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高速高精度平面并联机器人模糊自调整PID控制方法的研究 被引量:10
1
作者 孙立宁 崔晶 +1 位作者 曲东升 楚中毅 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期512-515,520,共5页
针对推力波动、负载变化等非线性因素对高速高精度平面并联机器人系统稳定时间的影响 ,本文设计了一种新颖的模糊自调整PID控制器 :系统的位置偏差较大时 ,采用PI控制器 ,保证系统的平滑、稳定 ;当系统发出停止命令后 ,引入模糊增益参... 针对推力波动、负载变化等非线性因素对高速高精度平面并联机器人系统稳定时间的影响 ,本文设计了一种新颖的模糊自调整PID控制器 :系统的位置偏差较大时 ,采用PI控制器 ,保证系统的平滑、稳定 ;当系统发出停止命令后 ,引入模糊增益参数自调整机构 ,加快静差消除 .模糊增益参数调整机构采用“一维输入 -二维输出”的推理结构 ,消除了参数调整中的“耦合影响” ;为缩短整定时间 ,减少整定参数的数量 ,不同增益 ,误差E的模糊论域划分各不相同 .经实验验证 :引入该模糊自校正PID控制器后 。 展开更多
关键词 高速高精度 平面并联机器人 模糊PID 稳定时间
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谐波驱动并联机器人的加速度反馈抑振控制 被引量:7
2
作者 刘延杰 孙立宁 +1 位作者 蔡鹤皋 裴润 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期281-285,共5页
研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统.采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动.对机器人系统... 研制出一种结构紧凑、简单实用的平面并联机器人系统.采用谐波传动并且在其输出端位置反馈的驱动与控制形式,提高机器人系统的位置分辨率和定位精度;基于机器人驱动关节加速度反馈控制,抑制因系统高速运动引起的弹性振动.对机器人系统进行了数值仿真与实验研究,与不具备加速度反馈时的情况相比较,证明了该控制策略的可行性和有效性. 展开更多
关键词 平面并联机器人 谐波驱动 加速度反馈控制 抑制振动 动力学
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3自由度并联机器人运动学及轨迹规划研究 被引量:4
3
作者 刘平安 方跃法 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期103-106,共4页
论述了3自由度平面并联机器人的6种基本结构类型:RRR、PRR、RPR-Ⅰ、RPR-Ⅱ、RRP和PRP,以及其运动学求解的共性和个性问题.以RPR-Ⅱ型并联机器人为例采用MATLAB6.1完成了其轨迹规划器的设计,实现了系统中任何构件在运动过程的位移、速... 论述了3自由度平面并联机器人的6种基本结构类型:RRR、PRR、RPR-Ⅰ、RPR-Ⅱ、RRP和PRP,以及其运动学求解的共性和个性问题.以RPR-Ⅱ型并联机器人为例采用MATLAB6.1完成了其轨迹规划器的设计,实现了系统中任何构件在运动过程的位移、速度、加速度到关节力、驱动力的图线输出,并提出了采用直线加抛物线过渡仍可满足给定起始点和目标点速度要求的轨迹规划方法. 展开更多
关键词 3自由度 机器人运动学 规划研究 平面并联机器人 MATLAB 轨迹规划器 结构类型 运动过程 规划方法 RRR PRP 加速度 驱动力 目标点 起始点 可满足 抛物线 构件 关节
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三自由度并联机器人的轨迹跟踪滑模控制
4
作者 李文凯 张寒莉 储青 《智能计算机与应用》 2024年第8期48-53,共6页
为了提高并联机器人在有干扰或者模型不确定情况下的工作性能,本文设计了一种模糊自适应滑模控制方法,并将其应用于平面3-PRR并联机器人的轨迹跟踪控制中。首先,采用解析法对机器人进行了运动学分析,并基于虚功原理法建立了其动力学模型... 为了提高并联机器人在有干扰或者模型不确定情况下的工作性能,本文设计了一种模糊自适应滑模控制方法,并将其应用于平面3-PRR并联机器人的轨迹跟踪控制中。首先,采用解析法对机器人进行了运动学分析,并基于虚功原理法建立了其动力学模型;其次,改进了滑模趋近率以提高误差收敛速度,同时利用滑模变量设计了模糊控制器,动态调节滑模控制自适应项的增益,以消除抖振并提高控制精度。最后利用Simulink对同一轨迹进行了仿真实验,并应用不同的控制方法进行了比较。仿真结果表明,所提控制方法在不同的干扰下,轨迹跟踪误差更小,抗干扰能力更强,对于三自由度平面并联机器人的位置控制非常有效。 展开更多
