摘要：双柔性机械臂由柔性关节和变长度的柔性负载组成,会同时受到柔性、摩擦和参数时变的影响,在运动过程中,它会出现振动的现象,导致末端执行器的跟踪精度降低。本文采用基于干扰观测器的模糊整定PI策略控制双柔性机械臂伺服系统的输出转速,通过控制柔性负载的转速波动间接抑制机械臂的振动。根据假设模态法和拉格朗日原理建立了考虑变形的双柔性机械臂伺服系统的动力学方程。根据鲁棒稳定性理论设计干扰观测器中的低通滤波器,使干扰观测器同时满足控制器参数时变和受控对象参数摄动的稳定性。通过数值仿真分析和双柔性机械臂伺服系统控制实验,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,本文提出的控制策略可以更好地消除参数时变和柔性对于输出转速的影响,提高末端执行器的控制精度。

摘要：柔性机械臂系统是一类具有强耦合性的高阶非线性系统,动力学模型中通常包含一定的结构不确定性。针对结构不确定性所导致的轨迹跟踪控制复杂问题,提出一种基于RBF神经网络的自适应反演控制方法。首先分离出系统的已知信息部分和未知信息部分;而后通过反演法设计系统的轨迹跟踪控制器;再采用RBF神经网络对系统模型中的未知信息和虚拟控制量导数进行近似,设计基于RBF神经网络的自适应控制律,并通过Lyapunov理论证明了系统的稳定性。最后通过数值仿并与传统PD控制进行对比,结果表明该方法轨迹跟踪性能更优,跟踪精度提高了80%以上,证明了控制方法的有效性。

摘要：相比于刚性机械臂,柔性机械臂因其结构及材料具有抗弯曲、刚度较低的特性,会产生信号延迟。目前,描述柔性机械臂控制大多基于时域信号分析建立,而时域分析模型忽略了控制与传感信号之间产生的不同高阶模态特征,导致二者存在时间滞后差。设计一种控制-传感信号时滞补偿下柔性机械臂控制方法。采用奇异谱分析对经过去噪处理的控制信号进行时频分解,以获得控制信号在时频域上的分布情况。使用Hilbert-Huang变换方法对传感信号进行频域变换,获取传感信号在频率空间上时间和幅值的变化规律。将控制-传感信号同步压缩后,生成替代数据边际谱,根据对边际谱生成信号的统计规律和非平稳数据辨别,完成控制-传感信号的延迟补偿,优化柔性机械臂的控制过程。实验结果表明:该方法的控制信号与传感信号延迟的很小,同时柔性机械臂的运动范围在正常范围之内。这些结果表明该方法具有良好的柔性机械臂控制效果。

摘要：柔性臂的研究涉及仿生学、材料力学、机械结构设计与制造、智能感知与控制和人工智能等领域,是一门交叉融合性较高的研究学科。和刚性机械臂相比,柔性臂由软材料或超弹性材料制作而成,具有制造方式简单、人机交互安全、高功率密度比和无限自由度等特点,在复杂地形探险、医疗手术操作以及对目标的无损伤捕获等方面具有很大的应用潜力。由于柔性臂存在大变形、高度非线性以及刚度较低等问题,所以如何实现对柔性臂的精准数学建模、结构创新制造、灵巧操作以及输出力的有效提升是目前需要重点解决的问题。本文从柔性臂的仿生学机理、工艺制作方法、驱动方式、建模方法以及变刚度方式等方面对柔性臂的研究现状进行综述,最后对柔性臂的关键研究技术进行归纳、对发展趋势进行了预测。

摘要：针对具有输入饱和、模型不确定以及外部扰动的柔性关节机械臂系统,提出一种自抗扰预设定有限时间跟踪控制的方法。该方法通过引入性能函数,将机械臂系统的跟踪误差限制在预定的边界,并通过一阶动态系统来逼近输入饱和函数,利用扩张状态观测器估计不确定性的未知函数,利用跟踪微分器获得虚拟控制信号来避免微分爆炸。控制器设计保证机械臂系统的跟踪误差在指定的有限时间内收敛,闭环系统所有信号一致有界。采用自抗扰策略使控制器具有很强的抗干扰性,然后利用MATLAB软件仿真验证了该控制方法的合理性。

