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多关节移动机械臂系统的快速终端滑模控制 被引量:3
1
作者 彭伟 雷辉 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2021年第10期79-84,共6页
为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法。首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力... 为了实现多关节移动机械臂系统在机械摩擦和模型误差等干扰下的精确控制,提出了快速终端滑模控制方法。首先建立了移动机械臂系统动力学和运动学模型,然后设计了运动环控制律,并将移动机械臂系统的运动指令转换为动力指令,最后针对动力环设计了快速终端滑模控制律,并通过自适应神经网络进行干扰估计,实现了对多关节移动机械臂系统的精确控制。仿真实验结果表明,提出的方法具有更好的快速性和准确性,移动平台的最大跟踪误差仅为0.8 cm,关节末端的最大跟踪误差仅为0.3 cm,干扰估计的最大误差为0.2 N·m,控制效果和精度均得到了明显的提升。 展开更多
关键词 多关节移动机械臂系统 机械摩擦 模型误差 快速终端滑模控制 干扰估计
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煤矿井下机械臂控制系统的分布式多关节姿态控制研究
2
作者 王文平 《自动化应用》 2025年第5期109-111,114,共4页
煤矿井下存在高湿度、瓦斯泄漏等危险,机械臂的精准控制对煤矿井下作业至关重要。基于此,研究机械臂控制系统的分布式多关节姿态控制,并通过实验验证其效果。实验表明,分布式多关节姿态控制的精度能提升30.77%,响应时间缩短44.08%。姿... 煤矿井下存在高湿度、瓦斯泄漏等危险,机械臂的精准控制对煤矿井下作业至关重要。基于此,研究机械臂控制系统的分布式多关节姿态控制,并通过实验验证其效果。实验表明,分布式多关节姿态控制的精度能提升30.77%,响应时间缩短44.08%。姿态控制中误差为0.032°,应急响应速度提高了40.64%,机械臂的撤回速度为124.8 ms。该研究成果能为煤矿井下救援机械的发展提供技术支持,有效保障煤矿作业安全。 展开更多
关键词 分布式控制 机械控制系统 多关节姿态控制 煤矿井下
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聚变堆多功能重载维护机械臂关节驱动策略研究
3
作者 孙拥军 胡南南 +3 位作者 程勇 潘洪涛 程羊 张俊 《电力科学与工程》 2025年第4期21-27,共7页
多功能重载维护机械臂长9 m,末端负载2.5 t,主要用于以蛇形姿态搭载工具进行维护操作。针对工业常用同步控制方式难以实现重载机械臂关节多电机转矩协同的问题,提出了主从控制加转矩限幅的策略。该策略通过设定主轴转矩对从轴转矩进行限... 多功能重载维护机械臂长9 m,末端负载2.5 t,主要用于以蛇形姿态搭载工具进行维护操作。针对工业常用同步控制方式难以实现重载机械臂关节多电机转矩协同的问题,提出了主从控制加转矩限幅的策略。该策略通过设定主轴转矩对从轴转矩进行限幅,并设置从轴速度附加值使从轴电流环饱和,从而提升从轴的转矩响应速度,实现快速转矩跟随。为验证策略的有效性,设计了测试平台,对比了工业常用同步控制方式与主从控制加转矩限幅策略的性能。测试结果表明,主从控制加转矩限幅策略在转矩同步性能上显著优于工业常用方式,转矩同步误差降低了95.7%。 展开更多
关键词 重载机械 遥操作系统 多电机同步 关节驱动 核环境
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基于AGV底盘与SCARA机械臂的数控车削自动装卸系统设计
4
作者 熊丹 屠毅 +3 位作者 邱菀宇 吴诗婷 彭帅 胡奕 《湖南文理学院学报(自然科学版)》 2025年第2期34-39,共6页
随着制造业的快速发展和自动化技术的不断进步,数控车削零件自动装卸系统的需求日益增加。本研究设计并实现了一款集成了AGV(Automated Guided Vehicle)底盘和SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机械臂的数控车削零件自动... 随着制造业的快速发展和自动化技术的不断进步,数控车削零件自动装卸系统的需求日益增加。本研究设计并实现了一款集成了AGV(Automated Guided Vehicle)底盘和SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机械臂的数控车削零件自动装卸系统,旨在攻克传统生产线中自动装卸系统灵活性低、成本高的技术痛点。融合全方位移动平台与SCARA机械臂搬运系统,该方案在实现高效装卸作业的同时,显著提升了系统的运动精度与经济性,其模块化架构还赋予了生产线更强的设备兼容性与工况适应能力。通过搭建实物模型表明,该系统具有较强的装卸能力,为现代制造业的发展提供了新的思路和解决方案。 展开更多
