摘要：欠驱动两自由度机器人Pendubot因其高度非线性和强耦合性,成为欠驱动机器人的研究热点,通常用于研究及验证非线性控制算法。根据Pendubot的机械结构及工作原理建立动力学模型,以该模型作为研究对象设计了PID鲁棒控制器,利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性,利用MATLAB/simulink进行仿真,仿真结果表明基于PID控制器设计的Pendubot机器人系统,其驱动关节和欠驱动关节能够很好地跟踪理想位置曲线和理想速度曲线,具有良好的跟踪性能。

摘要：讨论了欠驱动两杆机器人控制中存在的控制器切换问题并将其归纳为一类优化问题,提出了一种优化切换姿态并保证全局稳定的控制器设计方案。在系统全局稳定的条件下,将对欠驱动关节的控制能力作为优化目标。采用基于弱控制Lya-punov函数的方法设计摆起控制器;利用线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)方法设计平衡控制器;使用控制器切换环节实现控制器的最优切换,其中控制器切换环节的设计借助平衡控制器吸引域的概念和遗传算法来实现。仿真实验中,应用该方法得到的控制器不仅能实现控制目标,还能使系统具有更强的抗干扰能力,并缩短18.8%的控制时间。

摘要：为解决Acrobot等一类欠驱动机器人依靠励振与其他控制方法相结合不能实现可靠抓握目标杆运动控制的问题.提出欠驱动机器人大阻尼非完整约束概念,研究稳定抓握目标杆的控制策略与方法.设计专用于此类机器人的手爪,该手爪可抓紧支撑杆构成大阻尼非完整约束状态;提出利用快速摇起阶段的励振控制与大阻尼状态下退转反馈控制相结合实现欠驱动机器人稳定抓握目标杆的控制策略,并进行控制器设计;利用ADAMS与MATLAB软件建立三自由度欠驱动机器人联合仿真控制系统模型.仿真结果表明,该方法可实现可靠的抓握目标杆运动控制,验证了该机器人各关节的驱动能力以及所提出控制策略的有效性.

摘要：基于模糊控制理论,研究水平运动的4自由度欠驱动机器人位置和姿态控制问题。平面4自由度欠驱动机器人是具有冗余度和欠驱动双重特征的复杂二阶非完整系统,利用主动关节和被动关节加速度之间的耦合作用控制被动关节的运动,同时实现机械臂末端的轨迹跟踪和末杆的姿态控制。根据分层控制思想,提出双模态模糊PID复合控制算法,针对两个子任务分别设计控制器。通过Matlab和ADAMS的联合仿真验证算法的有效性,在基于可编程多轴运动控制卡的试验台上实现平面4自由度欠驱动机器人的位置和姿态控制试验。仿真和试验结果表明,所设计的模糊PID复合控制器对平面4自由度欠驱动机器人末杆的位置和姿态控制是可行、有效的。

摘要：基于模糊控制理论,研究2R欠驱动机器人关节的位置控制问题。在被动关节附加电磁制动器以控制关节间的耦合状态。根据电磁制动器的工作状态,将欠驱动机器人的位置控制分为两个阶段。第一阶段,制动器解锁,利用被动关节加速度与驱动关节转矩间的动力学耦合效应,间接控制被动关节沿预定轨迹运动到预定位置,同时总结模糊控制规则,设计用于控制被动关节运动的模糊控制器。第二阶段,制动器锁定,然后驱动关节运动到预定位置。设计并搭建了基于可编程多轴运动控制卡的试验控制系统。最后通过试验成功实现2R欠驱动机器人关节的位置控制。试验数据表明,模糊控制方法对于机器人被动关节具有较高的位置控制精度,鲁棒性良好,并且不依赖于机器人动力学模型,实时控制的计算量小,体现出智能控制的优越性。

摘要：欠驱动机器人是指控制输入小于系统自由度的机器人,具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点,目前已引起学者们的广泛关注。重点介绍了欠驱动机械臂在动力学建模、动力学特性、可控性分析、轨迹控制和系统的稳定性、鲁棒性研究等方面的发展现状,并对欠驱动机器人的研究方向进行了展望。

摘要：针对在第2关节和第3关节仅有两个驱动器的PAA(passive-active-active)型欠驱动三连杆机器人,提出一种基于力矩变换的鲁棒镇定控制方法.首先对第3关节的控制输入引入一种与第2关节控制输入和机器人状态相关的力矩变换,以消除第3关节控制输入对系统的影响,将机器人动力学方程化为更简单的形式,然后基于能量进行摇起控制设计.在平衡区,将机器人第1连杆和第2连杆的角速度看成一种不确定性,得到机器人在不稳定平衡点附近的不确定模型;然后基于线性矩阵不等式推导鲁棒镇定状态反馈控制律,达到较大范围的平衡控制.仿真结果表明,该控制方法具有稳定时间短和控制力矩小等优点.

摘要：对平面3R欠驱动机器人的轨迹跟踪控制问题进行了研究,该机器人有两个驱动关节和一个自由关节。利用拉格朗日方程建立了该机器人的动力学模型。依据该动力学模型,分析了该类机器人的特点,并设计了一种模糊控制方法。控制系统根据模糊逻辑控制器输出量得到主动关节的控制力矩。利用主动关节和被动关节之间的动力学耦合作用,控制被动关节,以实现机器人末端的直线轨迹跟踪任务。采用该控制方法,对控制过程进行了数值仿真,结果表明该方法具有可行性。

摘要：欠驱动机器人是指独立控制输入量少于系统自由度的一类机器人,具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点,目前已引起学者们的广泛关注。介绍了欠驱动机器人控制器设计的六类策略,分析了各类策略的应用及效果。如何将鲁棒控制与其它控制策略相结合,开发出更实用、性能更优越的控制策略,有待于进一步研究。

摘要：对水平运动的3R欠驱动机器人轨迹跟踪控制问题进行了研究。设计了Mamdani型模糊控制器和一种复合型Fuzzy-PID控制器,利用主、被动关节的动力学耦合规律实现对末端点的轨迹跟踪控制。复合控制器设有两个模态,当误差大于所设阀值时采用Mamdani型模糊控制以获得较高的瞬态性能,当误差小于所设阀值时采用PID控制以获得较高的稳态性能。在ADAMS中建立欠驱动机器人的虚拟样机模型,在MATLAB中建立复合型模糊控制系统,通过二者的联合仿真进行验证。结果表明:和Mamdani型模糊控制相比,复合型Fuzzy-PID控制器消除了系统的稳态误差,提高了轨迹跟踪的控制精度。