导读:本文包含了接触力控制论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:SEA,机械臂,PD型,重力补偿
接触力控制论文文献综述
张婷,徐建明,董建伟[1]（2019）在《一种具有重力补偿的串联弹性执行器接触力控制方法》一文中研究指出针对机械臂末端安装串联弹性执行器(Series Elastic Actuator,SEA)与环境或工件接触作业工况,考虑SEA端部负载对接触面压力随机械臂运动姿态变化的问题,研究一种具有重力补偿的SEA接触力控制方法;首先分析了一种基于滚珠丝杆模组的SEA与Staubli TX90组合的力控制实验装置结构,建立了SEA与工件接触过程的动力学模型,提出了一种具有输入重力补偿的PD型SEA弹簧力控制方法,该方法在没有接触力传感器的情况下,依据机械臂关节角对SEA端部负载进行重力输入补偿,通过检测弹簧压缩变形量,计算并反馈弹簧力实现对接触力的控制;最后通过SEA与正弦面工件接触力控制实验,并对力传感器采集的接触力信号进行频谱分析,验证了所提出控制方法的有效性。(本文来源于《计算机测量与控制》期刊2019年09期）
盛大庆[2]（2019）在《机器人打磨作业柔顺机构及接触力控制方法研究》一文中研究指出手工打磨存在劳动强度大、环境差,粉尘对人体健康危害性大,以及用工困难等突出问题,机器人取代人工打磨作业具有非常现实的需求。目前,机器人能够胜任表面形状简单,要求不高的打磨作业任务,但面对复杂曲面、余量不均、表面质量要求高的打磨任务,机器人还难以取代手工作业。本文针对路径规划、复杂曲面拟合、打磨接触力控制等关键问题开展研究。(1)打磨力分析。以平面打磨作业为对象,综合砂轮磨削研究成果和经验公式,分析了砂纸打磨工况下磨削力的组成,推导了打磨力公式,画出砂纸打磨的受力状态图,总结了砂纸打磨作业特点,为机器人打磨作业工具研制提供了理论依据。(2)适用性强的柔顺装置设计。本文对打磨工艺进行了研究,分析了打磨路径规划、抛磨姿态控制,提出了一种基于NURBS(非均匀有理B样条曲线)的圆弧逼近曲线拟合算法,并结合本设计的特点完成了抛磨路径及抛磨点规划。在分析打磨工艺基础上,基于适用性强以及低成本的设计理念,满足法向接触力要求,以及柔顺控制精度,设计了叁个导向装置,安装了力传感器以及位移传感器,实现了小型化,灵活操作及稳定控制。(3)被动柔顺打磨力平衡方程的建立。被动柔顺打磨接触力控制研究从一般普适性打磨力分析开始,建立了在曲面打磨情况下的力平衡方程,得到一般普适性传递函数方程。根据本论文设计的打磨力应用情形,推导了传递函数,利用Matlab工具画出伯德图及奈奎斯特图,分析传递函数的稳定性。最后利用Matlab/Simulink仿真,施加阶跃信号及正弦信号,分析了响应曲线,开展了被动柔顺打磨接触力控制的可行性研究。被动柔顺打磨接触力控制研究的目的在于与后文主动柔顺打磨接触力控制对比分析。(4)基于模糊PID控制算法的主动柔顺打磨作业接触力仿真分析。主动柔顺打磨采用气缸驱动,在力分析基础上建立了力平衡方程,得到传递函数,借助传递函数开展了稳定性分析,比较了传统PID控制与模糊PID控制的特点。(5)圆弧逼近算法的复杂曲面拟合方法。NURBS非均匀有理B样条是由分段有理多项式定义的曲线模型,通过圆弧逼近算法实现复杂曲线曲面的拟合,以及对复杂曲面数据特征提取。(本文来源于《安徽工程大学》期刊2019-06-10）
王志刚[3]（2019）在《机械臂末端接触力控制系统设计》一文中研究指出为了实现机械臂末端接触力控制系统的高精度和准确性控制,我们提出了一种基于力矩分量算法的接触力控制系统设计方法。根据接触力控制系统的工艺流程操作要求,进行控制系统硬件设计;通过对控制系统的运动过程和弹性执行自动化过程的分析,进行控制系统软件设计。通过MATLAB进行仿真实验,验证了该系统设计的准确性和有效性。(本文来源于《电脑知识与技术》期刊2019年15期）
