工业机器人关节振动的机电耦合机理与控制方法研究

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作者 张来喜 师杰 +1 位作者 陈远疆 吴明亮 《机械设计与制造工程》 2025年第3期59-66,共8页

针对六自由度工业机器人关节机电耦合振动问题,应用拉格朗日-麦克斯韦理论构建永磁交流伺服驱动系统机电耦合动力学模型,将关节伺服驱动系统简化为三惯量两轴模型后对系统响应结果进行仿真分析。针对传统PI控制鲁棒性差、自适应能力弱... 针对六自由度工业机器人关节机电耦合振动问题,应用拉格朗日-麦克斯韦理论构建永磁交流伺服驱动系统机电耦合动力学模型,将关节伺服驱动系统简化为三惯量两轴模型后对系统响应结果进行仿真分析。针对传统PI控制鲁棒性差、自适应能力弱等不足,提出一种基于模糊自抗扰原理的永磁同步电机控制策略,并进行了仿真分析研究,结果表明,该策略可有效抑制机器人关节伺服系统机电耦合振动,具有一定的自适应能力和鲁棒性。 展开更多

关键词 工业机器人 关节伺服驱动系统 机电耦合动力学 振动控制 模糊自抗扰

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机器人关节伺服系统力矩控制技术综述

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作者 史婷娜 谭本慷 +1 位作者 徐奕扬 曹彦飞 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第24期9725-9740,I0021,共17页

随着机器人技术的快速发展,关节力矩控制作为机器人运动控制的核心,是近年来机器人关节伺服控制领域的研究热点之一。该文旨在对机器人关节伺服系统力矩控制方面的研究工作进行系统性综述。首先,介绍机器人关节伺服系统结构组成与建模,... 随着机器人技术的快速发展,关节力矩控制作为机器人运动控制的核心,是近年来机器人关节伺服控制领域的研究热点之一。该文旨在对机器人关节伺服系统力矩控制方面的研究工作进行系统性综述。首先,介绍机器人关节伺服系统结构组成与建模,并梳理关节力矩控制所面临的技术难题。其次,对现有力矩控制方法进行分类和归纳,详细阐述各类方法的基本原理。在此基础上,深入探讨机器人关节伺服系统各类力矩控制方法的适用范围以及所面临的挑战。最后,对机器人关节伺服系统力矩控制技术的未来发展趋势进行展望,以期为理论研究和技术路线的创新发展提供一些思考和借鉴。 展开更多

关键词 机器人 关节伺服系统 力矩控制 力矩反馈 温升 磁饱和 扰动补偿

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基于惯量估计的工业机器人关节伺服系统变增益自抗扰控制 被引量：16

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作者 姜伟 裘锦霄 +2 位作者 郑颖 裘信国 朱刚 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期118-128,共11页

针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题,提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先,建立了关节伺服系统数学模型,并通过频域分析,得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响,设计了... 针对工业机器人关节伺服系统存在时变负载和模型不确定性问题,提出了基于惯量估计的变增益自抗扰控制策略。首先,建立了关节伺服系统数学模型,并通过频域分析,得到了关节伺服系统二阶状态方程。为了削弱扰动和不确定参数的影响,设计了线性扩张状态观测器,利用自适应的方法估计惯量,同时结合鲁棒和滑模控制以保持系统稳定性,并对该控制策略进行了仿真和实验研究。实验结果表明,在该控制策略下,电机端正弦信号跟踪误差小于0.2 rad,在负载扰动下位置误差小于0.03 rad,较之单一自抗扰控制误差大约减小了40%,具有较强的抗扰动性,提高了关节伺服系统的控制精度和动态性能。 展开更多

关键词 机器人关节伺服系统 线性扩张状态观测器 扰动补偿 变控制通道增益

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仿人机器人关节驱动微型伺服系统 被引量：7

4

作者 杨明 王宏佳 +1 位作者 杨炀 徐殿国 《电气传动》 北大核心 2011年第10期49-54,共6页

用于仿人机器人关节驱动的微型伺服系统目前完全依赖进口。基于分析微型伺服系统各部件的发展现状与技术特点,研制了一款适用于仿人机器人关节驱动的国产伺服系统,包括永磁无刷伺服电机、巨磁阻编码器、高功率密度驱动模块以及通讯单元... 用于仿人机器人关节驱动的微型伺服系统目前完全依赖进口。基于分析微型伺服系统各部件的发展现状与技术特点,研制了一款适用于仿人机器人关节驱动的国产伺服系统,包括永磁无刷伺服电机、巨磁阻编码器、高功率密度驱动模块以及通讯单元。通过与国内仿人机器人研究单位常用的几款进口伺服系统进行对比,验证所研制的微型伺服系统满足仿人机器人关节驱动对功率密度比等性能指标的要求,可完全代替进口产品。 展开更多

