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Improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator using a sliding observer 被引量:4
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作者 Farooq M Wang Daobo Dar N. U 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2009年第1期146-158,共13页
An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For s... An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For systematic reasons the controller is designed taking into consideration the rigid link subsystems and the flexible joints. The proposed control system satisfies the stability of the two subsystems and copes with the uncertainty of robot dynamics. A sliding observer is designed to estimate the time derivative of the torque applied as input to the rigid part of the robot. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and the environment. Finally simulation and experimental results are given, to demonstrate the effectiveness of the proposed controller. 展开更多
关键词 force control sliding control Lyapunov stability robot end effector friction force.
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名优茶采摘机器人关键技术研究现状与发展趋势
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作者 杨金鹏 马瑞峻 +3 位作者 甄文斌 齐龙 唐劲驰 马锐军 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第2期148-156,共9页
茶青采收是茶叶生产过程中劳动最密集、成本最高的环节,推进采茶机械化对茶产业提质增效具有重要意义。目前,大宗茶已实现机械化采收,而名优茶采收仍主要依赖人工,面临劳动力短缺与采摘需求增长的矛盾。尽管已成功研制出多种名优茶采摘... 茶青采收是茶叶生产过程中劳动最密集、成本最高的环节,推进采茶机械化对茶产业提质增效具有重要意义。目前,大宗茶已实现机械化采收,而名优茶采收仍主要依赖人工,面临劳动力短缺与采摘需求增长的矛盾。尽管已成功研制出多种名优茶采摘机器人样机,但其在复杂自然环境下的适应性、采摘效率及智能化水平仍有不足,难以实现规模化作业。综述名优茶采摘机器人的研究进展与应用现状,分析基于图像处理、机器学习和深度学习的茶青识别与采摘点定位关键技术,并总结归纳利用末端执行器分离茶青的主要方法。针对当前采摘机器人存在的技术瓶颈,未来应聚焦于农机农艺融合、视觉算法优化、智能装备创新及采摘质量提升等方面,推动茶叶采摘机器人向高效、低损、实用化方向发展。 展开更多
关键词 茶叶采摘机器人 机器学习 视觉系统 末端执行器 名优茶
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基于自抗扰和模型预测的苹果采摘器柔性控制
3
作者 张宇鑫 郭玥 +2 位作者 高亚鹏 王琬婷 李海芳 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期37-47,共11页
