水下机器人-机械手系统抓取作业轨迹跟踪控制

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作者 张扬 夏庆超 +4 位作者 杨灿军 常宗瑜 宋瑞银 吴定泽 张鑫 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期540-549,共10页

针对水下机器人-机械手系统在进行水下作业任务时精确运动轨迹跟踪控制困难的问题,本文提出了水下机器人-机械手系统水下作业的双环滑模控制方法。基于水下机器人-机械手系统运动学和动力学模型,对水下机器人-机械手系统水下抓取作业过... 针对水下机器人-机械手系统在进行水下作业任务时精确运动轨迹跟踪控制困难的问题,本文提出了水下机器人-机械手系统水下作业的双环滑模控制方法。基于水下机器人-机械手系统运动学和动力学模型,对水下机器人-机械手系统水下抓取作业过程进行轨迹跟踪控制研究;考虑机械手末端执行器作业过程中参数变化对机械手拾起和放置物体的全过程进行模拟;通过仿真模拟分析对比例积分微分控制、计算力矩控制、传统滑模控制和双环滑模控制等方法进行对比。结果表明:双环滑模控制方法能够提高本体和机械手的控制精度、减小机械手末端执行器的跟踪误差、降低系统总的能量消耗,并且水下机器人-机械手系统抓取重物时对机械手关节的影响要大于对本体位姿的影响。 展开更多

关键词 水下机器人 水下机器人-机械手系统 轨迹跟踪 双环滑模控制 参数变化 拾起与放置 控制精度 跟踪误差

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水下机器人-机械手系统控制方法综述 被引量：12

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作者 陈巍 魏延辉 +2 位作者 曾建辉 贾献强 王泽鹏 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2015年第8期116-123,共8页

水下机器人-机械手系统(UVMS)是未来海洋开发的重要装备,是当前的一大研究热点。综述了国内外水下机器人-机械手系统的研究现状,介绍了目前常用的动力学与运动学建模方法,总结了水下机器人-机械手系统运动学规划算法以及水下机器人-机... 水下机器人-机械手系统(UVMS)是未来海洋开发的重要装备,是当前的一大研究热点。综述了国内外水下机器人-机械手系统的研究现状,介绍了目前常用的动力学与运动学建模方法,总结了水下机器人-机械手系统运动学规划算法以及水下机器人-机械手系统控制方法的主要内容,最后对水下机器人-机械手系统的发展和研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 水下机器人-机械手系统 建模方法 运动规划 控制策略

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水下机器人-机械手系统非奇异终端滑模控制 被引量：11

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作者 王尧尧 顾临怡 +1 位作者 陈柏 吴洪涛 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期934-942,979,共10页

针对复杂集总干扰下水下机器人-机械手系统的轨迹跟踪控制难题,提出基于时延估计的非奇异终端滑模控制方法.该方法以时延估计为基础架构,利用非奇异终端滑模控制的强鲁棒性,实现复杂集总干扰下系统高性能的轨迹跟踪控制.受益于时延估计... 针对复杂集总干扰下水下机器人-机械手系统的轨迹跟踪控制难题,提出基于时延估计的非奇异终端滑模控制方法.该方法以时延估计为基础架构,利用非奇异终端滑模控制的强鲁棒性,实现复杂集总干扰下系统高性能的轨迹跟踪控制.受益于时延估计无需动力学模型的特性和非奇异终端滑模控制的强鲁棒性,所提算法具有优异的控制性能、良好的鲁棒性和工程易用性.以实验室搭建的一型水下机器人-机械手系统为研究对象,展开9自由度数值仿真和7自由度水池试验研究,结果表明:在未知复杂集总干扰下,利用相同的控制增益,所提控制方法相对传统时延估计控制可以保证更优的综合控制性能,前者系统末端定位精度为0.038 m,而后者仅为0.067m. 展开更多

关键词 时延估计 水下机器人-机械手系统 非奇异终端滑模控制 轨迹跟踪 鲁棒控制

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水下机器人-机械手姿态调节系统研究 被引量：8

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作者 杨超 张铭钧 +2 位作者 秦洪德 郭冠群 王玉甲 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期377-383,共7页