关键词 仿人机器人 关节驱动 微型伺服系统 永磁同步电动机

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输电线巡检机器人位姿变化的柔性关节控制策略 被引量：29

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作者 李小彭 尚东阳 +1 位作者 李凡杰 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1577-1583,共7页

为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度,采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化,从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节... 为降低输电线巡检机器人的柔性关节输出速度的波动程度,采用极点配置方法设计柔性关节伺服驱动系统控制器参数.该参数的选择随机器人位姿变化而变化,从而使机器人柔性关节伺服驱动系统能够获得平稳的输出速度.首先建立了机器人柔性关节伺服驱动系统动力学方程,并求得电机转速到电机电磁转矩的传递函数;接下来将PI控制策略应用于柔性关节伺服控制,求得控制系统闭环传递函数;然后采用相同阻尼系数的极点配置策略设计控制器参数;最后开展了巡检机器人越障情况下变位姿工况的柔性关节控制实验,结果说明可通过适当选择极点配置参数使柔性关节获得良好的输出速度. 展开更多

关键词 柔性关节 PI控制策略 伺服系统 巡检机器人 位姿变化

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单关节机器人伺服系统的建模与仿真 被引量：1

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作者 谢芳芳 杨鉴 《湖南工业职业技术学院学报》 2021年第1期47-52,共6页

为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结... 为了深入研究机器人驱动系统,需要进行单关节机器人伺服系统的建模与仿真。首先对单关节机器人的规划轨迹、机械结构、电气结构和控制器分别建立数学模型;然后根据数学模型在MATLAB/Simulink平台上搭建伺服系统的仿真模型;最后对仿真结果做了分析,为机器人系统的优化设计与调试提供了有效模型和依据。 展开更多

关键词 单关节机器人 伺服系统 建模与仿真 MATLAB/SIMULINK

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液压伺服关节自适应模糊神经网络控制补偿方法 被引量：6

7

作者 朱兴龙 周骥平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期694-698,共5页

三自由度液压伺服关节在实现位置跟踪时存在跟踪误差,原因在于液压伺服关节是一个具有饱和、结构死区和强耦合的动力学系统.为了解决这一问题,建立了该关节的动力学模型.通过比较几种控制方法在该关节位置跟踪问题上存在的不足,提出了... 三自由度液压伺服关节在实现位置跟踪时存在跟踪误差,原因在于液压伺服关节是一个具有饱和、结构死区和强耦合的动力学系统.为了解决这一问题,建立了该关节的动力学模型.通过比较几种控制方法在该关节位置跟踪问题上存在的不足,提出了一种自适应模糊神经网络控制补偿方法.该方法采用样本训练自学习,自适应调整变增益系数.该方法不但消除了饱和、结构死区和强耦合引起的位置跟踪误差,而且解决了控制向量在大范围内变化实现准确位置跟踪.最后,通过仿真试验验证了该动力学系统是稳定的,提出的方法是可行的. 展开更多

关键词 控制补偿方法 自适应模糊神经网络 液压伺服关节 机器人

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液压四足机器人关节重复补偿控制 被引量：7

8

作者 邵俊鹏 许艳帅 +1 位作者 孙桂涛 刘萌萌 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期8-13,共6页

针对液压四足机器人电液伺服作动器存在的位置跟踪精度较差问题,提出一种重复控制策略来实现位置跟踪控制。根据液压四足机器人的电液伺服系统各个驱动单元的数学模型,得到简化后的液压位置驱动单元的传递函数。设计了重复控制补偿PID... 针对液压四足机器人电液伺服作动器存在的位置跟踪精度较差问题,提出一种重复控制策略来实现位置跟踪控制。根据液压四足机器人的电液伺服系统各个驱动单元的数学模型,得到简化后的液压位置驱动单元的传递函数。设计了重复控制补偿PID控制器,采用Matlab和AMEsim软件进行联合仿真,进行各个模块的参数设置,得到了的电液伺服系统的位置跟踪曲线。并通过液压四足机器人实验平台进行实验验证控制器的有效性。研究表明,重复控制器可以有效的利用电液伺服作动器的重复运行信息,经过一定误差纠正后,幅值实现完全跟踪,相位滞后减小,验证了重复控制补偿PID的有效性。 展开更多

