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采用电机驱动机械手自适应模糊控制研究 被引量:2
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作者 杨双义 许洋洋 耿志伟 《中国工程机械学报》 北大核心 2023年第1期56-60,共5页
为了提高机械手连杆角位移跟踪精度和减少电机能量消耗,设计了一种机械手自适应模糊控制系统,并对电机驱动机械手自适应模糊控制输出效果进行仿真。首先,建立了机械手电机数学模型,将机械手的电气和机械方程合并,简化控制器的设计过程;... 为了提高机械手连杆角位移跟踪精度和减少电机能量消耗,设计了一种机械手自适应模糊控制系统,并对电机驱动机械手自适应模糊控制输出效果进行仿真。首先,建立了机械手电机数学模型,将机械手的电气和机械方程合并,简化控制器的设计过程;其次,设计了自适应模糊系统,在机械手控制律中估计和补偿外部干扰的不确定性;再次,根据李雅普诺夫函数对自适应模糊控制系统的稳定性进行证明,利用Barbalat引理证明机械手连杆跟踪误差的收敛性;最后,采用Matlab软件对机械手控制系统进行仿真验证,与传统PID控制系统仿真结果进行对比。结果表明:采用自适应模糊控制系统,电机响应速度快,消耗能量少,机械手连杆跟踪误差较小,转矩变化幅度较小;采用模糊控制系统,机械手能够提高控制系统输出精度和减少能量消耗。 展开更多
关键词 电机 机械手 模糊控制 误差 仿真
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Development of underwater electric manipulator based on interventional autonomous underwater vehicle (AUV)
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作者 Xiaohui HU Jiawang CHEN +1 位作者 Hang ZHOU Ziqiang REN 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期238-250,共13页
In applications such as marine rescue,marine science,archaeology,and offshore industries,autonomous underwater vehicles(AUVs)are frequently used for survey missions and monitoring tasks,with most operations being perf... In applications such as marine rescue,marine science,archaeology,and offshore industries,autonomous underwater vehicles(AUVs)are frequently used for survey missions and monitoring tasks,with most operations being performed by manned submersibles or remotely operated vehicles(ROVs)equipped with robotic arms,as they can be operated remotely for days without problems.However,they require expensive marine vessels and specialist pilots to operate them.Scientists exploring oceans are no longer satisfied with the use of manned submersibles and ROVs.There is a growing desire for seabed exploration to be performed using smarter,more flexible,and automated equipment.By improving the field operation and intervention capability of AUVs,large-scale and long-range seafloor exploration and sampling can be performed without the support of a mother ship,making it a more effective,economical,convenient,and rapid means of seafloor exploration and sampling operations,and playing a critical role in marine resource exploration.In this study,we explored the integration technology of underwater electric robotic arms and AUVs and designed a new set of electric manipulators suitable for water depths greater than 500 m.The reliability of the key components was analyzed by finite element analysis and,based on the theory of robot kinematics and dynamics,simulations were performed to verify the reliability of the key components.Experiments were conducted on land and underwater,trajectory tracking experiments were completed,and the experimental data in air and water were compared and analyzed.Finally,the objectives for further research on the autonomous control of the manipulator underwater were proposed. 展开更多
