合层面实现机器人从无到有?如何在性能评价层面保障机器人从有到优?上述问题是研发高性能高速并联机器人的两大核心难题。该文围绕高速并联机器人的闭环支链优势特征,提出支链间耦合策略,建立了基于耦合策略的线几何图谱化高速并联机器人构型综合方法,实现了闭环支链型高速并联机器人构型设计;针对所设计的功能相同、结构近似的不同机器人构型,基于功率系数概念提出构型优选指标TSI (type selection index),实现了高速并联机器人的构型优选;根据上述研究指导了样机研发,并开展了实验研究与应用验证,测试表明:所研发的TH-UR2并联机器人具备高速高负载品质,在50 kg负载下其标准行程周期可达1.76 s,满足应用需求。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
崔志伟 唐晓强 侯森浩 项程远
在机器人与人交互过程中,机器人可能因刚度过大而对人或产品产生安全威胁。该文提出索驱动并联机器人静态刚度分析及索力分配方法,研究其可控刚度特性问题。首先,通过建立运动学和静力学方程对机器人进行受力分析,并通过引入线矢量和微分变换的方式,推导出结构矩阵对位姿微分的三维Hessian矩阵,建立静态刚度模型,分析索力与机器人刚度间的关系;其次,给出索力多边形计算算法,并研究索力分配方法,完成机器人刚度的有效控制;最后,通过计算实例验证该方法正确性与有效性。结果表明:该方法可以有效控制机器人的系统刚度。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
赵雅聪 王启明
500 m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)中馈源支撑系统是一个巨型的索牵引并联机器人,钢索牵引动平台在数百米空间内运动,包含变长度柔性索的运动和动平台的刚体运动。该文以索牵引并联机器人为研究对象,首先,采用绝对节点坐标法建立变长度钢索单元模型,并以此为基础利用虚功原理建立变长度索单元的动力学方程组;其次,对刚性动平台进行动力学分析,利用钢索与动平台间的约束得到六索牵引并联机器人整体的动力学方程组,其中包含柔性索和动平台的自由度;最后,使用MATLAB对建立的动力学模型进行了数值计算及仿真,将所得的仿真数据与对应的FAST实际运行数据进行对比,验证了该模型的可行性。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
张磊 王树才
针对当前禽蛋加工生产线中分段处置过程工序多、生产线长、累计破损率大、设备成本高等问题,采用一种基于机器视觉的Delta并联机器人,实现在生产线上将合格禽蛋捡拾到标准蛋盘并按照一定的顺序逐层整齐摆放的高速智能捡拾。通过基于视觉的动态禽蛋个体进行定位,确定不同搬运路径的智能轨迹规划,对实现智能捡拾的机器人控制程序进行设计并对禽蛋智能捡拾进行测试。结果表明,采用基于视觉的Delta并联机器人可以实现禽蛋智能捡拾和装盘工作目标,机器人运行速度达1 250 mm/s,捡拾效率为0.414 2~0.447 8枚/s,漏捡率小于3.33%。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
殷家宁 姜鹏 陈明 姚蕊
500m口径球面射电望远镜(FAST)采用索驱动并联机器人与Stewart平台组合实现馈源在百米工作空间内的毫米高定位精度。该文提出了该类刚柔结合机构的动力学建模方法,分别对绳索和Stewart平台进行精确建模,通过两级机构模型的联立对中间结构的Newton-Euler方程迭代来求解系统的振动,探讨系统耦合振动的本质,从原理上说明了Stewart平台补偿误差对系统造成的具体影响并以数值形式表达。研究结果为FAST提高观测精度提供了必要条件,也为这类刚柔结合机构的控制算法提供了重要理论基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘凉 宋会 杨秀萍 赵新华 武刚 张涛
