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基于模糊自适应PID的机器人视觉伺服控制算法研究
1
作者 张晓磊 刘相权 +2 位作者 陈兆芃 白宇珅 别东洋 《制造业自动化》 2024年第6期146-151,共6页
机器人的动态跟踪精度是机器人实现精准实时操作的一个关键性难题。设计了一种基于模糊自适应PID的机器人视觉伺服动态跟随算法。针对机器人三维空间的动态跟踪任务,首先搭建了以NDI光学定位跟踪系统作为视觉系统,以思灵Diana高精度力... 机器人的动态跟踪精度是机器人实现精准实时操作的一个关键性难题。设计了一种基于模糊自适应PID的机器人视觉伺服动态跟随算法。针对机器人三维空间的动态跟踪任务,首先搭建了以NDI光学定位跟踪系统作为视觉系统,以思灵Diana高精度力控协作臂作为载体的实验系统,确定了视觉伺服的基本方法,然后通过两步法标定获得了手眼矩阵,设计了视觉伺服控制器,之后利用双机械臂模拟主动运动和跟随运动,对所设计算法进行了实物验证。实验结果表明机械臂能够精确地跟随目标的匀速移动。 展开更多
关键词 机械臂控制 视觉伺服 动态跟随 模糊自适应PID
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面向任务的机器人灵巧手控制系统及多指空间协调阻抗控制 被引量：2
2
作者 陈兆芃 金明河 +4 位作者 樊绍巍 刘伊威 吴克 姜力 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期476-484,共9页
为提高多指灵巧手的控制和操作性能,提出了基于集中控制-分层处理的DLR/HIT II机器人灵巧手实时控制系统结构,并建立了基于Simulink/QNX的实时控制平台和嵌入式驱动控制层,极大地简化了高集成度机电一体化灵巧手的控制器设计过程,并实... 为提高多指灵巧手的控制和操作性能,提出了基于集中控制-分层处理的DLR/HIT II机器人灵巧手实时控制系统结构,并建立了基于Simulink/QNX的实时控制平台和嵌入式驱动控制层,极大地简化了高集成度机电一体化灵巧手的控制器设计过程,并实现灵巧手在多自由度仿机器人上的无缝连接.进行了多指灵巧手空间协调阻抗控制的研究,基于手指指尖位置建立了适用于任意手指数目n的机器人灵巧手物体空间坐标系,并基于六维空间虚拟弹簧的阻抗思想和关节力矩反馈实现了以被抓取物体位置和姿态为控制目标的多指灵巧手空间协调阻抗控制.在基于Simulink/QNX的实时控制平台上对DLR/HIT II灵巧手进行了空间协调阻抗控制实验,实验结果表明了灵巧手控制软硬件系统和控制策略的有效性和稳定性.在未降低灵巧手自由度的前提下,将DLR/HIT II多指灵巧手协调抓取操作的控制输入量由30个减为6个,为提高抓取规划算法效率提供了稳定高效的新型控制策略. 展开更多
关键词 多指灵巧手 实时控制系统 空间虚拟弹簧 阻抗控制
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基于FPGA的嵌入式系统在灵巧手中的应用
3
作者 陈兆芃 金明河 刘伊威 《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第3期331-334,共4页
研究了一种基于FPGA和NIOSⅡ双核处理器结构的控制系统,这种系统在结构上更为紧凑的同时,性能更为完善,并将其应用在新一代仿人灵巧手中.系统将算法计算处理和通信任务处理使用两个NIOSⅡ软核分开处理,提高了系统性能,并实现了单个芯片... 研究了一种基于FPGA和NIOSⅡ双核处理器结构的控制系统,这种系统在结构上更为紧凑的同时,性能更为完善,并将其应用在新一代仿人灵巧手中.系统将算法计算处理和通信任务处理使用两个NIOSⅡ软核分开处理,提高了系统性能,并实现了单个芯片完成系统控制模块,多任务环境,以太网接口及TCP/IP协议栈,CAN、高速串行通信等功能. 展开更多
关键词 FPGA NIOSⅡ多处理器核 灵巧手 以太网
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五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ 被引量：32
4
作者 刘伊威 金明河 +2 位作者 樊绍巍 兰天 陈兆芃 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期10-17,共8页
基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT Ⅱ仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的... 基于机电一体化设计思想和最新的驱动技术,研制DLR/HIT Ⅱ仿人灵巧手。该灵巧手由5个相同结构的模块化手指和1个独立的手掌构成,每个手指有4个关节、3自由度,所有的驱动器和电路板均集成在手指或手掌内。采用新型的体积小输出力矩大的盘式无刷直流驱动电动机、质量轻的谐波减速器、齿形皮带等的驱动传动方案,使手指的体积和质量得到显著减小;采用钢丝耦合传动方案,实现手指末端两个关节的1:1耦合运动;手指具有位置、力/力矩、温度等多种感知功能。层次化的灵巧手硬件结构由手指电气系统、手掌电气系统和PCI总线控制卡等组成,灵巧手具有点对点串行通信、CAN以及网络等多种通信接口。在灵巧手的外观设计中,将外观设计与灵巧手的本体设计融为一体,实现灵巧手与人手相近的体积和外观。5指灵巧手的质量为1.5kg,手指的指尖输出力10N。 展开更多
关键词 DLR/HIT 灵巧手 数字信号处理器 现场可编程门阵列 模块化
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HIT／DLR HandⅡ类人形五指灵巧手机构的研究 被引量：26
5
作者 樊绍巍 刘伊威 +4 位作者 金明河 兰天 陈兆芃 刘宏 赵大威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期171-177,共7页