针对苹果采摘任务中末端执行器主动柔性不足、控制精度较差的问题,该研究提出了一种采摘器力位混合控制方法。首先,基于3D打印技术设计了一款夹爪结构可调的柔性采摘器,以微型伺服电缸作为驱动机构,将连杆的平移运动转换为柔性夹爪的开... 针对苹果采摘任务中末端执行器主动柔性不足、控制精度较差的问题,该研究提出了一种采摘器力位混合控制方法。首先,基于3D打印技术设计了一款夹爪结构可调的柔性采摘器,以微型伺服电缸作为驱动机构,将连杆的平移运动转换为柔性夹爪的开合运动,为采摘器力/位混合控制提供了硬件支持;其次,将融合了位置速度解算模块和线性状态误差反馈模块的自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)与模型预测控制(model predictive control,MPC)结合作为采摘器的控制器,其中ADRC算法用于精准估计采摘器运行中存在的摩擦扰动并进行实时补偿,MPC算法通过多步预测机制优化ADRC控制策略,两者协同作用形成动态互补的控制架构;最后在现实场景中对控制策略进行验证,结果表明:该系统力跟踪响应时间达到0.85 s,接触力稳态建立时间为3.08 s,且动态力控误差能够稳定控制在±0.1 N的精度范围内。该研究成果为苹果采摘机器人柔性采摘提供了一种可行的技术方案。 展开更多
关键词 机器人 苹果 采摘 末端执行器 力位混合控制 自抗扰控制 模型预测控制
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休眠期枣树枝条切割特性试验研究
4
作者 马保建 陈棒棒 +2 位作者 李昆 陆佛生 蒋焕煜 《农机化研究》 北大核心 2026年第2期139-145,共7页
在休眠期枣树自动化修剪作业过程中,切割位置与切割角度对修剪机器人末端执行器的切割扭矩具有重要影响。为寻求最优的切割参数,基于测力传感器、惯性测量传感器、手动剪等搭建了枣树剪枝末端执行器,实时测量并记录切割过程中剪切力、... 在休眠期枣树自动化修剪作业过程中,切割位置与切割角度对修剪机器人末端执行器的切割扭矩具有重要影响。为寻求最优的切割参数,基于测力传感器、惯性测量传感器、手动剪等搭建了枣树剪枝末端执行器,实时测量并记录切割过程中剪切力、姿态和角度等数据。结合Minitab软件对数据进行分析,以线性模型、调整平方和等作为评价指标,建立切割位置与切割角度对刀具切割扭矩影响的模型,揭示切割位置、切割角度与切割扭矩之间的关系。试验结果表明:①相对于末端执行器0°直切枣树枝条时,30°斜切枝条的切割扭矩显著性更高,且两种角度下较小直径的枣树修剪枝所需切割扭矩差异并不显著;②相对于刀具与枣树枝条在刀具枢轴处接触,剪切枝条与刀具中心接触时末端执行器所需的切割扭矩更大,而当枣树枝条直径增大到12 mm以上时刀具接触点对切割扭矩的影响相对减弱。研究结果可为休眠期枣树修剪机器人末端执行器的设计与优化提供数据支撑。 展开更多
关键词 休眠期枣树 机器人修剪 切割特性 末端执行器
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国内柑橘采摘机器人研究进展
5
作者 赵邑新 李政远 +2 位作者 邱权 葛士垚 高勇 《中国农机化学报》 北大核心 2026年第2期138-147,共10页
柑橘是我国重要农产品之一。随着我国居民生活水平提高,柑橘消费量逐年增长,已成为我国产量第一的水果大类。然而,当前柑橘采摘极其依赖人工,给农民带来繁重劳动的同时,极大地增加生产成本。研发新的农业机械以部分甚至完全代替人工采摘... 柑橘是我国重要农产品之一。随着我国居民生活水平提高,柑橘消费量逐年增长,已成为我国产量第一的水果大类。然而,当前柑橘采摘极其依赖人工,给农民带来繁重劳动的同时,极大地增加生产成本。研发新的农业机械以部分甚至完全代替人工采摘,有利于降低农民工作强度和柑橘生产成本。根据我国柑橘产业发展现状,结合柑橘采摘机器人实际工况,介绍柑橘采摘机器人移动平台设计、果实识别定位算法和末端执行器设计的研究现状,重点分析当前机器人平台的移动性能和采摘性能、柑橘果实识别和定位算法性能、末端执行器设计特点和果实分离性能、机械臂路径规划算法性能等。同时,总结柑橘采摘机器人存在的局限性,并展望未来可能的发展趋势。柑橘采摘机器人面临的工况复杂,果园地形、果树栽培环境和果树生长情况具有多样性,对移动平台体积、重心、越野性能等指标提出挑战;柑橘多果重叠遮挡及树叶、枝条遮挡导致机器人视觉系统对果实的识别定位实时性较差、准确率降低;此外,当前柑橘采摘机器人成本仍较高。因此,需要推进柑橘种植的标准化、规范化,深入研究柑橘识别定位新算法,利用柑橘采摘机器人任务多样化与多机器人协同等方式,让机器人精准服务柑橘生产全过程,推进我国柑橘产业高质量发展。 展开更多
关键词 柑橘采摘机器人 机器人移动平台 机器视觉 末端执行器 路径规划
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苹果机械化采收技术与装备研究现状 被引量:1