关键词 Underwater electric manipulator Inverse kinematics Trajectory planning Trajectory tracking accuracy
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深海5功能水下电动机械手设计及误差分析 被引量:4
3
作者 张奇峰 范云龙 张竺英 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第4期140-143,共4页
面向深海中小作业型水下机器人应用需求,针对水下液压机械手支持系统庞大复杂、关节直接驱动式水下电动机械手负载能力小等特点,研究设计了深海中等负载5功能电动机械手。该机械手前三个关节采用相同的电动直线缸模块进行驱动,均能实现1... 面向深海中小作业型水下机器人应用需求,针对水下液压机械手支持系统庞大复杂、关节直接驱动式水下电动机械手负载能力小等特点,研究设计了深海中等负载5功能电动机械手。该机械手前三个关节采用相同的电动直线缸模块进行驱动,均能实现120°范围的摆动。电动直线缸模块内部设有直线电位计进行位置反馈,以便该机械手与水下机器人组成的系统具备自主作业能力,腕转夹钳模块集成了腕转和夹钳两个功能。利用D-H法对机械手进行了运动学分析,为后续自主作业研究奠定了理论基础。通过矩阵微分法对机械手末端位置误差进行了分析,误差小于1.7mm。 展开更多
关键词 电动机械手 电动直线缸 腕转夹钳模块 D-H法
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深海五功能电动机械手误差建模与仿真 被引量:3
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作者 范云龙 张奇峰 张竺英 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第12期345-348,429,共5页
针对设计的直线缸驱动式深海5功能电动机械手,研究其定位误差及主要影响因素,采用矩阵微分法建立了机械手各个关节的D-H位姿误差模型和末端位姿误差模型,对末端位姿误差模型进行了仿真分析,得出了机械手基座坐标系下的末端位姿误差。仿... 针对设计的直线缸驱动式深海5功能电动机械手,研究其定位误差及主要影响因素,采用矩阵微分法建立了机械手各个关节的D-H位姿误差模型和末端位姿误差模型,对末端位姿误差模型进行了仿真分析,得出了机械手基座坐标系下的末端位姿误差。仿真结果显示:设计的机械手末端可以实现毫米级定位,关节角误差是影响末端位置误差的主要因素,可通过减小直线缸定位误差来提高机械手定位精度。 展开更多
关键词 电动机械手 矩阵微分法 位姿误差
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电铲工作装置制动力矩计算 被引量:2
5
作者 邹伟 周航 韩维国 《煤矿机械》 北大核心 2014年第12期60-61,共2页
根据工作装置机构静平衡,求解各工况下的制动力矩表达式,利用Matlab软件计算出最大制动力矩。提出制动工况的全运行区域计算,改善了传统的取几个典型位置计算的不足。
关键词 电铲 工作装置 制动力矩
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基于电子、气动技术和CANopen总线的膜盒柔性自动化装配系统设计 被引量:1
6
作者 陈水金 《机床与液压》 北大核心 2012年第7期92-95,128,共5页
基于气动技术、电子技术及数字控制技术的柔性装配是精密仪器仪表制造及装配中的核心技术。针对流水线式变送器膜盒的自动化装配工艺,提出切实可行的柔性自动装配方案,设计并优化各模块气动机械手和电、气结合机械手,并根据装配系统工... 基于气动技术、电子技术及数字控制技术的柔性装配是精密仪器仪表制造及装配中的核心技术。针对流水线式变送器膜盒的自动化装配工艺,提出切实可行的柔性自动装配方案,设计并优化各模块气动机械手和电、气结合机械手,并根据装配系统工艺要求设计了可靠的电、气结合的柔性装配系统;基于软PLC和CANopen总线协议,设计I/O从站并实现了高精度自动化装配分布式现场总线控制系统,为精密仪器仪表柔性装配应用提供了参考。 展开更多
关键词 气动机械手 电气机械手 柔性装配 CANOPEN总线 软PLC
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多气缸顺序动作电气控制回路的简便设计方法 被引量:1
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作者 朱光力 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2002年第9期44-45,共2页
以三坐标气动机械手为例子来说明怎样采用简便、可靠。
关键词 多气缸顺序动作电气控制回路 设计方法 机械手
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烧结风机风门电动执行器故障及调校浅析 被引量:1
8
作者 谭戈 《传感器世界》 2015年第9期20-22,共3页