关键词 电液伺服系统 重复控制 联合仿真 液压四足机器人实验

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基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统

9

作者 朱仕学 陈伟 谢永宏 《深圳职业技术学院学报》 CAS 2003年第1期11-13,共3页

利用可编程控制器(PLC)控制系统的高可靠性、编程及维护方便、体积小的特点,将其应用于环 流可逆调速系统中,研制出基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统,通过环流可逆调速系统控制电机的正反 转,实现对工业机器人关节的伺服控制。其优... 利用可编程控制器(PLC)控制系统的高可靠性、编程及维护方便、体积小的特点,将其应用于环 流可逆调速系统中,研制出基于PLC的工业机器人关节直流伺服系统,通过环流可逆调速系统控制电机的正反 转,实现对工业机器人关节的伺服控制。其优点是在改变电机正反转时无需改变线路结构,使工业机器人关节 的伺服控制更简单、可靠和稳定。 展开更多

关键词 PLC 环流可逆调速 工业机器人关节 直流伺服系统

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生物声纳探测机器人机械手关节控制设计

10

作者 王茂森 伍亚冰 张兰兰 《机械制造与自动化》 2013年第4期160-163,共4页

生物声纳探测仪在目标感知和识别的过程中,需要灵活的运动控制来采集目标在三维空间内的离散特征。针对生物声纳自然探测的运动需求和全地形机器人行走控制过程较复杂的特点,采用了机械手控制实现生物声纳探测仪的空间运动扫描。介绍了... 生物声纳探测仪在目标感知和识别的过程中,需要灵活的运动控制来采集目标在三维空间内的离散特征。针对生物声纳自然探测的运动需求和全地形机器人行走控制过程较复杂的特点,采用了机械手控制实现生物声纳探测仪的空间运动扫描。介绍了生物声纳探测方法,给出了机械手连杆坐标系和控制系统结构方案。提出了以STM32F103为微控制器的全地形机器人的机械手关节控制系统,并引入了模糊PI位置伺服控制策略,实现了对全地形机器人关节的实时精确控制。仿真结果验证了模糊PI位置伺服控制系统的可行性。 展开更多

关键词 生物声纳 全地形机器人 机械手关节控制 位置伺服控制系统

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一种基于内模控制的工业机器人关节伺服系统振动抑制算法 被引量：21

11

作者 黄宣睿 宋宇洋 +1 位作者 李秋生 肖曦 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期497-505,共9页

由于减速器的柔性导致工业机器人关节伺服控制系统存在谐振点,传统PI控制在极端位置指令下会出现振动。该文根据工业机器人单关节的弹性传动模型,基于内模控制原理提出一种工业机器人关节伺服系统振动抑制算法,通过在传统伺服控制器位... 由于减速器的柔性导致工业机器人关节伺服控制系统存在谐振点,传统PI控制在极端位置指令下会出现振动。该文根据工业机器人单关节的弹性传动模型,基于内模控制原理提出一种工业机器人关节伺服系统振动抑制算法,通过在传统伺服控制器位置环与速度环之间添加抑振滤波器实现振动抑制,无需额外的传感器与复杂的控制算法。仿真与实验证明了该方法简单可行,能有效抑制机械振动,且具有较强的参数鲁棒性。 展开更多

关键词 工业机器人 关节伺服系统 振动抑制 内模控制

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基于TMS320LF2407A的48路舵机控制器研究

12

作者 张泽 刘连蕊 高建华 《浙江理工大学学报（自然科学版）》 2011年第1期85-91,共7页

研究了一种新型数字舵机控制系统的设计问题。针对多关节机器人结构特征和运动控制特点,设计了一套基于TMS320LF2407A的DSP控制系统;分析了数字舵机控制系统的控制过程、结构组成、硬件软件实现方案。该系统具有外设简单、控制简单、运... 研究了一种新型数字舵机控制系统的设计问题。针对多关节机器人结构特征和运动控制特点,设计了一套基于TMS320LF2407A的DSP控制系统;分析了数字舵机控制系统的控制过程、结构组成、硬件软件实现方案。该系统具有外设简单、控制简单、运算能力强的特点。TMS320LF2407A支持多项式的高速、高效和全变速的先进控制技术,为关节机器人实现复杂运动提供了硬件的支持。系统采用分时译码方式实现六路控制信号控制最多48路舵机,满足作为多关节机器人的舵机控制系统的需要。 展开更多