6
作者 陈青 吴玄博 +3 位作者 殷程凯 郭自良 丁文芹 周宏平 《林业工程学报》 北大核心 2025年第3期13-24,共12页
苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证... 苹果作为重要的水果,以其较高的经济价值,成为农民增收的重要来源。然而,苹果在采收过程中存在劳动力短缺、采摘效率低下等问题,对苹果产业的发展构成了严峻挑战,因此,加强苹果机械化采收技术及配套装备的开发,对于提高收获效率和保证果品质量起着重要作用。在此背景下,首先综述了苹果振动式采收、采摘作业平台、采摘机器人3类机械化采收技术,并对目前国内外已商品化的采收设备进行概述。其中,分别探讨了苹果振动采收机械及减损技术进展,以及与种植模式相结合实现规模化收获的情况;梳理了国内外苹果采摘作业平台的差异化发展,分类总结了两种采摘作业平台的研究特点;介绍了苹果采摘机器人研究现状,归纳出国内多臂协同采摘机器人研发热点。在此基础上,根据国内对于鲜食苹果成熟度和品质的高度要求,以及目前农业智能化机器人的发展方向,详细阐述了苹果采摘机器人在果实识别、定位以及精准抓取方面所涉及的核心技术,旨在确保机器人准确无误地抓取识别选中的苹果。最后,分析了3类苹果采收机械现存的问题及未来发展方向,并进一步总结了农机与农艺结合、降低设备成本的整体研究趋势,以期为国内苹果机械化采收技术和装备研发提供借鉴。 展开更多
关键词 苹果采摘 振动式采收 采摘作业平台 采摘机器人 识别定位 末端执行器
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机器人末端执行器双重自动避障控制方法的研究
7
作者 范学慧 刘明明 《工业仪表与自动化装置》 2025年第5期76-81,共6页
机器人末端执行器的避障控制是确保机器人操作安全性和效率的关键组成部分。但是,在复杂动态作业环境中,机器人末端执行器在应对突发动态障碍物时反应滞后,易导致碰撞风险。因此,提出了一种机器人末端执行器双重自动避障控制方法。基于... 机器人末端执行器的避障控制是确保机器人操作安全性和效率的关键组成部分。但是,在复杂动态作业环境中,机器人末端执行器在应对突发动态障碍物时反应滞后,易导致碰撞风险。因此,提出了一种机器人末端执行器双重自动避障控制方法。基于末端执行器与基座坐标的位姿关系,使用标准DH参数法建模,求出机器人末端坐标系至基座坐标系的转移矩阵,获得末端执行器的位姿信息。根据动静态障碍物局部与全局坐标系,利用获得末端执行器的位姿信息,精确获得动静态障碍物与末端执行器的相对位置和速度信息,并结合表面积分定义累积移动安全范围,得出动静双重障碍物安全范围,为避障决策提供了准确的边界条件。通过加入避障速度系数,依据末端标志点与障碍物安全范围,调整避障反应强度,完成末端执行器双重自动避障控制。通过实验证明,所提方法能够实现双重自动避障控制,减少不必要的绕行和停顿,提高效率,确保设备安全。 展开更多
关键词 机器人末端执行器 转移矩阵 动静态障碍物 双重自动避障控制 避障系数
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铝合金焊缝恒力磨抛末端执行器控制系统研究
8
作者 朱延松 刘存宇 +2 位作者 汪鑫 汤超弘 杨香 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2025年第6期10-13,共4页
针对机器人恒力磨抛末端执行器控制算法存在精度较低,适应性较差等问题,提出了一种基于模糊比例-积分-微分(PID)算法的新型恒力磨抛控制算法,并采用该算法对铝合金焊缝进行了恒力磨抛加工实验研究,重点分析了磨抛加工参数对焊缝磨抛质... 针对机器人恒力磨抛末端执行器控制算法存在精度较低,适应性较差等问题,提出了一种基于模糊比例-积分-微分(PID)算法的新型恒力磨抛控制算法,并采用该算法对铝合金焊缝进行了恒力磨抛加工实验研究,重点分析了磨抛加工参数对焊缝磨抛质量的影响。研究结果表明,相对于模糊控制算法和自适应控制算法,模糊PID控制算法的铝合金焊接件磨抛表面质量最优,且发现在磨抛压力为30 N、砂纸目数为80目、进给速度为15 mm/s的参数条件下的磨抛表面粗糙度Ra值最小(Ra=1.794μm)。在此基础上,对不同算法的磨抛铝合金焊件的拉伸力学性能进行研究后发现:相比模糊控制算法(σb=173.86 MPa)和自适应控制算法(σb=179.05 MPa),模糊PID控制算法不仅可提高焊缝磨抛表面质量还可提高焊缝的抗拉强度σb(σb=182.15 MPa),提高约1.7%~4.7%。 展开更多
关键词 机器人磨抛 末端执行器 恒力控制 模糊PID控制
