近年來,隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)用高速度、高精度、高負(fù)載自重比的機(jī)器人結(jié)構(gòu)受到工業(yè)和航空航天領(lǐng)域的關(guān)注。由于運(yùn)動(dòng)過程中關(guān)節(jié)和連桿的柔性效應(yīng)的增加,使結(jié)構(gòu)發(fā)生變形從而使任務(wù)執(zhí)行的精度降低。所以,機(jī)器人機(jī)械臂結(jié)構(gòu)柔性特征必須予以考慮,實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)械臂高精度有效控制也必須考慮系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性。柔性機(jī)械臂是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),其動(dòng)力學(xué)方程具有非線性、強(qiáng)耦合、實(shí)變等特點(diǎn)。而進(jìn)行柔性臂動(dòng)力學(xué)問題的研究,其模型的建立是極其重要的。柔性機(jī)械臂不僅是一個(gè)剛?cè)狁詈系姆蔷€性系統(tǒng),而且也是系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性與控制特性相互耦合即機(jī)電耦合的非線性系統(tǒng)。動(dòng)力學(xué)建模的目的是為控制系統(tǒng)描述及控制器設(shè)計(jì)提供依據(jù)。一般控制系統(tǒng)的描述(包括時(shí)域的狀態(tài)空間描述和頻域的傳遞函數(shù)描述)與傳感器/執(zhí)行器的定位,從執(zhí)行器到傳感器的信息傳遞以及機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)特性密切相關(guān)。
柔性機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程的建立主要是利用Lagrange方程和NeWton-Euler方程這兩個(gè)最具代表性的方程。另外比較常用的還有變分原理,虛位移原理以及Kane方程的方法。 而柔性體變形的描述是柔性機(jī)械臂系統(tǒng)建模與控制的基礎(chǔ)。因此因首先選擇一定的方式描述柔性體的變形,同時(shí)變形的描述與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的求解關(guān)系密切。
柔性體變形的描述主要有以下幾種:
1)有限元法;
2)有限段法;
3)模態(tài)綜合法;
4)集中質(zhì)量法。
無論是連續(xù)或離散的動(dòng)力學(xué)模型,其建模方法主要基于兩類基本方法:矢量力學(xué)法和分析力學(xué)法。應(yīng)用較廣泛同時(shí)也是比較成熟的是Newton-Euler公式、Lagrange方程、變分原理、虛位移原理和Kane方程。
對(duì)柔性機(jī)械臂的控制一般有如下方式:
1)剛性化處理。完全忽略結(jié)構(gòu)的彈性變形對(duì)結(jié)構(gòu)剛體運(yùn)動(dòng)的影響。例如為了避免過大的彈性變形破壞柔性機(jī)械臂的穩(wěn)定性和末端定位精度,NASA的遙控太空手運(yùn)動(dòng)的最大角速度為0.5deg/s。
2)前饋補(bǔ)償法。將機(jī)械臂柔性變形形成的機(jī)械振動(dòng)看成是對(duì)剛性運(yùn)動(dòng)的確定性干擾而采用前饋補(bǔ)償?shù)霓k法來抵消這種干擾。德國的Bernd Gebler研究了具有彈性桿和彈性關(guān)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人的前饋控制。張鐵民研究了基于利用增加零點(diǎn)來消除系統(tǒng)的主導(dǎo)極點(diǎn)和系統(tǒng)不穩(wěn)定的方法,設(shè)計(jì)了具有時(shí)間延時(shí)的前饋控制器,和PID控制器比較起來,可以更加明顯的消除系統(tǒng)的殘余振動(dòng)。Seering Warren P.等學(xué)者對(duì)前饋補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。
3)加速度反饋控制。Khorrami FarShad和Jain Sandeep研究了利用末端加速度反饋控制柔性機(jī)械臂的末端軌跡控制問題。
4)被動(dòng)阻尼控制。為降低柔性體相對(duì)彈性變形的影響 選用各種耗能或儲(chǔ)能材料設(shè)計(jì)臂的結(jié)構(gòu)以控制振動(dòng)。或者在柔性梁上采用阻尼減振器、阻尼材料、復(fù)合型阻尼金屬板、阻尼合金或用粘彈性大阻尼材料形成附加阻尼結(jié)構(gòu)均屬于被動(dòng)阻尼控制。近年來,粘彈性大阻尼材料用于柔性機(jī)械臂的振動(dòng)控制已引起高度重視。Rossi Mauro和Wang David研究了柔性機(jī)器人的被動(dòng)控制問題。