关键词 平面并联机器人 虚功原理 滑模控制 轨迹跟踪
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3-PPR并联伺服平台非线性同步鲁棒控制 被引量:2
5
作者 王薪宇 秦伟 +1 位作者 孙晓军 胡小亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期2269-2275,共7页
3-PPR并联伺服平台由3个伺服电机协同驱动,实现平面位姿的精密调整。针对各轴运动不协同而导致轨迹精度降低的问题,基于平台的运动学分析和动力学模型,引入虚拟电机的概念,定义了平台的非线性同步误差,设计了一种非线性同步鲁棒控制器,... 3-PPR并联伺服平台由3个伺服电机协同驱动,实现平面位姿的精密调整。针对各轴运动不协同而导致轨迹精度降低的问题,基于平台的运动学分析和动力学模型,引入虚拟电机的概念,定义了平台的非线性同步误差,设计了一种非线性同步鲁棒控制器,使三轴的跟踪误差和同步误差均能渐进收敛。仿真和实验结果表明,采用该控制策略可以提高各轴的非线性同步性能,有效提高系统协同性,平台位置轨迹跟踪误差小于0.1 mm,满足3-PPR并联伺服平台在实际应用过程中的控制需求。 展开更多
关键词 平面并联机器人 非线性同步 鲁棒控制 位姿跟踪 虚拟电机
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中间变量为移动位移的三自由度平面并联机器人运动学 被引量:2
6
作者 刘平安 方跃法 肖文福 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期495-498,共4页
按照输入参数与输出参数之间的中间变量的不同,将三自由度平面并联机器人分为中间变量为转动位移和移动位移两大类型。针对中间变量为移动位移的类型,介绍了其运动学正反解的统一模型。其正解模型为一元二次方程,最多有两个解,反解模型... 按照输入参数与输出参数之间的中间变量的不同,将三自由度平面并联机器人分为中间变量为转动位移和移动位移两大类型。针对中间变量为移动位移的类型,介绍了其运动学正反解的统一模型。其正解模型为一元二次方程,最多有两个解,反解模型大多数情况有唯一解,极少部分最多有两个解。 展开更多
关键词 平面并联机器人 运动学 中间变量 移动位移
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平面并联微动平台位姿检测系统的研究 被引量:2
7
作者 黄志刚 刘平安 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2010年第3期109-111,共3页
针对微动并联机器人工作空间小、位姿测量时安装传感器比较困难的情况,提出了一种基于双目视觉原理的检测方法。根据图像坐标和世界坐标的对应关系,从两幅对应图像中抽取必要的特征点的信息,建立了基于特征点匹配的三自由度微动平台的... 针对微动并联机器人工作空间小、位姿测量时安装传感器比较困难的情况,提出了一种基于双目视觉原理的检测方法。根据图像坐标和世界坐标的对应关系,从两幅对应图像中抽取必要的特征点的信息,建立了基于特征点匹配的三自由度微动平台的位姿测量模型。这种求解位姿的方法,信息量少,运算量小,处理速度快,所需时间短,尤其适于动态测量。测量系统由两台较高分辨率的摄像机、高速数据采集卡、工业PC机以及相关软件组成。分析了测量中相关的误差,并提出了相应措施。在整个测量方案中,所用技术比较成熟,各种设备造价适中,有利于在工业现场实现和推广。 展开更多
关键词 平面并联机器人 双目视觉 位姿 检测
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平面并联机器人的奇异性分析及仿真 被引量:1
8
作者 卢宏琴 吴洪涛 朱剑英 《机械制造与自动化》 2007年第1期14-17,共4页
针对平面并联机器人,在理论上对其进行了奇异性分析,根据速度方程中的雅可比矩阵的行列式值将其分为三类:逆运动奇异、正运动奇异及综合奇异。文中以最为常见的曲柄滑块机构及3RRR并联机器人为例,分别进行了奇异性分析,然后利用ADAMS对... 针对平面并联机器人,在理论上对其进行了奇异性分析,根据速度方程中的雅可比矩阵的行列式值将其分为三类:逆运动奇异、正运动奇异及综合奇异。文中以最为常见的曲柄滑块机构及3RRR并联机器人为例,分别进行了奇异性分析,然后利用ADAMS对奇异状态下的机构进行了运动仿真,验证了理论分析结果,使结果更为直观。 展开更多
