遥操作加工系统构架与从端机械手阻抗控制研究
发布时间：2020-12-10 08:35
随着机器人技术和遥操作技术的发展,一些传统的由人工直接操作的加工工艺,逐渐被机器人或者机器人与人共存的系统所取代。本文讨论了遥操作式机器人加工系统的主要构成,以调节加工过程中接触力为目标,研究了从端机械臂的控制策略。主要基于二自由度机械臂模型,研究了阻抗控制算法,设计了相应的接触力控制方案,对控制算法进行了优化,搭建了机械臂模型仿真系统和相应的机械臂平台对控制算法进行验证。以抛光打磨加工工艺为例,为了提高加工精度,构建了加入力反馈式遥操作技术的加工工艺模型。分析了打磨抛光的加工原理,加工过程中接触力和位移以及相应的控制策略,力反馈式手控器的构成和与其相配合的新型磁啮合电机。建立机械臂模型,分析了机械臂末端与环境的力-位数学模型。研究了基础阻抗控制算法,仿真分析了阻抗控制算法中各个控制参数对控制系统的影响。针对控制系统要求模型精确以及控制参数选择繁琐等问题,研究了自适应控制和模糊控制并将其加入到阻抗控制中去,证明了自适应阻抗的控制稳定性,仿真验证了自适应控制和模糊控制对阻抗控制系统的提升。搭建含多维力-位检测功能的三自由度坐标式机械臂实验台,实际测量了所用传感器的各项参数,根据传感器的形...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Goertz开发的主从控制机器人Fig.1.1Master-slavecontrolrobotdevelopedbyGoertz之后的三十多年时间里，遥操作技术的发展都是将视觉作为唯一的反馈信息，并在
图 1.2 力觉临场感遥操作机器人仿真系统Fig. 1.2 Simulation system of force telepresence teleoperation robot随着多维力传感器技术的发展，遥操作技术所反馈回的力不再是在虚拟空间中所模拟出的模拟力。而是末端执行器所接触到的、实时变化的真实力，由多种传感器所检测，经过不同控制算法计算变换后，传递给手控器的电机，使操作者体验到模拟出的有大小有方向的力。2011 年，日本核泄漏事故，美国原子能机构所派出的 Warrior 机器人进入核泄露区
图 1.2 力觉临场感遥操作机器人仿真系统Fig. 1.2 Simulation system of force telepresence teleoperation robot随着多维力传感器技术的发展，遥操作技术所反馈回的力不再是在虚拟空间中所模的模拟力。而是末端执行器所接触到的、实时变化的真实力，由多种传感器所检测，不同控制算法计算变换后，传递给手控器的电机，使操作者体验到模拟出的有大小向的力。2011 年，日本核泄漏事故，美国原子能机构所派出的 Warrior 机器人进入核泄露区如图 1.3（a）所示。Warrior 机器人机械臂为多自由度机械臂，机械臂与其底座的运构采用不同的遥控器进行独立控制，机械臂端部的爪部装有多种传感器，可以将现急处置工作时，所遇到的不同受力情况时时传递给操控者。2015 年，由 Toshiba 所的蝎型机器人进入福岛反应堆，完成侦查检测任务。机器人整体外观为 U 型，其尾一个三自由度机械手。通过遥操作技术可以完成巷道检查，巡视窄小地段，清除小弃或危险物等任务[15]。如图 1.3（b）所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁齿轮啮合型双转子电机建模及控制器设计[J]. 曹家勇,姚淳哲,王镜森,任超. 机械传动. 2018(02)
[2]Tracking Control for a Cushion Robot Based on Fuzzy Path Planning With Safe Angular Velocity[J]. Ping Sun,Zhuang Yu. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(04)
[3]磁齿轮啮合型电机齿槽转矩影响因素分析[J]. 任超,曹家勇,梁庆华,代欣,张婧茹. 机械科学与技术. 2016(11)
[4]基于模糊自适应阻抗控制的机器人接触力跟踪[J]. 刘智光,于菲,张靓,李铁军,安占法. 工程设计学报. 2015(06)
[5]人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究[J]. 宋爱国. 科技导报. 2015(23)
[6]基于Remote Center Compliance理论的柔顺导向结构研究[J]. 吴筑晖,刘建安,沈光友. 贵州电力技术. 2015(01)
[7]基于打磨机器人的力/位混合控制策略研究[J]. 张庆伟,韩利利,徐方,贾凯,邹风山. 化工自动化及仪表. 2012(07)
[8]力觉临场感遥操作机器人技术研究进展[J]. 宋爱国. 机械制造与自动化. 2012(01)
[9]Simulink和SimMechanics环境下并联机器人动力学建模与分析[J]. 王英波,黄其涛,郑书涛,韩俊伟,许宏光. 哈尔滨工程大学学报. 2012(01)
[10]RCC柔顺手腕的应用概述[J]. 刘靖,陶学恒,李玉光. 机电产品开发与创新. 2011(02)
博士论文
[1]双臂机器人的控制系统建立及阻抗控制研究[D]. 周扬.哈尔滨工业大学 2014
[2]机器人智能修磨方法研究[D]. 吕洪波.清华大学 2011
[3]不确定环境下机器人柔顺控制及可视化仿真的研究[D]. 王宪伦.山东大学 2006
[4]基于增强现实的遥操作关键技术研究[D]. 熊友军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]遥操作机器人的力觉再现技术研究[D]. 徐亮.西南科技大学 2018
[2]通用力反馈设备的自适应阻抗控制仿真研究[D]. 温彬彬.北京交通大学 2017
[3]基于力反馈的打磨机器人控制系统研究[D]. 刘志恒.哈尔滨工业大学 2017
[4]机器人磨削系统控制技术研究[D]. 缪新.南京航空航天大学 2015