5)力反饋控制法。柔性機(jī)械臂振動(dòng)的力反饋控制實(shí)際上是基于逆動(dòng)力學(xué)分析的控制方法,即根據(jù)逆動(dòng)力學(xué)分析,通過臂末端的給定運(yùn)動(dòng)求得施加于驅(qū)動(dòng)端的力矩,并通過運(yùn)動(dòng)或力檢測(cè)對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩進(jìn)行反饋補(bǔ)償。
6)自適應(yīng)控制。采用組合自適應(yīng)控制,將系統(tǒng)劃分成關(guān)節(jié)子系統(tǒng)和柔性子系統(tǒng)。利用參數(shù)線性化的方法設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制規(guī)則來辨識(shí)柔性機(jī)械臂的不確定性參數(shù)。對(duì)具有非線性和參數(shù)不確定性的柔性機(jī)械臂進(jìn)行了跟蹤控制器的設(shè)計(jì)。控制器的設(shè)計(jì)是依據(jù)Lyapunov方法的魯棒和自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)。通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換將系統(tǒng)分成兩個(gè)子系統(tǒng)。用自適應(yīng)控制和魯棒控制分別對(duì)兩個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行控制。
7)PID控制。PID控制器作為最受歡迎和最廣泛應(yīng)用的控制器,由于其簡(jiǎn)單、有效、實(shí)用,被普遍地用于剛性機(jī)械臂控制,常通過調(diào)整控制器增益構(gòu)成自校正PID控制器或與其它控制方法結(jié)合構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)以改善PID控制器性能。
8)變結(jié)構(gòu)控制。變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)是一種不連續(xù)的反饋控制系統(tǒng),其中滑??刂剖亲钇毡榈淖兘Y(jié)構(gòu)控制。其特點(diǎn):在切換面上,具有所謂的滑動(dòng)方式,在滑動(dòng)方式中系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化和擾動(dòng)保持不敏感,同時(shí),它的軌跡位于切換面上,滑動(dòng)現(xiàn)象并不依賴于系統(tǒng)參數(shù),具有穩(wěn)定的性質(zhì)。變結(jié)構(gòu)控制器的設(shè)計(jì),不需要機(jī)械臂精確的動(dòng)態(tài)模型,模型參數(shù)的邊界就足以構(gòu)造一個(gè)控制器。
9)模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。是一種語言控制器,可反映人在進(jìn)行控制活動(dòng)時(shí)的思維特點(diǎn)。其主要特點(diǎn)之一是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)并不需要通常意義上的被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,而是需要操作者或?qū)<业慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)、操作數(shù)據(jù)等。
與剛性機(jī)械臂相比較,柔性機(jī)械臂具有結(jié)構(gòu)輕、載重/自重比高等特性,因而具有較低的能耗、較大的操作空間和很高的效率,其響應(yīng)快速而準(zhǔn)確,有著很多潛在的優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)、國防等應(yīng)用領(lǐng)域中占有十分重要的地位。隨著宇航業(yè)及機(jī)器人業(yè)的飛速發(fā)展,越來越多地采用由若干個(gè)柔性構(gòu)件組成的多柔體系統(tǒng)。傳統(tǒng)的多剛體動(dòng)力學(xué)的分析方法及控制方法已不能滿足多柔體系統(tǒng)的動(dòng)力分析及控制的要求。柔性機(jī)械臂作為最簡(jiǎn)單的非平凡多柔體系統(tǒng),被廣泛地用作多柔體系統(tǒng)的研究模型。