关键词 自动装卸系统 AGV底盘 SCARA机械 全方位移动平台
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矿山爆破可移动机械臂结构及控制系统设计
5
作者 卫康 张新 +2 位作者 施永平 孙曾辉 纪鸿宇 《煤矿机械》 2024年第10期9-14,共6页
以矿山爆破可移动机械臂为研究对象,对可移动机械臂结构与控制系统进行设计。首先,考虑到可移动机械臂在复杂路面上行驶的灵活性和机械臂抓取与放置雷管安全性要求,利用SolidWorks软件针对性设计具有AGV腿足结构和雷管开合结构的可移动... 以矿山爆破可移动机械臂为研究对象,对可移动机械臂结构与控制系统进行设计。首先,考虑到可移动机械臂在复杂路面上行驶的灵活性和机械臂抓取与放置雷管安全性要求,利用SolidWorks软件针对性设计具有AGV腿足结构和雷管开合结构的可移动机械臂;其次,基于ROS设计可以协同上部机械臂和下部AGV的可移动机械臂控制系统,实现机械臂和AGV协同作业。该研究可为矿山爆破作业提供一种稳定、安全、高效的解决方案,具有一定的工程应用与推广价值。 展开更多
关键词 移动机械 矿山爆破 结构设计 控制系统
原文传递
基于嵌入式系统的六轴关节型机械臂系统 被引量:2
6
作者 姜宇凡 《自动化与信息工程》 2024年第1期47-54,60,共9页
基于嵌入式系统设计了一款六轴关节型机械臂系统。六轴关节型机械臂的各关节零件通过3D打印后组装;主控板的微型控制器选用STM32F103C8T6芯片;利用MatLab仿真软件对六轴关节型机械臂进行运动学建模和仿真;采用Java语言开发六轴关节型机... 基于嵌入式系统设计了一款六轴关节型机械臂系统。六轴关节型机械臂的各关节零件通过3D打印后组装;主控板的微型控制器选用STM32F103C8T6芯片;利用MatLab仿真软件对六轴关节型机械臂进行运动学建模和仿真;采用Java语言开发六轴关节型机械臂的上位机软件,使机械臂可以通过上位机或无线装置实现姿态控制、抓取等操作,并支持动作记忆功能,可重复动作。基于航空精确制导武器部装产线,搭建温度测试工业应用场景,进行六轴关节型机械臂的正逆解与点动实验,为后续数字孪生技术的研究打下基础。 展开更多
关键词 嵌入式系统 六轴关节机械 STM32单片机 D-H参数法 运动学建模
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基于模糊协同交互型观测器的柔性关节机械臂信息物理融合系统的安全控制
7
作者 黄鑫 畅晨旭 +1 位作者 肖舒怡 李小杭 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期2487-2498,共12页
本文研究了柔性关节机械臂信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)在传感器测量和执行器输入受到网络攻击时的安全控制问题.首先,用T-S模糊模型描述柔性关节机械臂CPS,描述后的模型可能存在不可测量或可测量但受传感器攻击影响... 本文研究了柔性关节机械臂信息物理融合系统(Cyber-physical systems,CPS)在传感器测量和执行器输入受到网络攻击时的安全控制问题.首先,用T-S模糊模型描述柔性关节机械臂CPS,描述后的模型可能存在不可测量或可测量但受传感器攻击影响的前件变量(Premise variables,PVs),这些PVs直接用于构建模糊控制器会影响控制器的控制效果.因此,提出一类模糊协同交互观测器来构造新的、可靠的、可利用的PVs.同时,该观测器能够与包含攻击估计误差(Attack estimation error,AEE)信息的辅助系统进行协同交互.与已有结果相比,所提出的观测器通过协同交互结构,充分利用了AEE信息,提高了攻击信号的重构精度.在此基础上,提出了一种具有攻击补偿结构的安全控制方案,从而消除了传感器和执行器攻击对柔性关节机械臂CPS性能的影响.仿真结果验证了所提出的安全控制方案的有效性. 展开更多
关键词 柔性关节机械 信息物理融合系统 网络攻击 T-S模糊模型 协同交互型观测器 安全控制
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非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计 被引量:2