关键词 平面并联机器人 雅可比矩阵 奇异性 ADAMS仿真
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一种新型平面并联机器人机构及其解耦控制 被引量:1
9
作者 刘延杰 孙立宁 +1 位作者 刘品宽 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2003年第7期69-73,共5页
结合同时考虑机构设计和控制策略的思想 ,提出一种新型的可应用于微电子封装与组装行业中的两自由度平面并联机器人机构 ,其具有高刚度、高速度、高精度的特点。对机构进行了运动学、动力学分析和基于加速度反馈的解耦控制研究。
关键词 平面并联机器人 解耦控制 机构原理 运动学 动力学 仿真 微电子行业
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平面3自由度柔性铰链并联机器人的平衡构形
10
作者 李团结 张学锋 刘军 《机械设计与研究》 CSCD 2004年第5期30-32,共3页
研究一个平面3自由度柔性铰链并联机器人的平均构形问题。通过逆静力分析得出了一个4变量耦合的三角函数超越方程组,讨论了并联机器人的初始装配构形,基于牛顿迭代法提出了一个数值算法,无需选取初值可求出三角函数超越方程组在指定区... 研究一个平面3自由度柔性铰链并联机器人的平均构形问题。通过逆静力分析得出了一个4变量耦合的三角函数超越方程组,讨论了并联机器人的初始装配构形,基于牛顿迭代法提出了一个数值算法,无需选取初值可求出三角函数超越方程组在指定区间内的全部实数解,得到了柔性铰链并联机器人的所有初始装配构形和在外载荷作用下的平衡构形。最后给出了数值实例。 展开更多
关键词 平面并联机器人 并联机构 柔性铰链 平衡构形
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平面并联机器人的运动及灵巧度分析
11
作者 鲍燕伟 吴玉兰 《南通纺织职业技术学院学报》 2002年第3期33-36,共4页
研究一种三自由度平面并联机器人的运动学求解,同时探讨了该机构灵巧度指标在工作空间内的分布规律、并联机器人的任务规划和控制意义,为该种平面并联机器人的进一步研究和实用化提供理论基础.
关键词 平面并联机器人 运动学 灵巧度 机构布局
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平面并联机器人的速度控制精度分析 被引量:1
12
作者 王铁 蔡胜利 《机械设计与制造》 2002年第5期79-80,共2页
对各种衡量机器人灵活性的指标进行了比较,分析了平面并联机器人的基于雅可比矩阵的速度控制精度,并模拟计算了速度控制精度的分布情况。
关键词 平面并联机器人 速度控制精度 雅可比矩阵 灵活度 运动性能
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基于VC的平面并联机器人控制软件设计
13
作者 韦鹭阳 李成刚 +1 位作者 李佳璇 尹万新 《机械设计与制造工程》 2014年第12期11-15,共5页
针对平面并联机器人结构,分析其逆运动学并提出一种轨迹规划方案。采用VC6.0设计一款人机交互软件,其包含图形界面、列表界面等功能模块,采用Open GL编写三维图形仿真界面。软件通过调用PMAC的动态链接库实现与下位机的通讯,从而控制机... 针对平面并联机器人结构,分析其逆运动学并提出一种轨迹规划方案。采用VC6.0设计一款人机交互软件,其包含图形界面、列表界面等功能模块,采用Open GL编写三维图形仿真界面。软件通过调用PMAC的动态链接库实现与下位机的通讯,从而控制机器人按目标轨迹运动。最后通过实验证明了该软件的实用性与合理性。 展开更多
关键词 平面并联机器人 运动学 轨迹规划 机交互
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高速平面并联机器人动态分析与实验
14
作者 高名旺 张宪民 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期741-745,801,共5页
基于弹性动力学和实验对高速轻型平面并联机器人的动态响应进行研究。首先,根据机构的几何和惯性非线性建立机构运动微分方程组,对机构的两个典型位形的动态响应进行分析;其次,建立了由3-RRR轻型并联机构和控制系统组成的实验装置,对理... 基于弹性动力学和实验对高速轻型平面并联机器人的动态响应进行研究。首先,根据机构的几何和惯性非线性建立机构运动微分方程组,对机构的两个典型位形的动态响应进行分析;其次,建立了由3-RRR轻型并联机构和控制系统组成的实验装置,对理论分析进行了验证。结果表明,在位形2,理论分析和实验一致,即机构的残余振动很快衰减;在位形1,理论分析与实验两者不同,实验测量的动态响应为自激振动,而数值仿真得到衰减的残余振动。同时,结果也表明机构在不同位形有不同的动态响应。 展开更多