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芒果采摘机器人设计与试验 被引量:2
9
作者 黄进洋 尹成海 +3 位作者 娄开然 张斌 张慧明 付威 《石河子大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期152-159,共8页
芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv... 芒果为热带地区特色水果之一,芒果采收作业主要以人工为主,存在劳动强度大、成本高等问题,亟待开展芒果机械化采收技术研究。为了自动识别果实并完成采摘、收集工作,本研究基于芒果农艺生长信息设计了一种芒果采摘机器人,通过采用YOLOv5对芒果果实目标进行识别,结合深度相机D435i提供的深度信息获取采摘点的三维信息;设计了一种剪夹一体式的末端执行器,以有效降低芒果的机械损伤;基于ROS系统开发了芒果采摘机器人控制系统;在实验室环境下进行了测试试验。试验结果表明:芒果采摘机器人对果实识别的平均时间为30.41 ms,平均采摘时间为19.8 s,采摘率为90.8%,验证了采摘机器人的控制精度及稳定性。本研究为芒果采摘作业提供了技术支撑,有助于推动农业智能化发展。 展开更多
关键词 芒果采摘 机器人 末端执行器 控制系统
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欠驱动式茶叶采摘末端执行器优化设计与试验 被引量:2
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作者 林桂潮 郑晓鑫 +3 位作者 曾文勇 何子健 李汪珩 朱立学 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页
针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长... 针对名优茶采摘末端执行器作业成功率低的问题,对一款欠驱动式末端执行器进行优化设计。以英红九号为对象,对其嫩芽的物理和力学特性进行测定;分析末端执行器的结构及工作原理,根据末端执行器在初始、剪切和后抛等3个工作状态下的杆长几何关系建立多个等式和不等式约束条件,以杆长之和最小作为目标函数,运用信赖域寻优算法将总杆长缩短25.33%;对末端执行器进行静力学分析,解得所产生的剪切力为7.0 N,大于剪断茎秆所需的极限剪切力。对夹持位置、生长角度和一芽多叶等关键因素开展单因素试验,结果表明:当夹持位置为4~8 mm、生长角度为70°~90°、采摘对象为单芽或一芽一叶时,末端执行器作业效果达到最佳,成功率为93.30%~95.00%,平均采摘时间为0.64 s,均优于优化前末端执行器。优化后末端执行器作业成功率得到明显提高,体型明显减小。 展开更多
关键词 茶叶采摘机器人 末端执行器 欠驱动机构 优化设计 田间试验
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设施番茄采摘机器人末端执行器设计与试验 被引量:1
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作者 杨鑫宇 杨启志 +2 位作者 刘磊 钟霞 曲广一 《农机化研究》 北大核心 2025年第11期126-134,共9页
针对设施番茄采摘机器人末端执行器作业时存在采摘成功率不高、番茄夹损、枝叶遮挡等问题,设计了一款带有可伸缩吸盘的三爪设施番茄采摘机器人末端执行器。重点研究了该末端执行器的夹持特性,首先以设施粉太郎品种的番茄为研究对象,对... 针对设施番茄采摘机器人末端执行器作业时存在采摘成功率不高、番茄夹损、枝叶遮挡等问题,设计了一款带有可伸缩吸盘的三爪设施番茄采摘机器人末端执行器。重点研究了该末端执行器的夹持特性,首先以设施粉太郎品种的番茄为研究对象,对其力学特性进行试验研究,为末端执行器的设计和力学分析提供理论依据;然后,通过对番茄受力分析得出夹持力的范围,基于末端执行器夹爪运动学分析确定末端执行器各关节参数和运动学参数;最后,通过夹爪与番茄相互作用分析确定夹持番茄运动过程满足力学设计要求,通过ADAMS仿真验证末端执行器的运动学参数和力学参数,并进行实地试验。试验结果表明,单果采摘耗时约为5.4 s,采摘成功率可达88%,满足番茄机械化采摘的要求。 展开更多
关键词 设施番茄 采摘机器人 末端执行器 夹持力 运动学 仿真
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六自由度机器人末端位姿校准误差链路分析 被引量:1
12