针对微小型水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)内部空间狭小、机械手展开作业产生较大姿态倾覆力矩的问题,本文研制了一种新型的水下机器人-机械手系统(autonomous underwater vehicle-manipulator system,AUVMS)姿态调节... 针对微小型水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)内部空间狭小、机械手展开作业产生较大姿态倾覆力矩的问题,本文研制了一种新型的水下机器人-机械手系统(autonomous underwater vehicle-manipulator system,AUVMS)姿态调节系统。该系统可以通过机械自锁实现姿态保持以减少能耗,并且可以实现"软件限位"和"硬件限位"两级安全保护。为降低AUVMS姿态偏差和调节时间,提出适应于AUVMS姿态控制的模糊双闭环PID方法,通过模糊逻辑在线调节PID参数,以适应于AUVMS的非线性特性。通过研制的AUVMS原理样机进行水池剪缆作业实验,验证了该AUVMS姿态调节系统及提出的控制方法的有效性。 展开更多

关键词 水下机器人-机械手系统 水下大展臂机械手 姿态调节系统 重心调节 模糊双闭环PID控制

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自治水下机器人机械手系统协调运动研究 被引量：6

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作者 张奇峰 张艾群 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2006年第3期79-84,共6页

简单描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计,鉴于自治水下机器人-机械手系统运动学冗余、内部可能干涉以及载体圆筒式外形等特点,将惩罚调节因子引入系统运动学伪逆矩阵,保证了关节在允许范围内运动,避免载体大幅度姿... 简单描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计,鉴于自治水下机器人-机械手系统运动学冗余、内部可能干涉以及载体圆筒式外形等特点,将惩罚调节因子引入系统运动学伪逆矩阵,保证了关节在允许范围内运动,避免载体大幅度姿态变化及载体与机械手之间的干涉,同时采用梯度投影法优化海流作用下的系统推力。仿真表明,该算法在解决系统冗余度的同时,有效地协调多任务下的系统动作。 展开更多

关键词 自治水下机器人 水下机器人-机械手系统 协调运动 水下电动机械手

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水下机器人-机械手末端精度测量方法及误差分析 被引量：3

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作者 姚峰 杨超 +1 位作者 张铭钧 王连强 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1155-1162,共8页

针对水下机器人-机械手系统的末端精度测量问题,本文研究2种不同原理的末端精度测量方法。为检测系统末端精度是否在某一特定范围内,提出一种非接触式末端精度范围测量方法;针对水下环境中机械手末端精度数值的测量问题,提出一种接触式... 针对水下机器人-机械手系统的末端精度测量问题,本文研究2种不同原理的末端精度测量方法。为检测系统末端精度是否在某一特定范围内,提出一种非接触式末端精度范围测量方法;针对水下环境中机械手末端精度数值的测量问题,提出一种接触式水下机械手末端精度测量方法。针对末端精度测量方法的原理性误差问题,分析测量方法中误差影响因素,提出基于数值迭代方式的误差分析方法。在水下机器人艇体固定和动力悬停状态下,进行末端精度测量水池实验,实验结果表明:本文方法能实时、有效测量得出机械手末端精度,并验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 水下机器人 水下机器人-机械手系统 AUVMS 精度测量 坐标转换 原理性误差 静态精度 动态精度

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基于关节限位的自治水下机器人机械手系统运动规划研究 被引量：2

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作者 林江 张竺英 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第2期183-185,共3页

对自治水下机器人搭载的四功能水下电动机械手进行了简要描述。考虑到自治水下机器人机械手系统的运动学冗余,将关节限位算法用于系统逆运动学求解,避免载体大幅度姿态变化。利用Matlab仿真表明该算法在解决系统冗余的同时有效的限制了... 对自治水下机器人搭载的四功能水下电动机械手进行了简要描述。考虑到自治水下机器人机械手系统的运动学冗余,将关节限位算法用于系统逆运动学求解,避免载体大幅度姿态变化。利用Matlab仿真表明该算法在解决系统冗余的同时有效的限制了关节位移。 展开更多

关键词 水下电动机械手 自治水下机器人 自治水下机器人机械手系统 运动规划

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水下机器人-机械臂系统的滑模自抗扰控制 被引量：5

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作者 李小岗 王红都 +1 位作者 黎明 刘鑫 《海洋科学》 CAS 北大核心 2020年第9期130-138,共9页