关键词 数字舵机 TMS320LF2407A 控制系统 多关节机器人

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未知负载转矩下机械臂关节参数在线辨识及控制参数在线研究 被引量：1

13

作者 程勇 孙汉旭 +1 位作者 叶平 武高雨 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第11期30-33,37,共5页

机械臂运行过程中,关节伺服系统的负载转动惯量和阻尼系数呈现时变特性,现有方法在未知负载转矩的情况下无法完成转动惯量和阻尼系数同时辨识。提出一种基于离散模型参考自适应算法在线同时辨识负载转动惯量和阻尼系数的方法,通过对关... 机械臂运行过程中,关节伺服系统的负载转动惯量和阻尼系数呈现时变特性,现有方法在未知负载转矩的情况下无法完成转动惯量和阻尼系数同时辨识。提出一种基于离散模型参考自适应算法在线同时辨识负载转动惯量和阻尼系数的方法,通过对关节伺服系统电机的机械方程离散化得到含有转动惯量和阻尼系数的模型自适应参考模型,采用朗道离散时间递推参数辨识机制推导模型自适应率进行参数辨识;利用参数辨识结果和设定的误差阈值在线优化控制参数。此方法能在线同时辨识转动惯量和阻尼系数并根据辨识结果优化速度环PI控制器参数值,提高速度的动态响应性能。仿真结果证明了参数辨识方法和控制器参数在线优化方法的有效性。 展开更多

关键词 关节伺服系统 转动惯量 阻尼系数辨识 模型参考自适应 在线优化

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主动腰部四足机器人控制系统与跳跃步态研究 被引量：3

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作者 赵东升 谭跃刚 +1 位作者 黄林考 李彰 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第5期246-248,252,共4页

四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动... 四足动物在快速奔跑中会采用跳跃步态,而跳跃步态中腰部的伸缩运动又对速度的提升具有重大影响。针对跳跃步态中腰部摆动对速度的影响,设计了带有腰部主动关节的小型四足机器人,采用了舵机作为髋关节主动驱动器和弹簧作为膝关节被动驱动器,使腿部具有一个主动自由度和一个被动自由度。以STM32芯片为中央处理器设计了包括复位、通信和舵机驱动等功能模块的控制系统。通过软件设计,在实验中实现了四足机器人跳跃步态下的稳定运动和较好的仿生运动现象,验证了控制系统的有效性,观察到了腰部主动关节对四足机器人跳跃运动中的速度影响作用。 展开更多

关键词 四足机器人 控制系统 跳跃步态 腰部主动关节 舵机驱动 STM32

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机器人关节伺服器传动系统机电耦合动态特性研究 被引量：1

15

作者 莫帅 杨振宁 +4 位作者 冯志友 李旭 周长鹏 岑国建 黄云生 《机械传动》 北大核心 2022年第9期19-27,共9页

目前,机器人关节伺服器向着微型化、集成化发展,针对智能机器人操作精度要求高,对机器人关节伺服器典型的电机拖动齿轮机电耦合系统,进行不同工况下的动态特性研究十分有必要。为此,根据多级齿轮系统时变啮合特性及无刷电机动态特性,建... 目前,机器人关节伺服器向着微型化、集成化发展,针对智能机器人操作精度要求高,对机器人关节伺服器典型的电机拖动齿轮机电耦合系统,进行不同工况下的动态特性研究十分有必要。为此,根据多级齿轮系统时变啮合特性及无刷电机动态特性,建立了多级齿轮系统动力学模型和无刷电机动态模型,搭建了机器人关节伺服器传动系统机电耦合动力学模型;分析了该系统的自由扭振特性和系统模态能,并进一步研究了在稳态工况和冲击载荷工况下机器人关节伺服器传动系统的动态响应特性。结果表明,多级齿轮系统和电机之间存在机电耦合效应,在该系统遭受冲击后,齿轮副啮合力以及齿轮扭振波动变得剧烈后趋于稳定。 展开更多