作者 江文松 王妍 +3 位作者 罗哉 冯思琪 杨力 张鹏浩 《计测技术》 2025年第2期48-55,共8页
为研究校准误差对机器人末端定位精度的非线性影响,开展六自由度机器人末端位姿校准误差链路分析。采用修正的DH模型(Modified Denavit‐Hartenberg Model,MDH)约束条件建立六自由度机器人的运动学参数模型,分析末端位姿变换的空间几何... 为研究校准误差对机器人末端定位精度的非线性影响,开展六自由度机器人末端位姿校准误差链路分析。采用修正的DH模型(Modified Denavit‐Hartenberg Model,MDH)约束条件建立六自由度机器人的运动学参数模型,分析末端位姿变换的空间几何特征关系;分析机器人校准误差的来源,得到测量系统各坐标系之间的函数关系,构建机器人末端位姿校准误差传递链路模型。搭建六自由度机器人校准系统开展实验,结果表明:机器人末端校准误差主要来源包括连杆长度误差、关节偏移误差、关节扭转角误差和零位误差等,合成后的校准误差为2.66 mm;机器人末端x、y、z方向的相对不确定度分别为0.09%、0.37%、0.46%。研究成果为机器人末端精准定位控制提供了技术参考。 展开更多
关键词 几何量计量 机器人 末端定位 校准 误差链路分析
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末端位置表达下机器人执行器抓取力控制 被引量:1
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作者 褚含冰 张娴静 贾更新 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期302-307,共6页
机器人的末端执行器通常由多个关节和连杆组成,其位置和姿态涉及复杂的运动学。由于机器人工作空间的非线性特性、关节间的耦合效应等因素,精确计算末端执行器的位置变得非常复杂,导致机器人在动态环境中执行抓取动作时抓取力控制难度... 机器人的末端执行器通常由多个关节和连杆组成,其位置和姿态涉及复杂的运动学。由于机器人工作空间的非线性特性、关节间的耦合效应等因素,精确计算末端执行器的位置变得非常复杂,导致机器人在动态环境中执行抓取动作时抓取力控制难度极大。为此,提出了机器人末端执行器抓取力控制。确定驱动关节参数,引入机器人的D-H参数,建立相邻关节坐标系的齐次变换矩阵,获得末端执行器位置,清晰描述机器人连杆和关节之间的相对几何关系;基于此,建立相机、图像、像素和末端执行器位置坐标系映射关系,得到内、外参数矩阵,提取虚拟位姿。通过阻抗算法与PD控制算法求解虚拟位姿期望的机器人末端执行器加速度,结合逆动力学获取各关节的驱动力,并将接触力与关节角度、关节角速度等数据输入到控制器内,完成机器人末端执行器抓取力控制。通过实验结果可知,研究方法控制下,机器人末端执行器关节的角度在(-0.10~0.09)rad之间波动,波动范围非常小,证明所提方法能够有效控制机器人末端执行器抓取力,实现稳定且准确地抓取物体,避免了滑落或损坏。 展开更多
关键词 虚拟位姿提取 抓取力控制 机器人末端执行器 接触力矩 关节响应
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名优茶采摘机器人整机机械技术研究进展与展望
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作者 贾江鸣 王登艺 +4 位作者 贺磊盈 武传宇 陈建能 张建义 李亚涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期193-206,共14页
名优茶采摘是茶园生产劳作中劳动力需求最多的环节,随着劳动力短缺和劳动力成本不断上升,已严重制约名优茶产业的持续健康发展。农业机器人是机器人领域的重要分支,农业采摘机器人代替人工采摘作业成为现代农业发展的重要趋势。名优茶... 名优茶采摘是茶园生产劳作中劳动力需求最多的环节,随着劳动力短缺和劳动力成本不断上升,已严重制约名优茶产业的持续健康发展。农业机器人是机器人领域的重要分支,农业采摘机器人代替人工采摘作业成为现代农业发展的重要趋势。名优茶为我国特有的茶叶品类,世界范围内名优茶采摘机器人研究也主要在国内科研院所中开展。首先,阐述了名优茶采摘机器人的采摘末端执行器、采摘机械臂和运动底盘等整机机械关键技术,涵盖不同采摘方式的末端执行器,包括剪切式、提拉式、折断式和仿生式;末端执行器的收集方式包括负压吸式、抛甩式和传送式;采摘机械臂的构型包括XYZ型、SCARA型、Delta型为主的并联型和多关节串联型,对机械臂运动规划、多机械臂协同、轨迹规划等支撑技术进行了分析;以及适用于不同茶园环境的运动底盘形式,包括轮式、履带式和轨道式。通过以上关键技术的技术方案对比分析,总结出各种关键技术方案的应用特点和存在问题。其次,将名优茶采摘机器人的研究划分为名优茶采摘机器人的理论研究、试验验证和样机试验3个发展阶段,并阐述了最新研究进展。最后,阐述了名优茶采摘机器人的整机机械关键技术应用需求和技术挑战,指出名优茶采摘机器人整机机械关键技术的未来发展趋势,为名优茶采摘机器人的研发和后续应用提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 名优茶 采摘机器人 末端执行器 机械臂 行走底盘
