针对液压凿岩机械臂运动控制的平稳性及跟踪精度问题,提出一种关节空间轨迹规划和电液系统模糊PID跟踪控制方法。首先,基于关节空间五次多项式插值方法对关节的位置、角速度及角加速度进行约束,生成含有时间序列的关节角度变量,通过直接控制关节角度完成轨迹规划。采用智能算法模糊PID对液压缸位移进行跟踪控制,将传感器反馈并计算得到的位移偏差值及其变化率作为模糊控制器的输入,经模糊处理后,把输出的3个参数ΔKP、ΔKI、ΔKD加到PID控制器中以此实现动态调参。在V-REP(Virtual-Robot Experimentation Platform)中建立三维SolidWorks的虚拟样机模型,使用MATLAB软件远程API同步模式控制V-REP验证所提轨迹规划方法对工程实际机械臂的有效性。同时,通过模糊工具箱设计模糊控制器并运用Simulink模块对电液跟踪控制系统进行仿真。V-REP及Simulink仿真结果表明:五次多项

为提高水下掘进机器人臂架作业运行轨迹的稳定性和准确性,从轨迹规划和轨迹跟踪方面入手,对其运动控制进行研究。首先,基于D-H法和几何法依次求解臂架位姿空间到关节空间、关节空间到驱动空间的运动学方程,结合臂架作业特点采用五次多项式算法对其关节运动进行轨迹规划;其次,搭建臂架电液比例控制系统数学模型,为提高系统的响应速度和跟随精度,引入模糊PID控制器对系统进行校正,经仿真验证了该控制算法的有效性;最后,通过试验对臂架的实际作业效果进行验证。试验结果表明:臂架能够按照预定轨迹实现较好的轨迹跟踪效果,满足工程要求。

轨迹规划技术在复合材料熔丝挤出成形中非常关键,合理的轨迹可以提高增材制造成形零件的表面质量和强度。针对复合材料熔丝挤出成形的特点,结合多种路径规划算法,提出一种复合路径填充算法。引入NURBS曲线生成轮廓偏置路径,以保持切片轮廓的精度;在切片层的内部区域生成Zigzag填充路径,并在路径转折处进行圆弧优化,减少了约85%空行程,提高了成形效率;然后,基于生成的路径构建时间分析数学模型,以提前对整个制造过程所需的总体时间进行预估及分析,达到对制造过程的前馈控制;最后,使用复合路径填充算法对典型结构体进行模拟制造,相较传统算法减少了28.3%~36.2%制造时间,提高了制造效率。

基于Delta机构,设计了裂纹鸡蛋分拣控制系统,提高了鸡蛋附加值。首先,分析鸡蛋分拣机器人末端执行器运行的轨迹,找出运动规律,使机器人分拣运动更加平稳;其次,根据抓取需求,设计了气动真空吸盘系统;最后,设计了总体的控制系统。该系统能够满足鸡蛋自动分拣工作的要求。

针对工业机器人拖动示教技术可拓展性差及市场应用推广难等问题,基于双目视觉研究机器人虚拟拖动示教技术,降低机器人拖动示教成本。根据机器人末端姿态获取要求,设计基于双目视觉的末端姿态获取实验平台,并研究末端姿态获取方法。通过坐标变换技术研究机器人虚拟样机和末端执行器虚拟样机融合方法,实现ADAMS环境中机器人虚拟拖动示教模型的构建。以末端姿态数据设计虚拟模型驱动函数,研究机器人关节角度序列获取方法,实现机器人虚拟拖动示

利用测地线是度量空间内两点之间最短路径的几何性质,提出一种基于测地线的移动机器人轨迹规划方法。以两轮差分驱动机器人的左右轮子转角为参数构建移动机器人轨迹弧长平方的黎曼度量,以该黎曼度量所确定的测地线作为机器人的最优轨迹。根据黎曼度量求解测地线方程的Christoffel符号,进而求解出代表路径最短的测地线方程,直接得到轮子转角与角速度,生成测地线最优轨迹。

文章针对小型齿轮加工人工上下料的不足,提出了一种基于工业机器人上下料技术实现小型齿轮柔性加工的设计方案。根据齿轮零件加工要求,分析零件加工工艺,确定系统组成、布局及工作流程;采用西门子S7-1500PLC作为主控制器,通过MODBUS-TCP通信协议,实现主控PLC与机器人、数控机床及其他辅助设备之间的数据传输;最后,规划机器人的运动轨迹,编写机器人上下料程序。试验结果表明,该设计方案可省时、省力、高效地完成齿轮加工自动上下料任务,实现小型齿轮的大批量、自动化生产。

城市河道、景区、公园内的湖泊中的漂浮垃圾严重污染环境,水资源受到巨大威胁,文中采用ADAMS软件对水面垃圾清理船的清污装置的运动学和动力学性能进行仿真分析,依据执行机构即翻斗机构和机械手臂的工作原理,在ADAMS中建立相应的虚拟样机模型,从三维建模软件中导入实体模型,定义材料属性,建立合适的约束,施加相应驱动,然后进行仿真,并对结果进行动力学分析。同时采用优化算法对水面垃圾清理船的行驶轨迹进行规划。在确定整体运动路径的基础上,分析在清理垃圾时,以及实时躲避障碍物时的最优最短路径轨迹,得到时间算法,为控制设计提供依据。