带有柔性关节从机械臂遥操作机器人系统滑模控制研究

针对遥操作机器人系统在空间与医疗手术应用时出现的从机械臂柔性问题,提出了带有柔性关节从机械臂的遥操作机器人系统的二端几网络模型,并进行了理想性能分析.在此基础上设计了一种新型的滑模变结构控制方案,在该方案中主机械手采用阻抗控制而柔性关节从机械手采用滑模变结构控制策略.实例仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性从机械臂...     

设计参数对水下机械手控制机构性能的影响

为研究设计参数对水下机械手的控制及操作性能的影响,以水下液压机械手单关节执行机构为研究对象,确定了下机械手的初始参数;基于流量连续性方程及力平衡方程,建立活塞输出位移对阀输入位移的传递函数以及负载力扰动的传递函数,并以速度放大系数,液压固有频率及液压阻尼比作为水下机械手控制机构的性能指标,详细分析各设计参数对水下液压机械手控制机构性能的影响。研究表明：减小控制阀的位移,增大弹性模量,减小控制阀两端的压差,可以改善控制机构的响应速度和稳定性,提高机械手的控制和操作性能。     

遥控无人潜水器用的双向机械手

本文介绍用于遥控无人潜水器的双向机械手。该机械手伸展长度为1.8米,举重45公斤,有6个自由度和一个前端夹钳,所有关节都有双向功能。其特点:遥控性良好,任何人都能自由地、快速而准确地控制,可完成一些高难度的水下作业。     

水下机械手自适应控制系统

替代惯用的主从控制形式,作者提出了一种实时的采用自适应控制方式的机械手控制系统。该控制系统使得通用电气公司的水下机械手首次实现了在计算机控制下进行操作。本文首先介绍了整个GE机械手计算机控制系统,概述了系统具有的功能。接着介绍了GE机械手计算机控制程序,包括控制程序的特点和各个组成部份。然后详细论述了典型的自适应控制理论及在机械手控制中的应用。本文还详细分析了采用该控制系统去操作机械手而得到的许多结果,例如关节运动要求、关节轨迹以及由机械手绘制的图形等。     

正交试验法在软刚臂单点系泊设计中的应用

软刚臂单点系泊系统广泛应用于浅海石油开发领域,软刚臂主尺度的确定是单点系泊设计的关键。设计包括软刚臂长度、系泊腿长度和压载水重量的三因素五水平正交试验,基于多体动力学方法建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用动力分析方法计算不同试验条件下的系泊力,研究三因素对系泊性能的影响。得到三因素对系泊力影响程度依次为软刚臂长度、压载水重量、系泊腿长度,从而确定软刚臂最优主尺度,可为单点系泊系统初步设计工作中的主尺度优化提供一定的参考。     

基于VR的船载遥操作机械手设计与研究

针对无人潜水器在恶劣海况下收放作业挂钩困难的问题，设计一套基于虚拟现实（VR）的遥操作机械手装置，搭载于船载无人潜水器收放A型门架上，以操控VR手柄灵活、高效地完成无人潜水器收放时的辅助挂钩作业。利用Unity3D引擎搭建并开发一套机械手虚拟仿真系统，实现对机械手的正、逆向运动控制，并与实际机械手建立Socket网络通信，实现虚实同步；通过串流VR一体机实现对机械手的实时可视化仿真与VR遥操作。相较于现有的主手及示教器遥操作，VR遥操作机械手的作业效率更高，操作难度低，且系统具有较强的沉浸感和临场感，提高了机械手海上作业的可视性、灵活性和安全性。通过搭建波浪模拟试验平台模拟不同海况进行验证，结果表明，VR遥操作机械手挂钩作业的效率较示教器遥操作提高49.4%。在海上试验中，机械手也成功完成了各类潜器收放的挂钩作业。     

基于修正Morris筛选的软刚臂单点系泊装置主尺度参数局部敏感性研究*

软刚臂单点系泊装置作为典型的大型多体运动结构,设计中考虑的变量众多,其主尺度的确定是设计中的难题。通过Morris筛选法的敏感性分析,采用扰动分析的方式（固定步长5%,扰动范围±25%）,以设计中着重关注的最大水平系泊力和水平系泊位移为考察对象,考虑系泊浮体的定常力、高频力和二阶波漂力,建立软刚臂单点系泊理想力学模型,并进行参数局部敏感性分析,以更好地对模型参数的不确定性进行识别,为系统主尺度的设计提供决策依据。结果表明：对于具有13个自由度、8个主要设计变量的软刚臂型单点系泊装置,模型参数中与最大水平系泊力和系泊位移的敏感性大小依次为系泊刚臂长度、系泊腿长度和压载力,设计中应优先考虑确定上述参数值。     