刘海波,应杨威,廉盟,周连杰,王永青[4]（2018）在《超声在机测厚接触力控制方法研究》一文中研究指出针对接触式超声在机自动测厚中可靠接触难题,提出了超声探头与被测工件之间接触力控制方法,制定了基于接触力实时反馈的闭环控制策略,建立法向接触力计算模型,设计了接触力调控量向机床位移校正量转化的阻抗模型与接触力滑模变结构控制器,在Simulink环境下对控制模型进行了数值仿真,验证了算法有效性,可实现超声在机测厚中恒定接触力精确跟踪控制;在所研制的测量系统中进行了测量实验,结果表明超声在机扫描测厚接触力控制误差在4N以内,实现了超声在机自动扫描测量过程中的接触状态保持,保证超声传感器输出信号稳定,测厚误差明显减小。(本文来源于《计算机测量与控制》期刊2018年11期）
古小亮[5]（2018）在《机器人末端气动执行器的柔性接触力控制算法研究》一文中研究指出工业流水生产线的自动化程度越来越高,其中就包括对工件进行表面处理以及不同类型的加工,比如抛光、切割等。当前工业界普遍采取引入工业机器人来代替人工操作。在这样的工序中,工件的加工质量直接受到接触面相对作用力大小的影响。柔性控制能够帮助机械结构完成一些柔性动作,使得整个系统智能化。一般的经典控制算法能够实现系统在固定环境下拥有比较满意的控制效果。但是,实际应用中,环境的复杂性以及系统本身就是一个非线性时变的对象,一般的控制算法难以保证系统的鲁棒性。为了解决这个问题,本文用内模控制保证系统对模型误差具有一定的鲁棒性。同时改进内模控制结构及滤波器,加入在线辨识算法,来实现系统对复杂环境的力控制要求。首先,本文对气动系统的主要组成部分,即气缸和高速电磁阀分析及建模。并进行了电磁阀流量补偿控制,降低了系统的非线性和建模不精确性。根据实验经验,合理选取参数,得到系统的近似线性传函,并进行了初步的分析。其次再运用内模控制到气动系统,分析了经典内模控制的跟踪及抗干扰性能,指出了其优点及不足。同时进行了抗饱和性能分析,理论上得到了系统退饱和工作以及无静差工作条件。接着,先是改进了经典内模滤波器,提高了其跟踪及抗干扰性能。接着采用内模抗饱和结构,利用条件技术设计了存在模型误差时的抗饱和控制器,提升了其抗饱和性能。然后提出了基于连续域辨识的模糊自适应内模控制,利用模糊动态系统来逼近实际的非线性时变系统,克服了经典内模控制难以用于非线性时变对象的缺点,并严格证明了算法的稳定性。最后通过主动控制法兰实验平台验证了算法,设计了经典内模控制和改进内模控制的变输入、抗干扰实验,并对比了二者的性能。验证了算法的有效性和稳定性,证明了改进内模控制器更加优秀。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01）
董旗[6]（2017）在《打磨动力头曲面拟合方法和接触力控制策略研究》一文中研究指出毛刺一向是降低机械零件使用性能及其寿命的不利因素。去毛刺打磨作业,粉尘浓度大、作业环境恶劣、要求精确轮廓跟踪和接触力控制。采用机器人自动去毛刺打磨还存在轮廓跟踪精度低,接触力控制动态性能不足的难题。针对打磨工件自由曲面的复杂性,研究打磨动力头曲面拟合方法以及对接触力的准确跟踪控制,有利于加速推进机器人打磨技术在实际生产中的广泛使用。为克服加工件公差以及装夹误差等因素对打磨作业的影响,进行了曲面拟合方法的研究。根据基础阻抗控制,提出了采用自适应阻抗控制保证对法向接触力进行恒定控制的策略。并引入模糊控制理论,以提高响应速度、降低超调量以及振荡次数。首先,详细分析了轨迹路径曲面拟合方法和接触力控制策略的最新的进展,并对接触力跟踪控制策略的阻抗控制和模糊自适应控制的特性和现状做了总结。其次,借助D-H法对机械手进行运动学和动力学关系进行建模。研究了 5次多项式函数插值的算法形式和曲面拟合过程中的瓶颈干涉问题,该算法能很好的对曲面进行拟合,可以满足作业过程的平稳性,为控制系统的接触力动态控制提供前提。最后,研究了阻抗控制算法的特性及其参数,且仿真实验结果表明,自适应阻抗控制算法能保证对接触力的恒定控制。引入模糊控制,在线调节阻抗参数,可提高打磨机器人的工作效率和质量。(本文来源于《安徽工程大学》期刊2017-06-08）