8
作者 张苑农 张小凤 《现代电子技术》 北大核心 2017年第11期172-175,共4页
为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关... 为了使机械臂给工业企业带来更多利益,以智能化、低成本、小质量和高安全性能为目的,设计非结构环境下机械臂各关节自动控制系统。依据系统性能设计标准,为机械臂的肩膀、手肘和手腕处分别分配2DOF的自由度,给出机械臂D-H参数,并为各关节设计合适的电机来实现机械臂运动。在系统的FPGA中写入控制算法,使用主控芯片对不同关节处FPGA的控制算法进行融合,确定机械臂运动方案并下达控制指令,通过构造2.5D环境地图感知非结构环境,完善控制指令。从实验结果中可以看出所设计系统的关节轨迹优化能力强。 展开更多
关键词 非结构环境 机械 关节 自动控制 系统设计
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基于未知系统动态估计器的柔性关节机械臂funnel控制 被引量:1
9
作者 陈强 顾贤拥 +2 位作者 南余荣 丁科新 战猛 《高技术通讯》 CAS 2022年第1期66-76,共11页
针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的... 针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法。基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数。构造带有时变约束边界的新型funnel变量,保证系统跟踪误差被限制在预先设定的边界内,进而改善系统瞬态性能。在此基础上,设计反演控制器,保证系统输出快速准确跟踪期望轨迹。为避免传统反演法中的“微分爆炸”问题,设计跟踪微分器逼近虚拟控制律导数。并给出数值仿真对比验证本文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 柔性关节机械 未知系统动态估计器 funnel控制 跟踪微分器 输出约束
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一种五关节机械臂运动控制系统的设计 被引量:4
10
作者 李亮 《自动化技术与应用》 2017年第2期41-45,53,共6页
设计了一种五关节机械臂的运动控制系统。采用上、下位机的形式组建,上位机基于Lab VIEW实现人机交互、数据的分析和处理功能,下位机PMAC和Multi FLEXTM2-AVR负责数据采集、执行运动程序,采集关节运动量,实现两部伺服电机和三部舵机的... 设计了一种五关节机械臂的运动控制系统。采用上、下位机的形式组建,上位机基于Lab VIEW实现人机交互、数据的分析和处理功能,下位机PMAC和Multi FLEXTM2-AVR负责数据采集、执行运动程序,采集关节运动量,实现两部伺服电机和三部舵机的闭环控制。实验结果表明,该运动控制系统的设计方案有效可行,可完成五关节机械臂的抓取操作,且降低了系统的开发难度。 展开更多
关键词 关节机械 运动控制系统 LABVIEW PMAC
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多自由度移动机械臂控制系统设计 被引量:1
11
作者 赵南生 《机电一体化》 2010年第11期54-57,共4页
以自行设计加工的移动机械臂本体为对象,完成了基于减速直流电机驱动的移动平台及基于行波超声波电机驱动的多自由度机械臂控制系统软硬件设计并进行了实验研究。所设计的移动机械臂软硬件控制系统,结构简单、精度高、可靠稳定、可维护... 以自行设计加工的移动机械臂本体为对象,完成了基于减速直流电机驱动的移动平台及基于行波超声波电机驱动的多自由度机械臂控制系统软硬件设计并进行了实验研究。所设计的移动机械臂软硬件控制系统,结构简单、精度高、可靠稳定、可维护性强,为将来移动机械臂更高层次的理论与方法研究,提供了一个可靠的实验平台及基础。 展开更多
关键词 移动机械 控制系统 行波超声波电机 PWM驱动
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基于DSP的移动机械臂控制系统设计
12
作者 魏丽君 《自动化应用》 2022年第11期10-14,共5页