[5]机器人自动化拋光系统关键技术的研究[D]. 冯海涛.浙江大学 2015
[6]机器人柔顺控制算法研究[D]. 崔亮.哈尔滨工程大学 2013
[7]双边遥操作系统设计和性能优化研究[D]. 李磊.国防科学技术大学 2011
[8]基于力反馈的机器人遥操作系统研究[D]. 杨立颖.华南理工大学 2011
[9]面向外科手术的力反馈型遥操作主手研究[D]. 李长军.哈尔滨工业大学 2010
[10]机器人遥操作中关键技术的研究[D]. 尹继超.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：2908399
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Goertz开发的主从控制机器人Fig.1.1Master-slavecontrolrobotdevelopedbyGoertz之后的三十多年时间里，遥操作技术的发展都是将视觉作为唯一的反馈信息，并在
图 1.2 力觉临场感遥操作机器人仿真系统Fig. 1.2 Simulation system of force telepresence teleoperation robot随着多维力传感器技术的发展，遥操作技术所反馈回的力不再是在虚拟空间中所模拟出的模拟力。而是末端执行器所接触到的、实时变化的真实力，由多种传感器所检测，经过不同控制算法计算变换后，传递给手控器的电机，使操作者体验到模拟出的有大小有方向的力。2011 年，日本核泄漏事故，美国原子能机构所派出的 Warrior 机器人进入核泄露区
图 1.2 力觉临场感遥操作机器人仿真系统Fig. 1.2 Simulation system of force telepresence teleoperation robot随着多维力传感器技术的发展，遥操作技术所反馈回的力不再是在虚拟空间中所模的模拟力。而是末端执行器所接触到的、实时变化的真实力，由多种传感器所检测，不同控制算法计算变换后，传递给手控器的电机，使操作者体验到模拟出的有大小向的力。2011 年，日本核泄漏事故，美国原子能机构所派出的 Warrior 机器人进入核泄露区如图 1.3（a）所示。Warrior 机器人机械臂为多自由度机械臂，机械臂与其底座的运构采用不同的遥控器进行独立控制，机械臂端部的爪部装有多种传感器，可以将现急处置工作时，所遇到的不同受力情况时时传递给操控者。2015 年，由 Toshiba 所的蝎型机器人进入福岛反应堆，完成侦查检测任务。机器人整体外观为 U 型，其尾一个三自由度机械手。通过遥操作技术可以完成巷道检查，巡视窄小地段，清除小弃或危险物等任务[15]。如图 1.3（b）所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁齿轮啮合型双转子电机建模及控制器设计[J]. 曹家勇,姚淳哲,王镜森,任超. 机械传动. 2018(02)
[2]Tracking Control for a Cushion Robot Based on Fuzzy Path Planning With Safe Angular Velocity[J]. Ping Sun,Zhuang Yu. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(04)
[3]磁齿轮啮合型电机齿槽转矩影响因素分析[J]. 任超,曹家勇,梁庆华,代欣,张婧茹. 机械科学与技术. 2016(11)
[4]基于模糊自适应阻抗控制的机器人接触力跟踪[J]. 刘智光,于菲,张靓,李铁军,安占法. 工程设计学报. 2015(06)
[5]人机交互力觉临场感遥操作机器人技术研究[J]. 宋爱国. 科技导报. 2015(23)
[6]基于Remote Center Compliance理论的柔顺导向结构研究[J]. 吴筑晖,刘建安,沈光友. 贵州电力技术. 2015(01)
[7]基于打磨机器人的力/位混合控制策略研究[J]. 张庆伟,韩利利,徐方,贾凯,邹风山. 化工自动化及仪表. 2012(07)
[8]力觉临场感遥操作机器人技术研究进展[J]. 宋爱国. 机械制造与自动化. 2012(01)
[9]Simulink和SimMechanics环境下并联机器人动力学建模与分析[J]. 王英波,黄其涛,郑书涛,韩俊伟,许宏光. 哈尔滨工程大学学报. 2012(01)
[10]RCC柔顺手腕的应用概述[J]. 刘靖,陶学恒,李玉光. 机电产品开发与创新. 2011(02)
博士论文
[1]双臂机器人的控制系统建立及阻抗控制研究[D]. 周扬.哈尔滨工业大学 2014
[2]机器人智能修磨方法研究[D]. 吕洪波.清华大学 2011
[3]不确定环境下机器人柔顺控制及可视化仿真的研究[D]. 王宪伦.山东大学 2006
[4]基于增强现实的遥操作关键技术研究[D]. 熊友军.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]遥操作机器人的力觉再现技术研究[D]. 徐亮.西南科技大学 2018
[2]通用力反馈设备的自适应阻抗控制仿真研究[D]. 温彬彬.北京交通大学 2017
[3]基于力反馈的打磨机器人控制系统研究[D]. 刘志恒.哈尔滨工业大学 2017
[4]机器人磨削系统控制技术研究[D]. 缪新.南京航空航天大学 2015
[5]机器人自动化拋光系统关键技术的研究[D]. 冯海涛.浙江大学 2015
[6]机器人柔顺控制算法研究[D]. 崔亮.哈尔滨工程大学 2013
[7]双边遥操作系统设计和性能优化研究[D]. 李磊.国防科学技术大学 2011
[8]基于力反馈的机器人遥操作系统研究[D]. 杨立颖.华南理工大学 2011
[9]面向外科手术的力反馈型遥操作主手研究[D]. 李长军.哈尔滨工业大学 2010
[10]机器人遥操作中关键技术的研究[D]. 尹继超.哈尔滨工程大学 2010
本文编号：2908399
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