关键词 平面并联机器人 高速 弹性动力学 残余振动
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3-RRR平面并联机器人位姿的方向可操作性
15
作者 张宏涛 陈安军 《机械设计》 CSCD 北大核心 2008年第5期18-20,共3页
基于速度雅克比矩阵,定义3-RRR平面并联机器人机构速度和力的方向可操作度,以此作为评价指标,度量机器人在给定位形条件下速度和力的传递性能。结果表明,3-RRR平面并联机器人机构在操作空间内同一位置,有8种位形满足要求,且不同位形的... 基于速度雅克比矩阵,定义3-RRR平面并联机器人机构速度和力的方向可操作度,以此作为评价指标,度量机器人在给定位形条件下速度和力的传递性能。结果表明,3-RRR平面并联机器人机构在操作空间内同一位置,有8种位形满足要求,且不同位形的传速和传力性能不同。对任一确定位形,传速性能强(弱)的方向上表现出传力性能弱(强)。 展开更多
关键词 平面并联机器人 可操作度 速度传递性能 力传递性能
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一种新型2-DOF平面并联机器人系统的研究
16
作者 孙立宁 崔晶 +1 位作者 曲东升 楚中毅 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期22-26,共5页
提出了一种新型2-DOF平面并联机器人机构,它采用两台直线电机驱动平面并联杆机构,同时兼备直线电机高速、高精度运动和并联操作臂刚度大等优势.采用等效有限元的建模方法建立了2-DOF平面并联机器人系统的动力学方程,通过对动力学模型分... 提出了一种新型2-DOF平面并联机器人机构,它采用两台直线电机驱动平面并联杆机构,同时兼备直线电机高速、高精度运动和并联操作臂刚度大等优势.采用等效有限元的建模方法建立了2-DOF平面并联机器人系统的动力学方程,通过对动力学模型分析发现,系统中直线电机的负载波动较剧烈.为克服负载波动对直线电机的稳定性及动态性能的影响,设计了一种基于扰动观测器的直线电机控制器.通过实验研究和系统测试表明:直线电机的动态性能和稳态性能良好,2-DOF平面并联机器人系统的最大加速度为2g,稳定时间小于60ms,重复定位精度小于±2μm,实现了高速高精度的点位控制. 展开更多
关键词 平面并联机器人 点位控制 系统 直线电机 操作臂 高速高精 稳态性能 负载 载波 扰动观测器
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双平面骨科机器人系统辅助骶髂关节螺钉置入的实验研究 被引量:27
17
作者 苏永刚 王军强 +3 位作者 刘文勇 王豫 胡磊 王满宜 《中华创伤骨科杂志》 CAS CSCD 2006年第1期45-49,共5页
目的本研究应用双平面骨科机器人系统进行尸体骨骨盆骶髂关节螺钉置入的实验研究,评估该系统的安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京航空航天大学和北京积水潭医院联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。在该系统... 目的本研究应用双平面骨科机器人系统进行尸体骨骨盆骶髂关节螺钉置入的实验研究,评估该系统的安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京航空航天大学和北京积水潭医院联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。在该系统辅助下对4具尸体骨骨盆进行骶髂关节螺钉置入,共12枚空心钉,均置入S1。作为对比,由同一位医生操作,应用传统方法在C型臂透视控制下对模型骨盆进行骶髂关节螺钉置入,同样为12枚空心钉。记录从采集图像到置入空心钉导针所需透视的次数、透视累计时间及操作时间,并进行统计学分析。置入骶髂关节螺钉后,通过目测、透视和锯开骶骨直接测量的方法检查螺钉的位置。结果在机器人导航辅助下,置入一枚导针的平均透视次数是2.5次,平均透视累计时间为1.5s,平均操作时间为253s;12枚骶髂关节螺钉均在安全区内。在透视控制下徒手操作,置入每枚导针的平均透视次数是20.3次,平均透视累计时间为13.7s,平均操作时间为246s;12枚骶髂关节螺钉中,两枚螺钉误置。应用双平面骨科机器人系统辅助操作的透视次数和透视累计时间少于徒手操作,二者差异有显著性意义(P<0.05)。而操作时间二者差异无显著性意义(P>0.05)。结论双平面骨科机器人系统为骶髂关节螺钉置入提供精准的空间定位和稳定的路径导航,而这一切都在短短的数分钟之内完成,具备极好的安全性和高效性,并使患者和医生受到的X线照射量显著减少。目前的应用结果鼓舞我们进一步的临床实验应用。 展开更多