摘要：为了有效调控机械臂运动幅度,避免柔性机械臂实际运动轨迹与目标轨迹发生较大的偏差,设计一种基于分散控制系统(DCS)-惯性权重组合的柔性机械臂运动轨迹控制系统,它是一个集合了计算机、通信、显示和控制的计算机系统,该系统由过程控制和过程监控。通过DCS算法控制监测对象行为幅度并计算柔性机械臂惯性权重,利用DCS-惯性权重组合求解素数控制指标的具体数值,实现了对柔性机械臂运动轨迹控制系统的软件设计。实验结果表明,DCS-惯性权重组合算法作用下的机械臂末端坐标在横轴、纵轴、空间轴方向上的运动幅值均可以被控制在10个单位长度之内,并且在0.52 s内进入机械臂运动轨迹最佳控制状态,运动轨迹差值最大仅为0.01 rad,验证了该系统具备可行性和有效性。

摘要：本文构建一个气动肌肉柔性机械臂的模型。首先建立刚性机械臂模型,并进行柔性化处理,然后设计机械臂关节角度传统PID控制器、机械臂关节角度比例微分控制器、基于模糊理论的机械臂关节角度PID控制器,以控制五个关节的角度最终实现机械臂末端位姿控制。仿真实验的结果表明,该模型的控制误差在0.3度以内,基本达到了设计要求。

摘要：在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。在实际工程应用中,柔性机械臂末端的负载质量通常是变化的,基于确定模型设计的控制器在末端负载发生变化或系统参数不确定时就有可能会使系统运动的性能受到影响。本文以末端带有可变负载、关节转动惯量未知的柔性机械臂作为研究对象,提出了一种自适应边界控制律,解决系统部分参数未知情况下的角度规划及振动抑制等问题。为实现机械臂的精准操作,利用一种特殊的Barrier Lyapunov函数,实现系统的输出状态约束。最后,通过理论分析验证了所提出的自适应控制律的有效性。

摘要：【目的】常规的柔性机械臂姿态自动检测方法,检测错误次数多,精度较低,需要设计一种全新的农业纸带栽种机械的柔性机械臂姿态自动检测方法。【方法】该方法使用姿态传感器作为数据采集装置,采集农业纸带栽种机械的柔性机械臂姿态数据。结合数据建立相应的姿态图像坐标系,根据柔性机械臂姿态在图像中的随动效应,计算出农业纸带栽种机械的柔性机械臂姿态自转角。根据编码器实测的角度,姿态角度传感器实测角度,求出柔性机械臂末端在竖直方向的高度,进而计算出姿态变化过程中柔性机械臂末端变形量。利用柔性机械臂姿态自转角和柔性机械臂末端变形量之间的相关性,求出待检柔性机械臂姿态的位置信息,进而实现了农业纸带栽种机械的柔性机械臂姿态自动检测。【结果】该方法的错误次数均值仅为5.25次,平均错误次数小于6,而对比方法达到了10次以上,相较于对比方法,该方法的柔性机械臂姿态检测错误次数降低了4次以上。【结论】设计的农业纸带栽种机械的柔性机械臂姿态自动检测方法有效降低了错误次数,检测方法精度高,检测效果较好,具备一定的应用价值。

摘要：探讨了具有动态不确定性的柔性机械臂故障补偿问题。由于系统的机械设备出现老化、磨损或维修过程出现操作不当,会导致执行器部分失效或卡死,但在执行器故障期间与故障相关的参数难以测量。若系统发生执行器故障,可能会对系统的稳定性造成影响,甚至会使系统出现不稳定的情况。使用自适应控制方法,处理存在未知模式的执行器故障以及参数故障的情况,保证系统快速补偿达到稳态状态。并且,通过使用模糊逻辑系统处理未知的非线性函数,并结合一类光滑函数作为控制器设计,保证系统跟踪误差收敛到指定的性能区间。仿真实验中,以单连杆柔性机械臂控制的故障补偿为例,证明了本文所提控制方案的有效性。