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基于力反馈设备的工业机器人遥操作装配系统实验研究 被引量:2
15
作者 贾彦徽 陈成军 《机电工程》 北大核心 2025年第1期137-145,共9页
采用工业机器人执行某些危险或复杂环境下的装配任务时,需要通过遥操作机器人进行装配,为此,提出了一种基于力反馈设备的工业机器人遥操作装配系统。首先,基于该装配系统,建立了遥操作力反馈设备位姿坐标系与机器人末端坐标系间的位姿... 采用工业机器人执行某些危险或复杂环境下的装配任务时,需要通过遥操作机器人进行装配,为此,提出了一种基于力反馈设备的工业机器人遥操作装配系统。首先,基于该装配系统,建立了遥操作力反馈设备位姿坐标系与机器人末端坐标系间的位姿转换矩阵,将主端的位姿信息映射到机器人末端执行器,从而驱动机器人完成了装配任务;然后,引入了力位混合控制器,并结合力和位置控制策略,通过选择六维方向控制模式,实现了对机器人位姿进行柔顺控制的目的;最后,搭建了机器人遥操作装配平台,进行了工业机器人的装配实验,对该装配系统能否满足工业机器人遥操作装配的需求进行了验证。研究结果表明:采用该工业机器人遥操作装配的系统中,平均位置误差为1.121 mm,平均角度误差为0.589°,具有良好的控制精度;采用该力位混合控制器后,装配的成功率提升了30%,并且成功装配的平均时间缩短了6.7 s,有效提升了装配的完成效率和完成质量。 展开更多
关键词 工业机器人末端执行器 位姿映射 成功装配时间 装配效率 力位混合控制器 位姿柔顺控制
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水下机器人末端执行器位置动态跟踪方法
16
作者 罗智骁 胡俊峰 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第19期115-119,共5页
为了实时且精准获取末端执行器的位置信息,提出一种水下机器人末端执行器位置动态跟踪方法。首先,采用基于到达时间差(TDOA)定位方法和波动方向(DOA)定位方法相结合的方式,对水下机器人末端执行器位置进行定位;然后,使用改进的高斯混合... 为了实时且精准获取末端执行器的位置信息,提出一种水下机器人末端执行器位置动态跟踪方法。首先,采用基于到达时间差(TDOA)定位方法和波动方向(DOA)定位方法相结合的方式,对水下机器人末端执行器位置进行定位;然后,使用改进的高斯混合概率假设密度滤波器对各个频率子带输出的水下机器人末端执行器位置展开跟踪;最终,引人广义协方差交集准则对子带跟踪结果展开融合,获取水下机器人末端执行器位置动态跟踪结果。实验结果表明,本文方法可以有效提升跟踪结果的准确性。 展开更多
关键词 水下机器人 末端执行器位置 动态跟踪 到达时间差 波动方向
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机器人末端自动化螺栓装配执行器的设计与控制
17
作者 刘宗诚 马鹏菲 彭海军 《机器人》 北大核心 2025年第5期668-676,共9页
针对现有螺栓装配机器人在狭小空间装配操作的难题,设计了一种安装在机器人末端的轻质小型自动化装配执行器,并以STM32单片机作为控制器进行了电压电流双闭环控制系统设计。在实现螺栓的自动推进和自动复位的装配过程中,控制系统可实时... 针对现有螺栓装配机器人在狭小空间装配操作的难题,设计了一种安装在机器人末端的轻质小型自动化装配执行器,并以STM32单片机作为控制器进行了电压电流双闭环控制系统设计。在实现螺栓的自动推进和自动复位的装配过程中,控制系统可实时采集执行器工作所需的电压、电流信号,经处理后由STM32单片机产生电压信号,实现对执行器工作的精确控制。螺栓装配过程的自动推进和自动复位降低了携带执行器的机械臂的运动控制难度;通过电流间接控制螺栓拧紧力矩,与现有的扭力传感器反馈控制相比减小了执行器的体积和重量。实际测试结果表明,该自动化执行器能较为精准地完成M4、M5和M6外六角碳钢螺栓的自动化安装、拆卸和拧紧操作。 展开更多