随着科技的发展,机械臂的应用越来越广泛,大部分机械臂的硬件平台采用PLC控制,存在成本贵、控制不够精准、不能实现复杂算法的问题,基于此,本文设计采用DSP硬件平台,设计完成了一款机械臂控制系统的设计;硬件主要包含水平和垂直方向的... 随着科技的发展,机械臂的应用越来越广泛,大部分机械臂的硬件平台采用PLC控制,存在成本贵、控制不够精准、不能实现复杂算法的问题,基于此,本文设计采用DSP硬件平台,设计完成了一款机械臂控制系统的设计;硬件主要包含水平和垂直方向的步进电机的控制、D/A转换电路的设计和液晶显示电路等,软件主要包含电机控制程序、轨迹规划的移动算法等,通过设计与实验,本文设计的机械臂控制精准,可实现手动、循环自动和远程遥控,轨迹规划精确,达到了设计要求。 展开更多
关键词 移动机械 步进电机 DSP控制系统 轨迹规划
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含柔性关节的轮式移动机械臂的动力学分析 被引量:2
13
作者 杨贺贺 陈炜 +1 位作者 童嘉琦 孙玉超 《天津理工大学学报》 2022年第2期45-51,共7页
开展了含有柔性关节的轮式移动机械臂的动力学特性研究。基于多体系统离散时间传递矩阵法(discrete time transfer matrix method of multibody system, MS-DT-TMM)建立了车轮、车体、柔性关节和机械臂的动力学方程,进而得到平面轮式移... 开展了含有柔性关节的轮式移动机械臂的动力学特性研究。基于多体系统离散时间传递矩阵法(discrete time transfer matrix method of multibody system, MS-DT-TMM)建立了车轮、车体、柔性关节和机械臂的动力学方程,进而得到平面轮式移动柔性机械臂的整体动力学模型。在不平路面的激励下,分析机器人系统的动力学特性,并讨论柔性关节对系统的影响。数值仿真结果验证了基于MS-DT-TMM模型的可行性和有效性,与刚性结果对比分析表明,由柔性关节引起机械臂的弹性振动,直接影响机器人末端的操作精度,说明考虑关节中柔性因素的必要性。 展开更多
关键词 柔性关节 移动柔性机械 多体系统离散时间传递矩阵法 动力学
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蒸汽发生器二次侧检测用爬壁式移动机械臂控制系统设计 被引量:1
14
作者 张硕 吴洪明 孙健铨 《起重运输机械》 2023年第20期53-58,共6页
根据对现有爬壁类机器人控制系统研究现状的分析,针对国内外在控制系统研究思路上所存在的不足,从蒸汽发生器二次侧检测用爬壁式移动机械臂的实际应用角度出发,文中设计了一套基于运动学模型的爬壁式移动机械臂控制系统,该系统包含了机... 根据对现有爬壁类机器人控制系统研究现状的分析,针对国内外在控制系统研究思路上所存在的不足,从蒸汽发生器二次侧检测用爬壁式移动机械臂的实际应用角度出发,文中设计了一套基于运动学模型的爬壁式移动机械臂控制系统,该系统包含了机器人定位系统设计、轨迹跟踪控制系统设计和基于机器人控制状态划分设计的上位机软件等3个部分。通过上位机软件将机器人的运动控制需要转化为通信指令,向机器人下达位姿控制命令,能够实现爬壁式移动机械臂在蒸汽发生器二次侧密闭狭窄空间中实际作业需求。该控制系统设计方法能为机器人高精度作业实现提供良好的基础,从而扩大机器人的安全运行范围、提升作业效率,并为未来的无人化自动检测提供有利条件。 展开更多
关键词 爬壁式移动机械 控制系统设计 定位控制 轨迹跟踪 状态划分
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探析非结构环境下机械臂各关节自动控制系统设计 被引量:3
15
作者 李精 朱群峰 《南方农机》 2018年第7期173-173,共1页
基于非结构环境条件下,对机械臂各关节自动控制系统设计相关内容,做了简单的论述。设计非结构环境下机械臂各关节自动化控制系统,能够提高机器的智能化水平,提高操作的安全性,增强机械设备的整体性能,为企业创造更多的效益。
关键词 非结构环境 机械 关节 自动控制系统
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空间机械臂关节零部件对关节总刚度的影响分析 被引量:7
16
作者 危清清 王耀兵 刘志全 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期76-81,共6页
大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度... 大型空间机械臂关节用大传动比多级行星齿轮传动的复杂性给刚度分析和减小质量都带来了困难,用传统的有限元法进行关节刚度分析还需解决复杂的建模问题。文章针对上述问题,采用集中参数法和刚度串联原理建立了复杂传动系统关节等效刚度的计算模型,分析了各级齿轮扭转刚度对关节总扭转刚度的影响,为空间机械臂大传动比关节的轻量化高刚度优化设计提供了技术途径。 展开更多