针对水下机器人机械臂系统的强耦合、强非线性、复杂海洋多源干扰等因素影响,提出了滑模自抗扰控制器,将复杂系统模型转变为简单的积分串联系统,将内部参数不确定性、测量误差、建模误差和海洋多源干扰等扰动归结为总扰动,并采用线性扩... 针对水下机器人机械臂系统的强耦合、强非线性、复杂海洋多源干扰等因素影响,提出了滑模自抗扰控制器,将复杂系统模型转变为简单的积分串联系统,将内部参数不确定性、测量误差、建模误差和海洋多源干扰等扰动归结为总扰动,并采用线性扩张观测器对其进行估计并抵消。利用滑模控制器提高系统对参数摄动的不敏感性,增强控制系统的抗干扰性能,通过李雅普诺夫理论分析了控制系统的有界稳定性。仿真结果表明滑模自抗扰与传统滑模控制和自抗扰控制相比,能使水下机器人机械臂实现更好的轨迹跟踪,且系统具有更好的抗干扰能力。 展开更多

关键词 水下机器人-机械臂系统 自抗扰控制 线性扩张状态观测器 变结构滑模控制

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基于传感探测系统的多自治水下机器人编队协调控制 被引量：8

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作者 庞师坤 王健 +1 位作者 易宏 梁晓锋 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期549-555,共7页

针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期... 针对自治水下机器人(AUV)编队协调控制问题,研究了基于传感探测系统的主从式编队协调控制方法.该方法能够避免AUV编队之间依靠水声通信而造成的通信延迟和数据丢失的问题,提高编队控制的可靠性以及生存能力.首先根据领航者位置信息和期望的编队队形得到跟随者的参考路径,跟随者可以实时测得领航者的距离和航向信息并与参考路径相对比.其次为了使跟随者轨迹在短时间内收敛于参考路径从而得到期望的队形,利用Lyapunov函数设计了反演控制器.最后对设计进行了编队控制的仿真.结果表明,AUV编队队形保持良好,所采用的方法具有很好的可行性. 展开更多

关键词 自治水下机器人编队 传感探测系统 领航-跟随法

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水下作业液压机械手夹持力模糊控制技术的研究 被引量：5

10

作者 谭定忠 张铭钧 +2 位作者 王立权 张立勋 孟庆鑫 《机床与液压》 北大核心 2001年第1期24-25,46,共3页

水下作业系统大多采用液压驱动。本文设计了一种握力传感器并对其性能进行研究，建立了控制机械手爪的电液位置伺服系统，在此基础上，构成了基于电液位置伺服系统的机械手夹持力控制系统，采用带有可自动调整的智能权函数的模糊控制器... 水下作业系统大多采用液压驱动。本文设计了一种握力传感器并对其性能进行研究，建立了控制机械手爪的电液位置伺服系统，在此基础上，构成了基于电液位置伺服系统的机械手夹持力控制系统，采用带有可自动调整的智能权函数的模糊控制器来控制机械手夹持力，并进行了实验研究。实验证明，使用这种控制方法系统响应快、超调小、控制精度高、能够满足机械手爪抓取作业时对夹持力控制的要求。 展开更多

关键词 握力传感器 电液伺服系统 模糊控制 机械手 机器人 水下作业

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基于形态图的UVMS水下三维目标识别 被引量：3

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作者 公丕亮 张奇峰 +1 位作者 张艾群 李一平 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第3期265-267,共3页

水下机器人-机械手系统(UVMS)在对水下目标进行自主或半自主作业时,首要及关键的一步是进行目标识别。由于水下环境的特殊性,水下视距很小,光学成像具有噪声大、对比度差等特点;上述因素使得基于局部特征的目标识别对尺度、旋转、光线... 水下机器人-机械手系统(UVMS)在对水下目标进行自主或半自主作业时,首要及关键的一步是进行目标识别。由于水下环境的特殊性,水下视距很小,光学成像具有噪声大、对比度差等特点;上述因素使得基于局部特征的目标识别对尺度、旋转、光线等变化的敏感度大大增加。借助立体视觉及航向传感器信息,利用水下三维目标的变尺度形态图方法可靠地实现了水下目标识别,并通过实验对该方法进行了验证。 展开更多

关键词 水下机器人-机械手系统 形态图 立体视觉 目标识别

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