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双机械手对称协调力／位混合控制──模型、控制算法与实现

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自动化学报 1996年第4期22卷 418-427页

作者：陈国栋常文森张彭陈璟国防科技大学自动控制系

该文研究双手协调运动和力控制方法．基于一组面向对象的广义运动和力向量的定义，考虑对象动力学，建立了面向对象的双手对称协调运动方程，该运动方程显式地表示了对象的运动、内力及环境接触力与双手关节力矩间的关系．据此设计出广... 详细信息

该文研究双手协调运动和力控制方法．基于一组面向对象的广义运动和力向量的定义，考虑对象动力学，建立了面向对象的双手对称协调运动方程，该运动方程显式地表示了对象的运动、内力及环境接触力与双手关节力矩间的关系．据此设计出广义工作空间一级的双手对称协调力／位混合控制算法，并解决了算法的分解与并行实现问题．在两台ＰＵＭＡ５６２机械手上进行的实验表明，本文研究的方法，可以在双手协调运动过程中实现对被操作对象的运动、内力和环境接触力的混合控制．

关键词：机械手算法力/位混合控制

基于遗传算法的双臂机器人模糊力／位混合控制

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机器人 2008年第4期30卷 318-325,332页

作者：周军丁希仑北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

近年来,适用于空间站操作的冗余度双臂机器人系统技术研究得到了较多的重视.结合已有的研究基础和研究条件,本文开展了面向空间舱内作业的冗余度双臂机器人协调控制应用研究.针对双臂机器人协调操作过程中的受力问题,提出了一种基于遗... 详细信息

近年来,适用于空间站操作的冗余度双臂机器人系统技术研究得到了较多的重视.结合已有的研究基础和研究条件,本文开展了面向空间舱内作业的冗余度双臂机器人协调控制应用研究.针对双臂机器人协调操作过程中的受力问题,提出了一种基于遗传算法的双臂机器人模糊力/位混合控制策略.该方法把机器人末端的力误差通过模糊控制转变为机器人位置控制器的修正值,在不改变机器人原有位置控制器的前提下,实现力/位混合控制.利用遗传算法离线优化模糊控制规则,为了提高遗传算法的性能,总体交叉概率和变异概率都采用了自适应控制策略.最后,以冗余度双臂机器人合力协调搬箱为例,进行了力跟踪的三维仿真和实验,验证了所提出控制策略的有效性和可靠性.

关键词：双臂机器人力/位混合控制遗传算法适应度变异概率

在未知环境下面向位控机器人的力/位混合控制

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煤炭学报 2007年第6期32卷 657-660页

作者：李二超李炜兰州理工大学电气与信息工程学院甘肃兰州730050

提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考... 详细信息

提出了一种面向位控机器人的力/位混合控制策略.通过力反馈信息对未知环境约束进行估计获得位控和力控方向,根据位控和力控方向对机器人终端的运动轨迹进行规划,并采用阻抗控制规律以使机器人获得较好的柔顺性.在该算法中应用一个参考比例因子调节参考轨迹,根据反馈的接触力信息通过模糊推理确定参考比例因子的大小,从而使生成的参考轨迹适应未知环境刚度的变化.仿真试验表明,该策略具有较高的力控制精度和表面跟踪能力,增强了对接触环境参数变化的鲁棒性.

关键词：未知环境力/位混合控制阻抗控制模糊控制

在未知环境下基于模糊预测的力/位混合控制方法

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东北大学学报（自然科学版） 2005年第12期26卷 1181-1184页

作者：王磊柳洪义王菲东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

针对机器人在形状未知的接触环境表面上进行柔顺力控制的问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种模糊预测算法.此算法利用机械手末端与环境已产生的接触轨迹和运动方向,通过三种预测因子(满意度因子,曲率适应因子,参考比例因子),预... 详细信息

针对机器人在形状未知的接触环境表面上进行柔顺力控制的问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种模糊预测算法.此算法利用机械手末端与环境已产生的接触轨迹和运动方向,通过三种预测因子(满意度因子,曲率适应因子,参考比例因子),预测并调整未来采样时刻的力/位混合控制模型中的期望轨迹.每次预测时首先对以前的预测进行评估,同时考虑环境曲率和刚度变化的特点.此预测算法还可以应用于阻抗控制模型中.仿真证明,这种方法可以在不同的控制模型中取得较好的力控制效果,对未知环境的变化具有较强的适应能力.

关键词：机器人阻抗控制力/位混合控制模糊预测未知环境预测因子

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基于智能预测的力/位混合控制方法

东北大学学报（自然科学版） 2006年第12期27卷 1365-1368页

作者：柳洪义王磊王菲东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004 沈阳理工大学CAD/CAM技术研究与开发中心辽宁沈阳110168

针对机器人在形状未知接触环境表面上进行柔顺力控制问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种智能预测算法,此算法通过三种预测因子预测并调整未来采样时刻的力/位混合控制模型中的期望轨迹,并考虑环境曲率和刚度变化的特点.为了验证... 详细信息

针对机器人在形状未知接触环境表面上进行柔顺力控制问题,在传统的力/位混合控制模型中采用一种智能预测算法,此算法通过三种预测因子预测并调整未来采样时刻的力/位混合控制模型中的期望轨迹,并考虑环境曲率和刚度变化的特点.为了验证预测算法的有效性,构建了开放式的机器人力控制系统,在不同期望力、不同跟踪速度下对非规则受限表面进行了力控制实验研究,分析了受限系统中未知环境参数对接触力的影响.实验结果证明该方法对未知接触环境的变化具有较强的适应能力.在实验条件下,稳定状态下的力控制误差可以控制在3%之内.