谢博城[7]（2017）在《基于阻抗控制的机器人与未知环境接触力控制研究》一文中研究指出越来越多的机器人将参与到人类的协作任务中,与人共同合作完成所需的任务,广泛地应用在老年人护理、娱乐和教育等领域。在这些应用中,当机器人与未知环境接触时,基于位置控制的刚性机器人将面临饱和、不稳定和物理故障等问题。阻抗控制被公认为是机器人与未知环境接触作用时的一种有效控制方法,但关键问题是在阻抗控制设计中,机器人的动力学通常是难以建模的。本文设计了基于迭代学习的阻抗控制和基于神经网络的阻抗控制用以解决上述问题。最后,在一个人机协作场景中,利用阻抗控制使机器人“主动”的跟随人类的运动意图。本文主要研究内容如下:1.使用阻抗误差的概念,由此明确了控制目标:阻抗误差等于零,即表明机器人动力学跟踪了目标阻抗模型。进而通过推导定义了一个包含阻抗误差的变量z,变量z在阻抗控制中的作用相当于位置误差在位置控制中的作用,因此可以将现有的位置控制方法拓展到阻抗控制中来。阻抗误差的定义使得控制目标变得更加明确,为后续的推导证明提供了便利。2.提出了一种基于迭代学习的阻抗控制方法。首先,设计了基于线性参数化特性(LIP)的阻抗控制,将迭代学习与阻抗控制相结合,由阻抗误差的定义,证明了迭代学习阻抗误差的收敛性。其次,设计了基于高增益方法的阻抗控制,同样证明了该方法收敛性。最后,简要对比了基于LIP和基于高增益方法设计的阻抗控制之间的差异,给出了选择方法。3.提出了一种基于神经网络的阻抗控制方法。首先,利用神经网络优良的非线性逼近能力估计机器人动力学未知参数,实现了无模型阻抗设计。其次,证明了阻抗误差的收敛性。最后,由实验仿真结果,得出系统的性能及稳定性,验证了所提出方法的有效性。4.建立一个人机协作的场景,将人作为未知环境,用神经网络在线估计人的运动意图。将估计的运动意图集成到自适应阻抗控制中,使机器人跟踪一个给定的目标阻抗模型,从而使机器人“主动”地跟随人的运动。(本文来源于《河北工业大学》期刊2017-02-01）
郎琳[8]（2016）在《基于接触力控制的对角步态四足机器人环境适应性控制方法研究》一文中研究指出随着科学研究和工程技术的不断发展,机器人在人类社会中的作用日益凸显,然而由于作业环境越来越复杂,机器人的运动能力、环境适应性面临巨大挑战。研究者们希望借鉴自然界中生物的几何构型提高机器人的各方面性能,于是仿生机器人成为近年来的研究热点。其中,四足机器人是一种模仿四足哺乳动物构型和运动机理的仿生机器人,在适应复杂环境方面具有巨大潜力。但是目前的发展水平,尤其是国内的技术水平还远远没有达到预期,主要表现为速度低、能效低、柔顺性不足、对环境变化适应性差等现象。其主要原因为四足机器人系统复杂,步态种类多,动力学模型维数高,直接基于模型分析步态的动力学机理存在困难,而且如何提高四足机器人的柔顺性,在不完全已知的环境中保证运动中本体位姿的稳定性也是一项尚未完全解决的关键技术。本文针对对角步态四足机器人,对步态动力学机理、动态稳定性分析方法和环境适应性控制方法进行研究,研究内容和创新点主要包括:基于拉格朗日方法建立四足机器人整体动力学模型,分析本体位姿的能控性、静态稳定性,研究单个支撑期内对角步态的动力学机理。根据步态机理对整体动力学模型进行解耦和简化,通过将本体和对角支撑腿近似为一个叁维七连杆模型和一个线性倒立摆模型,实现本体6个位姿自由度近似解耦为“5+1”形式。同时,对角摆动腿与本体和对角支撑腿近似解耦,将一个高维强非线性模型变换为多个低维模型,并且更加清晰的反映对角步态的动力学机理。在此基础上加入相邻支撑期之间的周期性切换过程,将单个支撑期内的近似动力学模型推广至整个对角步态运动过程,建立切换动力学模型,分析静态和动态情况下机器人本体位姿能控性、输入控制量数量、稳定性的区别与联系,作为本文的创新点之一。进一步地,从模型的角度分析地面不平整对机器人运动过程中本体位姿稳定性的影响,作为后续控制器设计工作的基础。针对四足机器人在不平整地面上行走过程中的柔顺控制问题,提出基于足端接触力控制的分层控制策略:底层为单腿控制算法。在摆动期和支撑期之间加入落足期,减小由于地面不平整引起的落足冲击力。利用单腿前向冗余关节,设计基于线性变分不等式(LVI)的摆动腿关节角速度和支撑腿关节驱动力矩优化算法,计算最优接地角,减小对关节液压作动器伸缩速度和输出力的需求。