不確定性主要分為兩種主要類型:結(jié)構(gòu)(structured)不確定性和非結(jié)構(gòu)(unstructured)不確定性,非結(jié)構(gòu)不確定性主要是由于測(cè)量噪聲、外界干擾及計(jì)算中的采樣時(shí)滯和舍入誤差等非被控對(duì)象自身因素所引起的不確定性。結(jié)構(gòu)不確定性和建模模型本身有關(guān),可分為
①參數(shù)不確定性 如負(fù)載質(zhì)量、連桿質(zhì)量、長度及連桿質(zhì)心等參數(shù)未知或部分已知。
②未建模動(dòng)態(tài) 高頻未建模動(dòng)態(tài),如執(zhí)行器動(dòng)態(tài)或結(jié)構(gòu)振動(dòng)等;低頻未建模動(dòng)態(tài),如動(dòng)/靜摩擦力等。
模型不確定性給機(jī)械臂軌跡跟蹤的實(shí)現(xiàn)帶來影響,同時(shí)部分控制算法受限于一定的不確定性。應(yīng)用于機(jī)械臂控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要包括PID控制、自適應(yīng)控制和魯棒控制等,然而由于它們自身所存在的缺陷,促使其與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等算法相結(jié)合,一些新的控制方法也在涌現(xiàn),很多算法是彼此結(jié)合在一起的。
各種溶劑、粘接劑、油漆、化學(xué)材脂、固體膠等,包括硅膠、EMI導(dǎo)電膠、UV膠、AB膠、快干膠、環(huán)氧膠、密封膠、熱膠、潤滑脂、銀膠、紅膠、錫膏、散熱膏、防焊膏、透明漆、螺絲固定劑、木工膠、厭氧膠、亞克力膠、防磨膠、水晶膠、灌注膠、喇叭膠、瞬間膠、橡膠,油漆、搪瓷漆、亮漆、油墨、顏料等
機(jī)械手與機(jī)械臂其實(shí)是大同小異的,可以理解為機(jī)械臂是機(jī)械手的一部分,就一手臂
機(jī)器人手臂上的微型步進(jìn)電機(jī)型號(hào)是faulhaber微型步進(jìn)電機(jī),最小外徑6mm。微型步進(jìn)電機(jī)是微機(jī)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵執(zhí)行部件。隨著電子技術(shù)和精密加工技術(shù)研究的深入,微電機(jī)正朝著微型化、多gmp16-050...
1、順序伸縮機(jī)構(gòu)--伸縮臂的各節(jié)臂以一定的先后次序逐節(jié)伸縮。2、同步伸縮機(jī)構(gòu)--伸縮臂的各節(jié)臂以相同的相對(duì)速度進(jìn)行伸縮。3、獨(dú)立伸縮機(jī)構(gòu)--各節(jié)臂能獨(dú)立進(jìn)行伸縮的機(jī)構(gòu)。4、組合伸縮機(jī)構(gòu)--當(dāng)伸縮臂超過...
機(jī)器人系統(tǒng)是由視覺傳感器、機(jī)械臂系統(tǒng)及主控計(jì)算機(jī)組成,其中機(jī)械臂系統(tǒng)又包括模塊化機(jī)械臂和靈巧手兩部分。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建模型如圖1所示。
點(diǎn)膠機(jī)日常保養(yǎng)的好壞,直接影響到點(diǎn)膠機(jī)使用壽命。點(diǎn)膠機(jī)保養(yǎng)的日常工作對(duì)于點(diǎn)膠機(jī)的使用壽命包括在平時(shí)使用過程中的順利程度有著很大影響,下面是點(diǎn)膠機(jī)日常保養(yǎng)步驟:
1、更換膠種,需清洗管路。此時(shí)先關(guān)閉進(jìn)料閥,打開排料閥,將膠桶剩余膠料排出后,關(guān)閉排料閥打開進(jìn)料閥將清洗溶劑倒入儲(chǔ)膠桶內(nèi),激活機(jī)體,按平時(shí)操作方式將溶劑壓出沖洗。
2、氣壓進(jìn)氣不正常及發(fā)現(xiàn)有水氣,請(qǐng)將調(diào)壓過濾器內(nèi)之水氣排除或檢查氣壓源有無異樣即可。點(diǎn)膠機(jī)在膠水大量使用前,請(qǐng)先小量試用,掌握產(chǎn)品的使用技巧,以免差錯(cuò),當(dāng)測(cè)試沒問題時(shí),再用雙液滴膠機(jī)或雙液灌膠機(jī)進(jìn)行大批量的生產(chǎn);抽真空系統(tǒng)對(duì)膠水進(jìn)行抽真空除泡處理,以排除攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡,或靜置10-20分鐘再使用,以使混合時(shí)產(chǎn)生的氣泡及時(shí)排除,混合在一起的膠量越多。
3、機(jī)臺(tái)部分請(qǐng)定期擦拭干凈,以增加使用壽命?;旌显谝黄鸬哪z量越多,其反應(yīng)就越快,固化速度也會(huì)越快,所以要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行合理配膠,否則造成膠水的浪費(fèi)。排除意外,提高生產(chǎn)效率。如今液體控制技術(shù)和點(diǎn)膠設(shè)備廣泛地應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)中的各種生產(chǎn)領(lǐng)域。