关键词：机器人力/位混合控制智能预测未知环境模糊控制

基于被动柔顺的机器人抛磨力/位混合控制方法

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机器人 2017年第6期39卷 776-785,794页

作者：黄婷孙立宁王振华禹鑫燚陈国栋苏州大学机器人与微系统研究中心江苏苏州215021 浙江工业大学信息工程学院浙江杭州310023

为了实现抛磨系统机器人末端的位置控制和接触力控制,提出一种基于被动柔顺装置的机器人抛磨系统力/位混合控制策略.在机器人末端安装一个柔顺装置实现对工具末端力控制和位置控制的解耦.柔顺装置一端安装于机器人末端,另一端连接抛磨工... 详细信息

为了实现抛磨系统机器人末端的位置控制和接触力控制,提出一种基于被动柔顺装置的机器人抛磨系统力/位混合控制策略.在机器人末端安装一个柔顺装置实现对工具末端力控制和位置控制的解耦.柔顺装置一端安装于机器人末端,另一端连接抛磨工具.机器人控制器控制机器人末端位姿,间接对工具末端位姿进行控制和补偿,柔顺装置控制器直接控制工具与工件的接触力.经过建模分析,采用非线性PD(比例-微分)控制提高了柔顺装置的动态调节性能.仿真结果证明该方法可以对目标轨迹进行跟踪与补偿,并实现期望力的快速调节.非线性PD控制将柔顺装置受干扰后恢复稳定的调节时间由220 ms提高到60 ms.实验进一步验证了仿真结果,并通过对航空叶片进行打磨与抛光获得了良好的表面质量.结果表明提出的控制方法是切实可行的.

关键词：机器人抛磨被动柔顺力/位混合控制位姿补偿非线性PD控制

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主被动踝关节假肢力/位混合控制研究

华东理工大学学报（自然科学版） 2018年第2期44卷 283-288页

作者：吕荣安曹恒朱钧陈志青华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

为了满足小腿截肢患者的运动需求,根据踝关节在人体步态周期中的生物力学特性,结合已有的研究基础和实验条件,研制了第一代主被动混合驱动的踝关节假肢样机。通过对样机仿生运动的分析和运动模型的建立,提出了一种基于有限状态机的力/... 详细信息

为了满足小腿截肢患者的运动需求,根据踝关节在人体步态周期中的生物力学特性,结合已有的研究基础和实验条件,研制了第一代主被动混合驱动的踝关节假肢样机。通过对样机仿生运动的分析和运动模型的建立,提出了一种基于有限状态机的力/位混合伺服控制系统,采用PID和模糊PID两种控制算法对假肢运动进行Matlab仿真和角度控制实验。实验结果表明,该假肢样机可以得到类似人体运动的踝关节角度-力矩曲线,并且模糊PID算法控制输出的曲线更加符合人体特性,从而验证了样机设计的合理性和控制方案的可行性,为进一步实现样机的应用提供了依据。

关键词：踝关节假肢串联弹簧执行器有限状态机力/位混合控制模糊PID

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曲面零件抛光机器人的力/位混合控制方法

系统仿真学报 2020年第5期32卷 817-825页

作者：丁毓峰闵新普武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器... 详细信息

提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器人沿曲面法矢量方向修正运动轨迹间接地实现刀具和曲面间接触力的控制。研究表明安装不同抛光刀具的机器人抛光系统具有不同的系统刚度,为了保证系统刚度不同的抛光系统具有较好的接触力跟踪性能,提出了自适应PI控制算法,对抛光系统刚度进行评估和PI参数的调整。仿真和实验结果表明该方法可以很好地实现曲面零件的抛光。

关键词：工业机器人抛光力/位混合控制曲面零件仿真

一种平面四索并联机器人的力/位混合控制研究

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机械科学与技术 2024年

作者：洪振宇孙芳良林健高轩张志旭中国民航大学航空工程学院

针对柔索牵引并联机器人在启停、变向、加减速运行过程中，存在柔索和末端执行器抖动不稳定的问题。采用S型速度曲线规划方法对机器人的运行轨迹进行规划，采用索力最小方差优化方法对柔索的张力进行优化。基于机器人运动学和动力学模... 详细信息

针对柔索牵引并联机器人在启停、变向、加减速运行过程中，存在柔索和末端执行器抖动不稳定的问题。采用S型速度曲线规划方法对机器人的运行轨迹进行规划，采用索力最小方差优化方法对柔索的张力进行优化。基于机器人运动学和动力学模型，设计一种由索长PD前馈闭环控制器和主动张力开环控制器构成的力/位混合控制系统，采用现场试凑法，调节控制参数。对控制系统进行仿真分析和实验研究，结果表明，在S型速度曲线规划和索力最小方差优化基础上设计的力/位混合控制策略控制效果良好，有效提高了机器人的轨迹跟踪性能和运行稳定性。

关键词：柔索牵引并联机器人 S型速度曲线索力最小方差力/位混合控制