基于接地角虚拟约束,针对单腿动力学模型参数不确定性,分别设计支撑腿力/位混合鲁棒控制器和摆动腿操作空间位置鲁棒控制器,保证支撑腿足端接触力、摆动腿足端位置、接地角对期望轨迹的准确跟踪。上层为机器人本体位姿控制算法。针对本体动力学模型参数不确定和落足冲击力引起的有界干扰,提出基于自适应滑模的接触力分配算法,根据本体位姿误差计算支撑腿足端期望接触力,并且基于接触力冗余分量设计基于SCI系数的优化分配算法,减小支撑腿足端与地面之间的非预期滑动。基于以上分层控制策略,实现单个支撑期内叁维七连杆模型本体位姿的渐进稳定。考虑相邻支撑期之间的切换过程,四足机器人系统由自治系统变为周期性切换系统。本文针对机器人在切换过程中的运动控制问题,基于切换动力学模型,开展了以下两个方面的研究,取得了理论和工程应用方面的成果:1、提出本体位姿一致稳定性、一致渐进稳定性判据;2、提出基于叁维七连杆模型和基于线性倒立摆模型的切换控制器,证明了在切换控制器的作用下本体高度、姿态的一致渐进稳定性,本体水平位置误差能够收敛至与步态周期相关的有界区域内。并且针对台阶地形、受到侧向外力冲击情况、斜坡环境分别在切换控制器中加入虚拟接触力估计方法、一阶弹性阻尼模型、调整惯性坐标系与本体坐标系转换关系等策略,实现四足机器人以对角步态在不同环境中稳定行走。(本文来源于《国防科技大学》期刊2016-09-01）
邓旸[9]（2016）在《抛光机器人末端气动执行机构的接触力控制》一文中研究指出工业流水作业生产线的自动化程度越来越高,一方面是解放和发展生产力的必然要求;另一方面,这也是对标准化工业产品的品质要求的逐步提高所带来的实际需要。在其中一类工业生产流程中,需要对工件进行最后的表面处理,如去毛刺、打磨、抛光甚至是精密研磨。在这类工序的去人工化实现自动化的过程中,工业界目前采取的普遍做法是引入工业机器人作业来替代目前的人工操作。在抛光打磨工序过程中,工具的抛光质量不仅直接受到抛光工具与被抛光工件的相对位置和运动方式的影响,还受到的是接触表面相对作用力大小的影响。这其中涉及到一个广受关注同时也是极具挑战的研究领域,机器人与环境的交互控制。这里面对机器人的位置控制提出了很高的精度要求,同时也对机器人根据环境变化来调整末端位置的能力提出了很高的要求。鉴于接触力对抛光效果的至关重要影响,在本课题探讨了关于接触控制的相关问题,同时对不同控制策略来实现柔性接触控制的途径和效果进行了分析。本课题设计的系统旨在对机器人末端的执行机构进行重新设计,在不对机器人本体进行改造的前提下,来帮助机器人实现与环境接触力的柔性接触控制。首先本文对课题的研究背景及意义进行了说明。接着简要综述了相关领域的国内外研究现状。在对构成气动系统中的主要成分,气动方向比例阀和气动执行机构(气缸)进行动力学分析建模后,建立了存在实际系统中的摩擦模型。在有了这些基础准备之后,展开了针对一系列不同控制方法的探讨。首先我们忽略了摩擦,将被控对象线性化,用线性系统的方式构建系统开环传递函数,利用选定的参数对系统进行了初步的分析。紧接着,介绍了一种基于控制末速度来达到开环接触力控制的间接力控制方法。在间接接触力控制的方向上,本文继续介绍了经典的阻抗控制和对执行器输出压力控制,来实现对接触力的闭环间接力控制方法。这些方法在一定程度上能够较好地解决接触力大小的初步控制,满足一定的需求并且容易实施,但是我们也注意到该类方法也依赖于对接触环境信息的全面了解。鉴于在机械系统中,摩擦和负载常常最可能成为具有不确定性的环节,在研究具有不确定性或被控对象参数缓慢变化的动态系统时,自适应控制方法是一种十分常用的控制策略,本文设计了一种补偿在气动系统中的摩擦和有效载荷的不确定性的模型参考自适应控制器,同时内环力控制中采用滑模控制控制器的控制系统。通过数值仿真来验证控制系统设计有效性的同时,我们搭建实际物理系统,编写运动控制程序和上位机软件界面,对末端气动执行机构进行位置和接触力控制进行了实现。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2016-06-01）