关键词 空间机械 关节 传动系统 刚度 航天器
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一类不确定非完整移动机械臂的鲁棒镇定 被引量:4
17
作者 吴玉香 胡跃明 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2006年第11期1289-1292,1297,共5页
讨论了一类带有未知惯性参数,未建模动态及外界干扰的非完整动力学系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制思想及非完整运动学系统的镇定策略,给出了该类系统的鲁棒镇定方法.将其用于一类不确定非完整移动机械臂的鲁棒镇定分析,仿真结果验证... 讨论了一类带有未知惯性参数,未建模动态及外界干扰的非完整动力学系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制思想及非完整运动学系统的镇定策略,给出了该类系统的鲁棒镇定方法.将其用于一类不确定非完整移动机械臂的鲁棒镇定分析,仿真结果验证了所提出控制方法的正确有效性. 展开更多
关键词 非完整约束 不确定非线性系统 鲁棒镇定 移动机械
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基于关节位置约束的冗余机械臂协调控制误差仿真研究 被引量:5
18
作者 卢振生 马薇 《机床与液压》 北大核心 2020年第13期147-151,共5页
针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优... 针对冗余机械臂关节位置约束问题,设计了冗余机械臂关节位置控制策略,在不同条件下对机械臂运动效果进行仿真验证。建立冗余机械臂简图模型,通过雅可比矩阵推导机械臂运动方程式。分析机械臂优先级任务体系构造,比较冗余机械臂在不同优先级条件下的极限状态,引入了机械臂监控系统。设置机械臂仿真环境,采用MATLAB软件对机械臂运动进行仿真。结果表明:机械臂2个关节都违背了极限限制;监控系统在保证关节位置规避限制的同时,会导致路径跟踪误差较大。但是,路径跟随误差不会影响所需的相对末端效应器运动,能够保持末端执行器的相对运动,保证抓取对象的稳定性;证明了冗余机械臂控制器的有效性。采用该策略避免了运动过程中的机械臂关节的限制,能够实现机械臂抓取物体的路径跟踪功能。 展开更多
关键词 冗余机械 监控系统 关节限制 雅可比矩阵 误差
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多关节式测量机械臂研究 被引量:1
19
作者 宗志坚 高群 +1 位作者 刘忠途 潘伟华 《机械设计与制造》 北大核心 2008年第3期159-161,共3页
介绍了一种用于三维数据测量的随动多关节型机械臂。在分析了该系统工作原理、系统组成的基础上,给出了机器人本体、数字采集电路、标定算法与数据处理等各部分的具体设计。
关键词 机械 关节 测量系统
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双柔性机械臂伺服系统PI控制策略 被引量:7
20
作者 李小彭 周赛男 +1 位作者 尹猛 樊星 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期642-650,659,共10页
柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方... 柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动,故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型,并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶,并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数,讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验,结果表明:适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动,进而抑制机械谐振现象,使系统趋于稳定. 展开更多
关键词 双柔性机械 伺服传动系统 关节柔性 负载柔性 极点配置
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