关键词 机器人关节 微型伺服器 传动系统 机电耦合 动态特性

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穿戴式康复训练机器人液压系统故障分析 被引量：1

16

作者 木合塔尔.克力木 孙海霞 +1 位作者 王晨 李卉 《机床与液压》 北大核心 2018年第17期16-20,共5页

基于穿戴式康复训练机器人液压系统非线性特点以及故障形式的多样性,为了真实反映穿戴式康复训练机器人的液压系统运行的稳定性,对液压驱动系统的故障机制进行分析,并对非线性液压系统的故障进行了研究。提出了通过AMESim、ADAMS与MATLA... 基于穿戴式康复训练机器人液压系统非线性特点以及故障形式的多样性,为了真实反映穿戴式康复训练机器人的液压系统运行的稳定性,对液压驱动系统的故障机制进行分析,并对非线性液压系统的故障进行了研究。提出了通过AMESim、ADAMS与MATLAB联合来对液压驱动系统的故障信号进行仿真,将获得的相应的故障响应曲线与正常工作响应曲线作对比,确定了液压驱动系统的故障类型并对其进行诊断改善,旨在进一步提高康复训练机器人驱动系统运行的稳定性。 展开更多

关键词 康复训练机器人 电液伺服系统 故障诊断 联合仿真

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核电站蒸汽发生器智能维修机器人设计与研究 被引量：3

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作者 张美玲 骆研 +3 位作者 陈高铭 邓志燕 刘超 熊振华 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第22期9559-9566,共8页

蒸汽发生器和稳压器是核电站安全运行的关键设备,国外发生过多起因其缺陷而引发的安全事故。针对常见蒸汽发生器人孔咬死的异常缺陷问题,设计了一种核电站蒸汽发生器人孔咬死螺栓处理的智能维修机器人设备,包括行走单元、姿态调节单元... 蒸汽发生器和稳压器是核电站安全运行的关键设备,国外发生过多起因其缺陷而引发的安全事故。针对常见蒸汽发生器人孔咬死的异常缺陷问题,设计了一种核电站蒸汽发生器人孔咬死螺栓处理的智能维修机器人设备,包括行走单元、姿态调节单元、角度调节单元、镗铣单元、控制系统和视觉单元,并提出一种基于法兰盘螺栓孔图像特征的视觉伺服引导方案。为了实现对核电站用蒸汽发生器人孔咬死螺栓的自动化处理,设计了多自由度调节系统结构,并进行运动学建模,通过极限状态设备稳定分析验证了设备稳定性。为有效定位并贴合咬死螺栓目标,设计了智能定位系统,完成了设备自动调整。现场实验表明:采用该多自由度调节机械结构设计,移动平台重复定位精度可达±1 mm,末端法兰贴合精度可达±1 mm内,设备末端贴合效率为人工效率的3~4倍。 展开更多

关键词 蒸汽发生器 人孔咬死螺栓处理 智能机器人 多自由度智能调节系统 运动学建模 视觉伺服控制

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贝加莱ACOPOSmulti在奇瑞6关节机器人控制系统中的应用

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作者 邓后刚 《自动化信息》 2012年第11期46-49,共4页

本文关于贝加莱ACOPOSmulti伺服系统和机器人软件库在奇瑞6关节机器人研发中的应用。介绍了机器人机械系统的组成和性能参数，重点描述了以APC820工控机和ACOPOSmuhi伺服驱动器为核心。基于EthernetPOWERLINK工业实时以太网和Automation... 本文关于贝加莱ACOPOSmulti伺服系统和机器人软件库在奇瑞6关节机器人研发中的应用。介绍了机器人机械系统的组成和性能参数，重点描述了以APC820工控机和ACOPOSmuhi伺服驱动器为核心。基于EthernetPOWERLINK工业实时以太网和AutomationStudio集成软件开发平台的机器人控制系统，并讨论了通过MATLAB／Simulink的代码自动生成技术、ACOPOSmuhi驱动系统的负载惯量前馈技术等关键技术环节。 展开更多

关键词 奇瑞6关节机器人 ACOPOSmulti伺服系统 APC820工控机 奇瑞机器人软件库

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