张建宝,王家忠,李娜[10]（2015）在《草莓采摘末端执行器摘取接触力控制仿真》一文中研究指出设计了1种基于气动人工肌肉的结构简单、运动灵活、柔性作业的多手指式刚柔混联的草莓采摘末端执行器。基于气动人工肌肉系统完整的静态特性数学模型作为PID调节的传递函数,分别在ADMAS与MATLAB/SIMULINK中建立末端执行器的机械仿真模型与基于PID的接触力控制系统,利用二者实现对整个末端执行器单指控制特性的联合仿真,为控制策略的选取及物理样机试验研究打下基础。(本文来源于《江苏农业科学》期刊2015年10期）
接触力控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
手工打磨存在劳动强度大、环境差,粉尘对人体健康危害性大,以及用工困难等突出问题,机器人取代人工打磨作业具有非常现实的需求。目前,机器人能够胜任表面形状简单,要求不高的打磨作业任务,但面对复杂曲面、余量不均、表面质量要求高的打磨任务,机器人还难以取代手工作业。本文针对路径规划、复杂曲面拟合、打磨接触力控制等关键问题开展研究。(1)打磨力分析。以平面打磨作业为对象,综合砂轮磨削研究成果和经验公式,分析了砂纸打磨工况下磨削力的组成,推导了打磨力公式,画出砂纸打磨的受力状态图,总结了砂纸打磨作业特点,为机器人打磨作业工具研制提供了理论依据。(2)适用性强的柔顺装置设计。本文对打磨工艺进行了研究,分析了打磨路径规划、抛磨姿态控制,提出了一种基于NURBS(非均匀有理B样条曲线)的圆弧逼近曲线拟合算法,并结合本设计的特点完成了抛磨路径及抛磨点规划。在分析打磨工艺基础上,基于适用性强以及低成本的设计理念,满足法向接触力要求,以及柔顺控制精度,设计了叁个导向装置,安装了力传感器以及位移传感器,实现了小型化,灵活操作及稳定控制。(3)被动柔顺打磨力平衡方程的建立。被动柔顺打磨接触力控制研究从一般普适性打磨力分析开始,建立了在曲面打磨情况下的力平衡方程,得到一般普适性传递函数方程。根据本论文设计的打磨力应用情形,推导了传递函数,利用Matlab工具画出伯德图及奈奎斯特图,分析传递函数的稳定性。最后利用Matlab/Simulink仿真,施加阶跃信号及正弦信号,分析了响应曲线,开展了被动柔顺打磨接触力控制的可行性研究。被动柔顺打磨接触力控制研究的目的在于与后文主动柔顺打磨接触力控制对比分析。(4)基于模糊PID控制算法的主动柔顺打磨作业接触力仿真分析。主动柔顺打磨采用气缸驱动,在力分析基础上建立了力平衡方程,得到传递函数,借助传递函数开展了稳定性分析,比较了传统PID控制与模糊PID控制的特点。(5)圆弧逼近算法的复杂曲面拟合方法。NURBS非均匀有理B样条是由分段有理多项式定义的曲线模型,通过圆弧逼近算法实现复杂曲线曲面的拟合,以及对复杂曲面数据特征提取。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
接触力控制论文参考文献
[1].张婷,徐建明,董建伟.一种具有重力补偿的串联弹性执行器接触力控制方法[J].计算机测量与控制.2019
[2].盛大庆.机器人打磨作业柔顺机构及接触力控制方法研究[D].安徽工程大学.2019
[3].王志刚.机械臂末端接触力控制系统设计[J].电脑知识与技术.2019
[4].刘海波,应杨威,廉盟,周连杰,王永青.超声在机测厚接触力控制方法研究[J].计算机测量与控制.2018
[5].古小亮.机器人末端气动执行器的柔性接触力控制算法研究[D].哈尔滨工业大学.2018
[6].董旗.打磨动力头曲面拟合方法和接触力控制策略研究[D].安徽工程大学.2017
[7].谢博城.基于阻抗控制的机器人与未知环境接触力控制研究[D].河北工业大学.2017
[8].郎琳.基于接触力控制的对角步态四足机器人环境适应性控制方法研究[D].国防科技大学.2016
[9].邓旸.抛光机器人末端气动执行机构的接触力控制[D].哈尔滨工业大学.2016
[10].张建宝,王家忠,李娜.草莓采摘末端执行器摘取接触力控制仿真[J].江苏农业科学.2015