关键词 机器人末端执行器 螺栓装配 双闭环控制系统 力矩控制 电流检测
原文传递
仿手指拨动切割式柑橘采摘末端执行器设计与试验
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作者 蒲应俊 罗锦艳 +3 位作者 张贵贤 邓铭君 冉思语 谢守勇 《农业工程学报》 北大核心 2025年第24期63-73,共11页
针对柑橘枝叶遮挡严重、果柄难以准确定位且倾角差异大而导致传统末端执行器采摘成功率低、留柄长度过长、效率不高等问题,该研究以脐橙为研究对象,提出了一种仿手指拨动柑橘果实并被动切割果柄的末端执行器。首先对脐橙尺寸及果柄的直... 针对柑橘枝叶遮挡严重、果柄难以准确定位且倾角差异大而导致传统末端执行器采摘成功率低、留柄长度过长、效率不高等问题,该研究以脐橙为研究对象,提出了一种仿手指拨动柑橘果实并被动切割果柄的末端执行器。首先对脐橙尺寸及果柄的直径、倾角及剪切力等物理力学特性参数进行测定,基于此设计了三指构型末端执行器整机结构。该结构采用两并排组合的V型切割装置,并由曲柄-滑块-摇杆机构驱动其往复运动。进而对V型切割装置进行理论计算,确定了切割刀片的安装倾角、开口夹角及对应的剪切力峰值等参数,并对不同夹角条件下的切割力峰值进行仿真验证,结果表明,当夹角为10°、倾角为6°时切割力峰值最小。然后对曲柄-滑块-摇杆机构进行结构参数设计并建立运动学模型,仿真分析表明,该机构在多指构型拨动果实并完成切断果柄的过程中具有急回特性。最后搭建末端执行器样机并开展果园采摘试验,采摘成功率达95.38%,脐橙损伤率为0,采摘效率为6.50 s/个,同时对电机转速及采后留柄长度开展两因素三水平正交试验,结果表明,当电机转速为30 r/min时,柑橘采后留柄长度最短,仅为19.8 mm。该末端执行器能够实现复杂果园枝叶遮挡工况下的果实高效无损采摘,提高采摘成功率及效率,研究成果可为采摘机器人末端执行器的研发提供技术参考。 展开更多
关键词 柑橘 采摘机器人 末端执行器 V型切割装置 多指构型 曲柄-滑块-摇杆机构
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双臂空间机器人预定时间轨迹跟踪控制
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作者 洪梦情 王群 刘家银 《应用科学学报》 北大核心 2025年第3期530-540,共11页
针对受到未知外部扰动的自由漂浮双臂空间机器人末端轨迹跟踪问题,提出了一种预定时间非奇异滑模控制方法,使双臂末端可以在预先设定的时间内达到稳定状态。首先,利用拉格朗日法建立双臂空间机器人的动力学模型。其次,基于预定时间稳定... 针对受到未知外部扰动的自由漂浮双臂空间机器人末端轨迹跟踪问题,提出了一种预定时间非奇异滑模控制方法,使双臂末端可以在预先设定的时间内达到稳定状态。首先,利用拉格朗日法建立双臂空间机器人的动力学模型。其次,基于预定时间稳定理论,设计了一种预定时间非奇异滑模面。所设计的滑模面不仅可以预先设置系统稳定时间,而且有效避免了预定时间控制中的奇异性问题。通过构造Lyapunov函数对闭环控制系统进行稳定性分析。最后,以平面两关节双臂空间机器人为研究对象进行仿真实验,仿真结果验证了所提控制算法的有效性。 展开更多
关键词 双臂空间机器人 末端 轨迹跟踪 预定时间控制 非奇异滑模控制
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水蜜桃套袋机器人及其末端执行器研制
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作者 张博鑫 刘树林 +2 位作者 张宏利 王亚飞 肖海华 《工业控制计算机》 2025年第1期22-24,共3页
农业智能机器人的发展为传统农业带来了新的发展机遇。特别是在季节性劳动力需求大的农业生产中,迫切需要智能机械取代人工劳动。在研究水蜜桃幼果套袋过程中,提出了一种具有创新性的水蜜桃幼果套袋机器人,并根据人工套袋的方式,开发了... 农业智能机器人的发展为传统农业带来了新的发展机遇。特别是在季节性劳动力需求大的农业生产中,迫切需要智能机械取代人工劳动。在研究水蜜桃幼果套袋过程中,提出了一种具有创新性的水蜜桃幼果套袋机器人,并根据人工套袋的方式,开发了一款套袋专用的末端执行器。该末端执行器的关键部件包括取送袋部件、套袋开口部件和封口部件。通过对末端执行器控制流程的分析,完成一个水蜜桃幼果的套袋任务需要15.4 s。 展开更多
关键词 水蜜桃幼果 套袋机器人 末端执行器
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