简要介绍重钢新区烧结各风门执行器现场应用情况,针对实际使用过程因窗型百叶阀更换后出现的控制故障原因,分析产生此类故障根源,运用与逻辑关系原理提出了解决的办法,可以有效保证各抽风系统的顺行,同时介绍电动执行机构主要故障现象... 简要介绍重钢新区烧结各风门执行器现场应用情况,针对实际使用过程因窗型百叶阀更换后出现的控制故障原因,分析产生此类故障根源,运用与逻辑关系原理提出了解决的办法,可以有效保证各抽风系统的顺行,同时介绍电动执行机构主要故障现象及处理。 展开更多
关键词 烧结风机风门 电动执行器 手操器 窗型百叶阀
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WILLIAMSON红外测温仪在重钢球团回转窑的应用
9
作者 谭戈 《现代工业经济和信息化》 2016年第9期49-50,52,共3页
简要介绍重钢球团回转窑窑头红外测温仪现场实际应用情况,并介绍红外测温仪的原理、构成及使用环境,针对测温过程中出现的误差及故障,积极采取应对措施,解决高温恶劣环境下的测温需要,保证球团回转窑的连续生产和物料烘培质量。
关键词 红外测温仪 红外辐射 回转窑 信号隔离器
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电力巡检移动操作机控制系统的分析与设计
10
作者 戚晖 赵玉良 +1 位作者 王明瑞 管瑞清 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第S2期196-198,共3页
为了提高电力巡检移动机器人的实时性和可操作性,介绍一种以嵌入式Linux系统为核心的电力巡检移动操作机控制系统的软硬件体系结构。给出移动操作臂的动态模型,并基于D-H方法和公式法,给出基于该体系结构的具有冗余自由度电力巡检移动... 为了提高电力巡检移动机器人的实时性和可操作性,介绍一种以嵌入式Linux系统为核心的电力巡检移动操作机控制系统的软硬件体系结构。给出移动操作臂的动态模型,并基于D-H方法和公式法,给出基于该体系结构的具有冗余自由度电力巡检移动操作机逆运动学分析。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。进一步分析说明了所设计的体系结构的合理性和可行性。 展开更多
关键词 嵌入式LINUX 电力巡检 移动操作机 冗余自由度
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基于能耗优化的深海电动机械臂轨迹规划 被引量:20
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作者 白云飞 张奇峰 +4 位作者 范云龙 翟新宝 田启岩 唐元贵 张艾群 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期301-308,共8页
由于深海电动机械臂动力学模型较为复杂,难以基于动力学模型构建精确的能耗优化目标函数,因此,本文提出一种利用径向基函数(RBF)神经网络构建机械臂功耗模型的方法.首先,利用机械臂水下运动实验数据集训练所构建的RBF神经网络.利用基于... 由于深海电动机械臂动力学模型较为复杂,难以基于动力学模型构建精确的能耗优化目标函数,因此,本文提出一种利用径向基函数(RBF)神经网络构建机械臂功耗模型的方法.首先,利用机械臂水下运动实验数据集训练所构建的RBF神经网络.利用基于该神经网络的功耗模型,结合机械臂关节空间轨迹规划多项式,建立机械臂能耗目标函数.然后,采用自适应粒子群优化(PSO)算法求解最优轨迹参数.结果显示,RBF功耗网络均方根误差(RMSE)为20.89 W;经过优化的轨迹的能耗比实验轨迹的能耗均值降低410.8 J(18.3%).实验结果表明基于自适应PSO算法的轨迹规划方法实现了能耗优化的目标. 展开更多
关键词 深海电动机械臂 能耗优化 轨迹规划 径向基神经网络 自适应粒子群优化
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半结构环境中电力作业机器人机械手鲁棒轨迹跟踪控制 被引量:14
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作者 江维 王杰 +3 位作者 陈伟 余联庆 李红军 吴功平 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期391-398,共8页
在输电线路高电压、强电磁干扰的恶劣半结构环境下,为有效抑制扰动信号及各种不确定性因素对电力作业机器人机械手轨迹跟踪精度和运动稳定性的影响,提出了一种基于H∞控制理论的机器人机械手鲁棒轨迹跟踪运动控制方法.通过机器人控制体... 在输电线路高电压、强电磁干扰的恶劣半结构环境下,为有效抑制扰动信号及各种不确定性因素对电力作业机器人机械手轨迹跟踪精度和运动稳定性的影响,提出了一种基于H∞控制理论的机器人机械手鲁棒轨迹跟踪运动控制方法.通过机器人控制体系结构的分层,利用拉格朗日法并结合关节电机电枢电压方程对机器人的不同动力学行为进行了动力学建模,获取了机器人动力学行为和动力学参数的映射模型,在此基础上推导出了扰动及不确定性因素情况下关节运动控制的状态空间表达式,并以此构建立了机械手H∞轨迹跟踪控制模型,利用线性矩阵不等式(LMI)求解了相应的轨迹跟踪H∞控制器,最后通过仿真实验验证了H∞控制的有效性.现场作业试验进一步验证了该控制方法的工程实用性,同时该控制方法具有通用性好、适应性强、易于扩展的显著特性. 展开更多
关键词 半结构化环境 电力作业机器人 机械手 轨迹跟踪 H∞控制
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水下七功能电动机械手设计研究 被引量:13
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作者 岳鹏 张奇峰 +1 位作者 安晓卫 曲风杰 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第4期114-117,共4页