为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电... 为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电路系统都集成在手指和手掌的内部.钢丝耦合机构的采用,保证了手指末端关节在整个运动范围内都能够保证精确定1:1传动比.包装件同结构功能件融合的设计思想不但进一步缩减的灵巧手的外形尺寸,而且使灵巧手外形更加类人化.所有的创新型设计使灵巧手的手指外形尺寸仅是上一代手指的1/3.此外,为了提高灵巧手的多感知能力,重新设计的力/力拒传感器,位置传感器及温度传感器通巧妙的集成在手指的内部.试验表明,所设计的灵巧手不但达到了设计目标,也表现出了很强的抓握能力. 展开更多
关键词 灵巧手 类人形 模块化 钢丝耦合机构 多感知能力
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新型五指仿人型机器人灵巧手触觉传感器设计及其静态标定 被引量：4
6
作者 吴克 樊绍巍 +2 位作者 陈兆芃 刘宏 蔡鹤皋 《机械与电子》 2011年第7期69-72,共4页
介绍一种应用于HIT/DLR II五指仿人型机器人灵巧手的新型触觉传感器,并对该传感器的工作原理进行阐述.该触觉传感器基于压阻原理,具有高度集成和微型化的特点.该传感器采用了柔性结构设计,表面嵌入多个电极,传感器数据通过电极列阵进行... 介绍一种应用于HIT/DLR II五指仿人型机器人灵巧手的新型触觉传感器,并对该传感器的工作原理进行阐述.该触觉传感器基于压阻原理,具有高度集成和微型化的特点.该传感器采用了柔性结构设计,表面嵌入多个电极,传感器数据通过电极列阵进行扫描采集.最后,进行了传感器的静态标定实验,验证了传感器性能. 展开更多
关键词 机器人灵巧手 触觉传感器 压阻式 传感器标定
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基于QNX-Simulink的机器人创新实验平台研究 被引量：1
7
作者 王新庆 陈兆芃 +2 位作者 王冬剑 潘军 姜力 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第7期139-143,163,共6页
设计了一种基于QNX-Simulink的机器人实时控制平台。该平台采用基于模型的设计方法,通过Simulink进行机器人系统的可视化建模及控制算法编程;经过二次开发Matlab/RTW工具箱自动生成QNX控制代码;以TCP/IP方式进行数据通信,实现对机器人... 设计了一种基于QNX-Simulink的机器人实时控制平台。该平台采用基于模型的设计方法,通过Simulink进行机器人系统的可视化建模及控制算法编程;经过二次开发Matlab/RTW工具箱自动生成QNX控制代码;以TCP/IP方式进行数据通信,实现对机器人的实时控制。以灵巧手控制平台设计及其位置控制为例,该平台编程简单、调试方便、可移植性较好,仿真结果与实验结果误差趋势一致,证明了该平台的可行性。 展开更多
关键词 计算机仿真 机器人灵巧手 实验平台 实时控制
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机器人灵巧手柔性关节自适应阻抗控制 被引量：13
8
作者 樊绍巍 宗华 +1 位作者 邱景辉 陈兆芃 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期78-86,共9页
针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控... 针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控制策略。针对非线性摩擦力和重力对灵巧手阻抗控制的影响,基于扩展卡尔曼滤波器提出了自适应摩擦力观测器,实现了具有摩擦力补偿和基于最小二乘法优化重力补偿的机器人灵巧手自适应阻抗控制。实验结果表明,在具有谐波减速器等柔性环节的机器人灵巧手中,所提出的自适应阻抗控制器提高了位置控制的精确度,并获得了稳定的抓取力。 展开更多
关键词 机器人灵巧手 阻抗控制 摩擦力观测器 卡尔曼滤波器 柔性关节
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基于期望动力学的柔性关节控制器设计
9
作者 王新庆 王新 +1 位作者 石念岭 陈兆芃 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期38-45,共8页
协作机器人具有灵活,安全特点,已广泛应用于自动化领域以及中小企业中。为了保证与人交互的安全性,协作机器人通常采用中空电机与中空减速器配合的设计方案,以降低关节转动惯量,从而获得良好的外力感知与控制能力,这种设计导致协作机器... 协作机器人具有灵活,安全特点,已广泛应用于自动化领域以及中小企业中。为了保证与人交互的安全性,协作机器人通常采用中空电机与中空减速器配合的设计方案,以降低关节转动惯量,从而获得良好的外力感知与控制能力,这种设计导致协作机器人的关节具有了柔性。针对具有柔性关节的轻量级协作机器人,设计了一种基于期望动力学的柔性关节控制器,提高柔性关节机器人的轨迹跟踪精度和抖动抑制能力。在具有谐波减速器和力矩传感器的柔性关节上,基于连杆侧位置反馈与关节力矩反馈实现了从经典的电机侧控制到连杆侧控制的转变,并借助储存函数建立李雅普诺夫函数证明了该控制器的无源性与渐近稳定性。最后,通过Simulink仿真与单关节实验平台的关节轨迹追踪实验验证了柔性关节控制器的性能,结果显示其与全状态反馈控制相比具有关节力矩波动小、抖动抑制快以及轨迹跟踪误差小等优点。 展开更多
关键词 机器人 柔性关节 期望动力学 力矩反馈 抖动抑制
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