关于水下机械手控制的新概念

目前,近海工程的水下作业由潜水员进行。但人在深海做这些工作却要冒很大的危险和付出高昂的费用,因此需要能高效工作的水下机械手。在研制工业机器人的基础上,奥斯陆中央工业研究所正在从事有效的水下机械手的研制工作。在三年中,建成了一个样机系统,并使用了一种新的控制原理——分解运动控制法,不需要使机械手与控制器之间呈几何相似,只要使用一个简单的操纵杆,就可十分简便地控制机械手。该机械手主要是为钢外壳的检测作业设计的,具有在狭窄接点处作业所需的灵巧性。为便于靠近检查,在夹持器内装一台小型电视摄象机。本系统适用于近海工程的水下作业。     

两关节机械手级联伪微分反馈解耦控制

针对机器人控制中存在的非线性、时变性和关节间的相互耦合，运用伪微分级联反馈解耦控制方法推导了该控制器的参数设计公式，并对其控制特性作了深入研究。两关节机械手直接驱动的计算机仿真结果表明，采用此种控制方法较好地实现了对多关节角位移的解耦控制，并且对于被控对象的非线性和时变性均不敏感，控制系统具有优良的阶跃响应特性和很强的抗干扰能力。     

基于指数趋近滑模控制的水下机器人-机械手系统轨迹跟踪

针对水下机器人-机械手一体系统需要快速、准确实现预定轨迹跟踪以实现作业的要求,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制方法,以期提高系统的响应速度与控制精度,并减小系统抖振,实现对系统运动轨迹的控制。为此本文首先建立水下机器人-机械手系统整体动力学模型,并基于指数趋近律和滑模变结构控制建立系统的控制器,通过李雅普诺夫稳定性理论对控制系统的稳定性进行验证。然后在Matlab环境中对水下机器人-机械手系统进行轨迹跟踪控制仿真。仿真结果表明,建立的滑模控制系统响应快,控制误差小,能够有效地实现水下机器人-机械手系统的运动轨迹控制。     

黄蜂号单人常压可潜器

黄蜂号单人常压可潜器是一种自航、学人常压可潜器,它是英国滨海深潜器设备公司研制的。该潜器最大工作深度为610米,能承担从检查到修理、维护水下构件的各种作业。黄蜂号单人常压可潜器灵活性大,作业潜水费用比饱和潜水低。它在空气中重量为500公斤,长度仅2.1米,故能在滨海油田构件附近的狭窄环境中工作,安全可靠的关节臂能安装各种机械手和工具。黄蜂号单人常压可潜器的主体是由优质铝制成的,用玻璃纤维增强塑料包     

软体操作机器人概述

随着制造业和服务业的智能化发展,机器人走出"围栏"并日益应用于餐饮服务、医疗康复、汽车与船舶等行业人机协作场合。相比传统"硬质"机器人,软体机器人具有柔顺性、安全性和非结构化环境适应性好的优点,可实现机器人、环境和人之间的共融。针对上述情况,文章介绍了软体机器人的发展背景,对软体机械手和机械臂的国内外研究现状进行了概述,提炼了软体操作机器人研发需攻克的变刚度、检测、建模与控制方法等关键技术,并指出软体操作机器人将不断向新材料、一体化、重载化和高精度等方向发展。分析表明,当前软体操作机器人存在建模难度大、末端输出力小、精度低或响应慢等缺点,难以实现其末端位姿与操作力的快速精确控制。因此,开展高精度与大负载的新型高集成度软体操作机器人的研究,对于拓宽机器人应用领域与促进人机共融具有重要意义。     

水下软体机械臂的设计及控制分析

针对机械臂在水下的复杂工作环境以及目前水下机械臂应用的受限性,提出一种线驱动软体机械臂,采用刚柔耦合的结构,利用电机驱动2根绳索,减少驱动单元,降低能耗,提高了机械臂的柔顺性,使其能够更好地适应水下复杂的工作环境和作业需求。同时,采用经典的Denavit-Hartenberg(D-H)建模思想结合克赛拉特杆理论(Cosserat rod theory)对其进行运动学分析。在现有软体机械臂控制方法上,设计试验平台,采用尖顶从动的控制方式检测误差并进行分析,验证了重力因素对软体机械臂控制精度的影响,为软体机械臂在水下应用的控制策略提供参考。     