以适用于水下自主作业的电动机械手为研究对象,通过设计一个具有六自由度和夹钳剪切功能机构,组建了一个水下自主作业七功能电动机械手。机械手主要包括三个基本运动模块和一个夹钳剪切模块,具有质轻,作业范围大,回收状态良好等特点;机... 以适用于水下自主作业的电动机械手为研究对象,通过设计一个具有六自由度和夹钳剪切功能机构,组建了一个水下自主作业七功能电动机械手。机械手主要包括三个基本运动模块和一个夹钳剪切模块,具有质轻,作业范围大,回收状态良好等特点;机械手实现了内部走线,深海密封作业,关节绝对位置的检测和高精度控制。介绍了水下七功能电动机械手的整体结构,典型运动模块结构和工作原理,并对机械手进行运动学分析及作业空间分析,对其关键关节进行静力学分析,动力学仿真和有限元分析,验证机械手结构设计的可行性。 展开更多
关键词 结构设计 作业空间 七功能水下电动机械手 静力学分析 动力学仿真
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自治水下机器人机械手系统协调运动研究 被引量:5
14
作者 张奇峰 张艾群 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第3期79-84,共6页
简单描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计,鉴于自治水下机器人-机械手系统运动学冗余、内部可能干涉以及载体圆筒式外形等特点,将惩罚调节因子引入系统运动学伪逆矩阵,保证了关节在允许范围内运动,避免载体大幅度姿... 简单描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计,鉴于自治水下机器人-机械手系统运动学冗余、内部可能干涉以及载体圆筒式外形等特点,将惩罚调节因子引入系统运动学伪逆矩阵,保证了关节在允许范围内运动,避免载体大幅度姿态变化及载体与机械手之间的干涉,同时采用梯度投影法优化海流作用下的系统推力。仿真表明,该算法在解决系统冗余度的同时,有效地协调多任务下的系统动作。 展开更多
关键词 自治水下机器人 水下机器人-机械手系统 协调运动 水下电动机械手
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二层台机械手伺服驱动和控制系统开发 被引量:6
15
作者 杨双业 樊勇利 +4 位作者 贾涛 朱长军 何庆 王议 周海磊 《石油机械》 北大核心 2020年第1期52-57,共6页
为解决极寒地区石油钻机二层台机械手液压驱动装置控制精度低、响应滞后、系统运行特性易受外界环境影响及维护成本高等问题,全新开发了一种二层台机械手伺服驱动和控制系统代替常规液压驱动装置。基于CoDeSys平台开发了伺服装置的多机... 为解决极寒地区石油钻机二层台机械手液压驱动装置控制精度低、响应滞后、系统运行特性易受外界环境影响及维护成本高等问题,全新开发了一种二层台机械手伺服驱动和控制系统代替常规液压驱动装置。基于CoDeSys平台开发了伺服装置的多机构协同运动控制程序,并基于常规钻机控制系统所用的PORTAL软件平台开发了上位机操作系统,实现了对外数据的无缝对接和内部变量的实时处理。应用PROFINET总线网络实现了所有控制模块的数据实时、稳定传输。在油田现场应用过程中,安装该系统的二层台机械手加、减速操作与设备动作呈线性关系,动作响应时间短于1 s,控制精度达到±2 mm,完成一个循环周期的工作时间短于43 s,无噪声、无污染。该伺服驱动和控制系统的研发满足了二层台机械手的使用需求,适用于油田作业工况,达到现场工艺要求。 展开更多
关键词 电动二层台机械手 伺服驱动 控制系统 CODESYS PORTAL
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伺服电动缸在石油钻台机械手上的应用研究 被引量:5
16
作者 严亮 张波 +4 位作者 梁维刚 王耀华 张洪 赵亮亮 殷克平 《机械工程师》 2021年第7期20-22,共3页
针对石油钻台机械手的电动化研究,介绍了采用的伺服电动缸的原理、特点及结构形式,分析了伺服电动缸在石油钻机的钻台机械手上的应用,展望其发展前景。
关键词 电动化发展 石油钻机 钻台机械手 伺服电动缸
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Development of A Deep Ocean Electric Autonomous Manipulator 被引量:4
17
作者 肖治琥 徐国华 +3 位作者 彭复员 唐国元 申雄 杨波 《China Ocean Engineering》 SCIE EI 2011年第1期159-168,共10页
This paper describes an underwater 3500 m electric manipulator (named Huahai-4E, stands for four functions deep ocean electric manipulator in China), which has been developed at underwater manipulation technology la... This paper describes an underwater 3500 m electric manipulator (named Huahai-4E, stands for four functions deep ocean electric manipulator in China), which has been developed at underwater manipulation technology lab in Huazhong University of Science and Technology (HUST) for a test bed of studying of deep ocean manipulation technologies. The manipulator features modular integration joints, and layered architecture