4、機(jī)臺(tái)長時(shí)間停用時(shí)應(yīng)當(dāng)拔下電源,這樣不僅能使機(jī)器的壽命延長而且還會(huì)省下來不少的電費(fèi)。隨著日新月異的工業(yè)發(fā)展的需要,液體控制技術(shù)和點(diǎn)膠設(shè)備也在不斷的發(fā)展到超高精密控制和多樣化及專業(yè)化。
注:每次使用完之后都做好清潔,能看到的地方都擦一遍,用酒精擦,經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的部位最好點(diǎn)上機(jī)油或者黃油,保持潤滑,如果長時(shí)間不用一定要把膠打光,不然凝固在LED點(diǎn)膠機(jī)里面,又要錢清理。
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講述了用PSD構(gòu)造柔性臂末端振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程 ,包括測(cè)量原理 ,光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造 ,PSD的后續(xù)處理電路和系統(tǒng)標(biāo)定等。介紹了一個(gè)基于PSD的雙連桿柔性機(jī)械臂末端振動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá) 0 .1mm。
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評(píng)分: 4.4
本文應(yīng)用模態(tài)控制理論,對(duì)柔性機(jī)械臂的主動(dòng)控制問題中的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了研究。在小變形假設(shè)的前提下,考慮由于橫向變形而引起的軸向位稱位的影響,采用拉格朗日方程建立了計(jì)及動(dòng)力剛化項(xiàng)的動(dòng)力學(xué)模型,并將PD控制理論和方法應(yīng)用于刻模型。最后,對(duì)一單桿柔性機(jī)械臂的振動(dòng)控制進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真.
歐洲機(jī)械臂簡(jiǎn)介
歐空局(ESA)在國際空間站俄羅斯部分安裝了一個(gè)歐洲機(jī)器人手臂(European Robotic Arm,ERA),該臂長11m,具有7自由度,對(duì)稱結(jié)構(gòu),兩端各有一個(gè)手腕,利用兩個(gè)手腕可使機(jī)械臂在空間站上移動(dòng)。ERA主要用于在軌裝配和其他艙外服務(wù)。
工業(yè)機(jī)械臂分類
機(jī)械臂是"ROBOT"一詞的中文譯名。由于影視宣傳和科幻小說的影響,人們往往把機(jī)械臂想像成外貌似人的機(jī)械和電子裝置。但事實(shí)并不是這樣,特別是工業(yè)機(jī)械臂,與人的外貌往往毫無相似之處。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)機(jī)械臂定義為"其操作機(jī)是自動(dòng)控制的,可重復(fù)編程、多用途,并可以對(duì)3個(gè)以上軸進(jìn)行編程。它可以是固定式或者移動(dòng)式。在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中使用"。操作機(jī)又定義為"是一種機(jī)器,其機(jī)構(gòu)通常由一系列相互鉸接或相對(duì)滑動(dòng)的構(gòu)件所組成。它通常有幾個(gè)自由度,用以抓取或移動(dòng)物體(工具或工件)。"所以對(duì)工業(yè)機(jī)械臂可能理解為:擬人手臂、手腕和手功能 的機(jī)械電子裝置;它可把任一物件或工具按空間位姿(位置和姿態(tài))的時(shí)變要求進(jìn)行移動(dòng),從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。如夾持焊鉗或焊槍,對(duì)汽車或摩托車車體進(jìn)行了點(diǎn)焊或弧焊;搬運(yùn)壓鑄或沖壓成型的零件或構(gòu)件;進(jìn)行激光切割;噴涂;裝配機(jī)械零部件等等。
歐洲機(jī)械臂的相關(guān)技術(shù)參數(shù):
總長 11 300 mm
有效范圍 9 700 mm
精確度 3 mm
最大位移速度 200 mm/s
發(fā)射載重 630 kg
工作載荷 8 000 kg
平均能耗 475 W (120 V 直流電)
峰值能耗 800 W (120 V 直流電)
制作材質(zhì) 輕型碳纖維管及鋁制接頭