机器人的构型优化设计与运动控制是提高制造业生产效率和水平的核心技术。文章设计了一种开放性同型异构机器人运动控制实验教学平台，提供了不同类型的静平台基座、关节构件、偏置构件和末端执行器，以及可回读位置的舵机、外部传感器和基于STM32构建的运动控制器。根据自由度数要求，学生可利用该平台自主设计并实现类型相同、结构互异的机器人本体模型，采用三维软件和MATLAB对运动学模型、工作空间进行仿真并验证其可行性，设计机器人运动轨迹插补算法，并实现规定场景运动控制。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
韦慧玲 仇原鹰 盛英 陈海初 卢清华
针对大跨度绳牵引并联机器人难以建立精确动力学模型的问题,该文提出一种绳索非线性悬链线模型降维优化解算方法。该方法首先通过柔索微分单元和积分法推导绳索悬链线模型的差分方程并确定其边界条件;根据系数矩阵行列式为零的方法对悬链线模型的超越方程进行降维;进一步通过换元法和Taylor展开方法求出悬链线模型的解析解;接着基于Newton迭代方法得出悬链线模型的精确数值解,分析数值解的取值范围确定其正确符号;最后,对降维优化解算方法的合理性和有效性通过实例计算进行了验证。研究成果可为绳牵引并联机构的动力学精确建模和稳定运动实时控制提供理论依据。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邹宇鹏 吴祥淑 张宗源 张际平 顾学斌 李万哲 吴宝贵
MATLAB/Multibody建模工具为科学研究和创新型教学提供了便捷高效的虚拟仿真平台。该文以3R3T并联柔索机器人的理论分析及建模仿真为例，首先介绍并联柔索驱动上肢康复机器人的总体结构和构型，并对3R3T并联柔索机器人进行运动学分析和轨迹规划；进一步基于Multibody建模工具构建3R3T并联柔索机器人多体动力学模型；最后联合运动学模型与Multibody虚拟样机模型进行仿真。仿真结果验证了运动学模型的准确性以及利用Multibody进行虚拟仿真的可行性。利用Multibody进行建模分析，为机构运动学、动力学等理论分析的实现提供了更便捷的平台，对虚拟仿真教学资源的建设有重要意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
孟庆森 张宏伟 王新环
为有效提高机器人自动化产线设计、调试的效率，解决实际设备调试风险高、试错成本高等问题，以三自由度机械手包装生产线为例，设计一种基于SIMIT、PLCSIM Advanced和MCD(mechatronics concept designer)的并联机器人数字孪生虚拟调试系统，采用MCD设计并建立机器人包装数字化工作站，利用TIAPortal进行硬件配置、工艺对象组态和PLC控制程序设计，通过SIMIT仿真电气部件行为模型和数据通信，实现了包装工作站的工序流程仿真、优化。结果表明：该系统能够有效验证并联机器人运动控制，完成生产线的协同调试。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
董靖川 谭志兰 武晓鑫 刘晋东
该文建立了Diamond并联机器人多学科数字孪生模型，并在此基础上设计了一种数字孪生实验系统。该系统由并联机器人本体、实时数字孪生控制器、实验系统上位机构成。数字孪生控制器基于NI myRIO构建，运行并联机器人机械本体数字孪生模型和控制器数字孪生模型，并通过运动控制接口板与机器人伺服电机驱动器连接。上位机通过LabVIEW开发，并通过与数字孪生控制器的通信实现数据采集并显示实时状态。数字孪生实验系统可工作于仿真运行或实物运行模式，通过虚实结合方式使实验不受设备、场地、时间的限制，增强了安全性，有助于提高学生的探索兴趣和工程实践能力。
关键词：
数字孪生 运动控制 并联机器人
[期刊] 物流技术
[作者]
新松并联机器人主要南三个部分组成:机器人、输送线及机器人安装框架。其中机器人由基板、电机罩、旋转轴、主机械臂、副机械臂、抓具中心等组成。新松并联机器人配套输送线采用电机输送带方式,通过机器人视觉系统定位与输送线编码器反馈位置的方式,实现机器人对目标工件的位置、姿态识别和准确抓取。根据节拍与现场需要,可并行多条输送线同时操作。其工作空间由主机械臂及副机械臂的长度、动平台与静平台半径,以及主动臂活动角度范围这几个参数来确定,而机器人在进
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