control system. The oil-filled, pressure-compensated joint is compactly designed and integrated of a permanent magnet (PM) brushless motor, a drive circuit, a harmonic gear and an angular feedback potentiometer. The underwater control system is based on a network and consisted of three embedded PC/104 computers which are used for servo control, task plan and target sensor respectively. They communicate through User Datagram Protocol (UDP) multicast communication in Vxworks OS. A supervisor PC with a virtual 3D GUI is fiber linked to underwater control system. Furthermore, the manipulator is equipped with a sensor system including a unique ultra-sonic probe array and an underwater camera. Autonomous grasp strategy based multi-sensor is studied. The results of watertight test in 40 MPa, joint's efficiency test and autonomous grasp experiments in tank are also presented. 展开更多
关键词 underwater electric manipulator deep ocean integration joints autonomous grasp
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电动吸盘式分拣机械手自动控制系统设计 被引量:5
18
作者 沈博 《计算机测量与控制》 2018年第6期77-80,共4页
由于传统手动系统存在电机回转角度不准确、分拣效率低等问题,研究出一套自动分拣控制系统是具有必要性的,为此,提出设计电动吸盘式分拣机械手自动控制系统;架构自动控制整体方案框图,分别对系统硬件与软件展开设计,根据控制系统硬件原... 由于传统手动系统存在电机回转角度不准确、分拣效率低等问题,研究出一套自动分拣控制系统是具有必要性的,为此,提出设计电动吸盘式分拣机械手自动控制系统;架构自动控制整体方案框图,分别对系统硬件与软件展开设计,根据控制系统硬件原理,实现机械手上下料的自动传输,设计分拣机械手自动上下料装置方案,并对系统输入输出信息进行分配;设计触屏界面,对回转角度允许的误差和机运行速度展开分析,由此实现系统自动控制与运行;通过实验对比结果可知,采用自动控制系统电机回转角度准确、且分拣效率高。 展开更多
关键词 电动吸盘 分拣 机械手 自动控制 上下料 回转角度
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基于行为树模型的电动汽车电池组件分类机器人系统框架 被引量:1
19
作者 李陶胜 王淑芳 金明 《黑龙江工业学院学报(综合版)》 2023年第9期102-109,共8页
针对回收电动汽车电池时必须拆卸和分类电池组件的问题,提出了一种实现电动汽车电池组件半自动化拆卸和分类的移动机器人系统。该系统利用行为树模型来执行认知和监控任务,以模块化的方式集成不同的机器人能力,如导航、目标跟踪、运动... 针对回收电动汽车电池时必须拆卸和分类电池组件的问题,提出了一种实现电动汽车电池组件半自动化拆卸和分类的移动机器人系统。该系统利用行为树模型来执行认知和监控任务,以模块化的方式集成不同的机器人能力,如导航、目标跟踪、运动规划和抓取。在静态和动态环境下对该系统框架进行了仿真测试,并根据机器人完成任务的时间和成功率对其进行评估。结果表明:机器人在静态和动态环境下完成电池组件分类任务的平均时间分别为51.63min和83.09min,总体成功率分别为95%和82%,验证了所提机器人系统的有效性,具有高效率和高成功率的性能。 展开更多
关键词 电动汽车电池 机械臂 导航 目标跟踪 抓取 行为树模型
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基于模糊控制的智能验电接地机器人机械臂运动控制研究 被引量:3
20
作者 刘益军 李正强 +1 位作者 赖建防 吕伟宏 《自动化与仪表》 2022年第7期54-57,92,共5页
针对智能验电接地机器人两关节机械臂部分模型参数不确定、高非线性、强耦合问题,提出了自适应模糊反演控制算法实现对机械臂运动轨迹闭环控制。该算法结合反演控制及自适应模糊控制,确定每个关节李雅诺夫函数、虚拟控制项,并完成机械... 针对智能验电接地机器人两关节机械臂部分模型参数不确定、高非线性、强耦合问题,提出了自适应模糊反演控制算法实现对机械臂运动轨迹闭环控制。该算法结合反演控制及自适应模糊控制,确定每个关节李雅诺夫函数、虚拟控制项,并完成机械臂反演控制器、自适应模糊控制器设计,采用Simulink对智能验电接地机器人机械臂进行模拟仿真。仿真结果表明:在该算法控制下,关节一、二响应时间分别为0.12 s,0.09 s;稳态时关节一、二最大跟踪误差分别为0.0075 rad,0.012 rad。该算法对智能验电机器人双关节机械臂不确定性摩擦及非线性系统控制效果良好。 展开更多
关键词 验电接地机器人 关节机械臂 运动控制 模糊控制 模拟仿真
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