中信重工加紧技改项目进度促进产品质量

中信重工机械股份有限贡任公司重点技改项目——750吨·米锻造操作机关键件回转架加工正紧。该回转架属于操作机执行部分,精度要求高、加工难度大,操作者创新加工工艺,改进装卡方法,确保产品质量。使两个齿轮孔的定位公差控制在0．05毫米以内。     

万向铰传动偏斜轴系横向振动的主共振分析

研究万向铰传动偏斜轴系横向振动的主共振问题。考虑万向铰结构偏斜,将从动轴当作刚性细长轴,将从动轴端部支撑轴承简化为2对弹簧阻尼器,建立万向铰传动偏斜轴系的横向振动微分方程。应用希尔无限行列式方法对横向振动微分方程进行稳定性分析,得到系统主共振的稳定图,并分析系统参数对主共振稳定性边界的影响。结果表明,增大支撑轴承弹簧刚度系数与阻尼系数、增大从动轴转动惯量或者增大轴长,均可使主共振的不稳定区变大,系统在固有频率附近易产生主共振。研究工作对进一步确定万向铰传动的偏斜轴系的动力学行为,抑制轴系振动具有重要的参考价值。     

日本开发潜艇的『新推进系统』

日本防卫厅技术研究本部正在研究开发提高日本海军潜艇潜航续航力的“新推进系统”。该系统是从瑞典考库姆公司引进生产的,包括控制设备和外围装置在内,整个系统约90％实现了国产化。这种新推进系统是在潜艇心脏部的发电装置上,加装一个新的船体部件,中间搭载4台直径0.6米、高1.6米、不依赖空气推进动力的“V4-275MK Ⅱ”闭式循环型斯特林柴油机,组成“斯特林发动机发电系统”。斯特林发动机是在发动机外部通过反复加热、冷却来连续地膨胀(爆     

渤海环保船主推进系统设计

渤海环保船主推进系统为每船四台主机双调距桨模式。设三个控制站对推进系统进行控制,在每个控制站均能有效地操纵主推进装置。还设组合操纵系统(Joystick),当采用组合操纵形式时,在驾驶室后台用单手柄对左右主推进装置、艏艉侧推及舵进行联合控制。     

模糊控制在减少合流制管道污水溢出中的应用

合流制管道污水溢出问题一直存在于国内外很多大城市中,引起了严重的环境污染,是个亟待解决的问题。合流制管道系统是典型的大规模系统,很难用传统的控制方法来防止污水溢出。该文在分析合流制管道系统实际操作者的操作经验基础上,以典型的三泵站合流制排水系统为例,提出了模糊控制理论应用于合流制排水管道污水溢出最小化的方法,该方法能很好地解决污水溢出问题,并有效降低水泵站能耗。文中既简要概括介绍了模糊控制的基本原理,又详细阐述了模糊控制器的设计过程,为合流制管道系统的实时过程控制从手动向自动转化奠定了基础。     

水下遥作业系统的协调控制的研究

针对带缆水下机器人和机械手组成的水下遥作业系统协调作用实现预期运动的问题,改进了传统的滑模控制算法,用模糊算法动态调节滑模控制器的指数趋近律的两个参数,达到削弱抖震的效果,较好地跟踪系统的轨迹,实现水下机器人和机械手的协调控制。结果表明基于模糊动态调整滑模指数趋近律的方法能够改进系统的控制性能,在机器人和机械手共同运动时能克服系统的误差和外界扰动,达到较好的控制效果。     

伺服缸型电-气式主机遥控装置研究

伺服缸型电-气式主机遥控装置，其调速(调速器)控制部分运用微计算机“PID”编程控制技术，调速输出信号经“D／A”、“E／P”转换为标准气压信号，由调速器执行器即伺服气缸比例输出，对主柴油机进行转速、负荷控制。在我国以“V390”系列主柴油机为主动力装置的高速船舶数船队中，船舶主机遥控毫无例外地都应用了伺服缸型电-气式主机遥控装置。