关键词 计算机辅助骨科手术 平面骨科机器人系统 骶髂关节 螺钉
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双平面骨科机器人系统辅助股骨颈骨折空心螺钉内固定术的实验研究 被引量:25
18
作者 赵春鹏 王军强 +3 位作者 王豫 周力 胡磊 王满宜 《中华创伤骨科杂志》 CAS CSCD 2006年第1期50-55,共6页
目的应用双平面骨科机器人系统进行模型骨股骨颈空心螺钉内固定的实验,通过对空心钉导针置入平行度的计算、导针的位置和术中所需X线透视时间来评估该系统的准确性、安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京积水潭医院和北京... 目的应用双平面骨科机器人系统进行模型骨股骨颈空心螺钉内固定的实验,通过对空心钉导针置入平行度的计算、导针的位置和术中所需X线透视时间来评估该系统的准确性、安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京积水潭医院和北京航空航天大学联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。对5例Synbone模型股骨颈内置入15枚空心钉导针,每例3枚。测量每例任意两枚空心钉导针入点处和出点处距离,用其差值与股骨颈内导针长度的比值(P)来评价导针的平行程度,观察导针在股骨颈内的位置,记录术中X线透视时间,并与12例常规手术中空心钉导针置入X线透视时间及透视次数进行比较。结果P值为0.0037~0.0181,即在100mm的导针长度内,最大平行偏差小于2mm。使用机器人辅助系统的X线透视时间为2.32s,平均照射次数为4.4次。常规手术中的X线透视时间为28.30s,平均照射次数为54.3次。结论双平面骨科机器人系统为股骨颈空心钉导针的置入提供精准的空间定位和稳定的路径导航,同时极大地减少了术中医护人员的X线照射时间,便于临床应用。 展开更多
关键词 计算机辅助骨科手术 平面骨科机器人系统 股骨颈骨折 空心螺钉
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基于工作空间密度函数的平面冗余机器人的逆运动学求解算法 被引量:18
19
作者 东辉 杜志江 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第17期8-14,共7页
利用平面冗余机械人的结构参数结合傅里叶变换及卷积定理来构建非线性工作空间密度函数,并用该函数来描述多冗余机器人的工作空间。将工作空间密度函数仿真获得的工作空间与蒙特洛法求得的机器人工作空间进行对比,验证了算法的有效性。... 利用平面冗余机械人的结构参数结合傅里叶变换及卷积定理来构建非线性工作空间密度函数,并用该函数来描述多冗余机器人的工作空间。将工作空间密度函数仿真获得的工作空间与蒙特洛法求得的机器人工作空间进行对比,验证了算法的有效性。以工作空间密度函数为迭代方程,提出一种全新的迭代的算法来求解机器人逆运动学解析解。将该迭代算法与雅可比伪逆矩阵求逆运动学解的迭代算法进行对比,Matlab仿真结果验证了该算法在平面多冗余机械臂逆运动学求解精度及末端执行器位姿确定方面具有优越性。 展开更多
关键词 工作空间 卷积定理 平面冗余机器人 逆运动学
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新一代机械式可控金属压力机的设计 被引量:4
20
作者 何凯 金振林 +1 位作者 郭为忠 杜如虚 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第2期12-14,共3页
介绍了一项新发明:一种可控的机械式金属压力机。这一机床由一个恒速电机与一个伺服电机联合驱动;具有可控、节能、高速、及精密等优点。因此,极有工业价值。介绍了压力机的机构设计,运动学与逆运动学分析,受力分析,及控制(伺服电机的... 介绍了一项新发明:一种可控的机械式金属压力机。这一机床由一个恒速电机与一个伺服电机联合驱动;具有可控、节能、高速、及精密等优点。因此,极有工业价值。介绍了压力机的机构设计,运动学与逆运动学分析,受力分析,及控制(伺服电机的角位移、角速度和角加速度的控制),并给出仿真结果。 展开更多
关键词 金属压力机 可控机构 平面并联机器人机构 运动学 运动控制
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