机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计
机器人抓取装置位置控制系统系统校正装置设计
自动控制原理课程设计题目：机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计专业：电气工程及其自动化：班级：学号：指导老师：职称：州航空工业管理学院机电工程学院2011年12月初始条件：一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统，其传递函数为()()()15.0130++=s s s s G ，设计一个滞后校正装置，使系统的相角裕度︒=45γ。
设计容：1.先手绘系统校正前的bode 图，然后再用MATLAB 做出校正前系统的bode 图，根据MATLAB 做出的bode 图求出系统的相角裕量。
2.求出校正装置的传递函数3. 用MATLAB 做出校正后的系统的bode 图，并求出系统的相角裕量。
4.在matlab 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，确使满足技术要求。
5.对系统的稳定性及校正后的性能说明6.心得体会。
1频率法的串联滞后校正特性及方法1.1特性：当一个系统的动态特性是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用此方法。
具体就是增加一对靠的很近并且靠近坐标原点的零、极点，使系统的开环放大倍数提高β倍，而不影响开环对数频率特性的中、高频段特性。
1.2该方法的步骤主要有：()1绘制出未校正系统的bode 图，求出相角裕量0γ，幅值裕量g K 。
()2在bode 图上求出未校正系统的相角裕量εγγ+=期望处的频率2c ω,2c ω作为校正后系统的剪切频率，ε用来补偿滞后校正网络2c ω处的相角滞后，通常取︒︒=15~5ε。
()3令未校正系统在2c ω的幅值为βlg 20，由此确定滞后网络的β值。
()4为保证滞后校正网络对系统在2c ω处的相频特性基本不受影响，可按10~21222c c ωωτω==求得第二个转折频率。
()5校正装置的传递函数为()11++=s s s G C βττ ()6画出校正后系统的bode 图，并校验性能指标2确定未校正前系统的相角裕度2.1先绘制系统的bode 图如下：2.2再用MATLAB 程序绘制校正前系统的bode 图，并由MATLAB 计算系统校正前的相角裕度，程序如下。
搬运机械手及其控制系统设计方案
毕业设计＜论文）题目：搬运机械手及其控制系统设计摘要近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。
电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求。
本课题设计源于生产线中的搬运站，传动方式采用气压传动，即用各种气缸来控制机械手的动作，控制部分结合可编程控制技术编写程序进行控制来实现两站之间的搬运。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件<或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动< 摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
本课题中设计的搬运机械手主要有旋转、伸缩、升降、夹紧四个自由度组成。
课题从机械部分、气动部分和控制三部分对气动机械手进行设计，要求机械手实现上下站之间的搬运功能。
机械部分重点是总体结构的设计、各个气缸的选择和安装设计、各零部件的结构设计等，气动部分主要是给出了搬运机械手的气动原理图，而控制部分则主要是程序的设计和调试，论文采用西门子<S7-200 ）指令编程，给出了相应的梯形图、语句表和简单的流程图。
由于气动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点，气动机械手正在向重复高精度，模块化，无给油化，机电气一体化方向发展。
可以预见，在不久的将来，气动机械手将越来越广泛地进人工业、军事、航空、医疗、生活等领域。
关键词：可编程控制器，柔性自动生产线，自由度，梯形图AbstractOver the past 20 years, the field of pneumatic technology expandrapidly,which is widely used in a diverse array ofautomated production line especially.The combine ofelectrical programmable technology and pneumatic control technology makes the whole system a higher degree of automation, more flexible control and more reliableperformance 。
机器人手抓控制系统设计研究
机器人手抓控制系统设计研究机器人手抓控制是机器人技术中重要的一环，其优良的控制方案是机器人能够顺利执行任务的保障之一。
这需要结合机器人的动力学、控制理论、电路设计等多个方面进行研究，从而提高手抓的稳定性、抓取效率和精度等方面。
本文将从机器人手抓的控制结构、控制算法、硬件设计、软件开发等多个方面进行论述。
一、机器人手抓的控制结构机器人手抓的控制结构一般分为正向控制和反向控制两种。
正向控制是将外界需要执行的任务通过控制信号输入机器人手抓，并通过机器人手抓的运动反应实现任务执行的过程。
反向控制是将机器人手抓的运动反馈信号输入至控制器，并与期望的运动目标进行比较，产生误差信号，将误差信号通过反馈控制器产生控制信号，从而实现一系列闭环控制，使机器人手抓的操作精度和稳定性得到保证。
机器人手抓一般采用数控系统来实现控制。
如果需要多个机器人协作执行任务，则需要建立集成控制系统，实现分布式控制。
集成控制系统依靠现代电子和计算机技术，实现大规模分布式控制。
本文主要以单个机器人手抓控制系统为研究对象，探讨机器人手抓控制算法、硬件设计和软件开发等相关问题。
二、机器人手抓控制算法机器人手抓控制算法是机器人手抓实现任务的核心。
常见的控制算法主要有PID控制、自适应控制和模糊控制等。
PID控制算法是机器人手抓控制算法中最基础的控制算法之一，通过调整PID参数可以达到手抓控制的目标。
自适应控制是在PID控制的基础上，通过自适应算法实现参数的自适应调整,来适应不同的控制环境，实现控制优化。
模糊控制算法是最近10多年发展起来的一种新型控制方法，它通过建立模糊控制器来精确估计系统动态特性，实现高精度控制。
除了上述几种控制算法，还有模型预测控制、滑模控制、神经网络控制等高级控制算法。
各种控制算法的优点各不相同，针对不同的控制任务选择合适的控制算法对于机器人手抓控制来说至关重要。
三、机器人手抓硬件设计机器人手抓硬件设计主要是指机器人手抓的制作和电路设计等方面。
机器人抓取与操作控制方法研究与设计
机器人抓取与操作控制方法研究与设计摘要：随着人工智能和机器人技术的快速发展，机器人在工业、医疗、军事等领域中的应用越来越广泛。
机器人抓取与操作控制方法的研究和设计是实现机器人智能化的关键之一。
本文将重点探讨机器人抓取与操作控制方法的研究现状、存在的问题以及未来的发展方向。
1. 引言机器人在现代社会中的应用越来越普遍，其能够完成一些重复性的、危险的或者需要高精度的工作。
机器人的操作控制和抓取能力直接影响其应用范围和效果。
因此，研究和设计高效的机器人抓取与操作控制方法具有重要意义。
2. 机器人抓取方法的研究与设计机器人抓取是机器人实现操作功能的基础，其主要包括物体识别、姿态估计和运动规划等步骤。
目前，常见的机器人抓取方法主要有夹持抓取、表面抓取和形状抓取等。
2.1 夹持抓取方法夹持抓取是最常见的机器人抓取方式之一，通过机械手的夹爪夹持物体，并保持抓取力以保证物体不会滑落。
夹持抓取方法具有抓取稳定性高、适用范围广等优点，但在抓取形状不规则或表面光滑的物体时存在一定的难度。
2.2 表面抓取方法表面抓取方法是通过机器人末端工具与物体表面摩擦力来实现抓取，如利用磁力吸附、粘性表面等方式。
表面抓取方法适用于光滑表面的物体，但对于形状不规则或表面粗糙的物体抓取效果较差。
2.3 形状抓取方法形状抓取方法是根据物体的形状特征进行抓取，通常需要与物体形状匹配的机器人末端工具。
形状抓取方法适用于特定形状的物体，但对于形状变化较大的物体，如液态物体则无法实现有效抓取。
3. 机器人操作控制方法的研究与设计机器人操作控制方法是机器人执行抓取任务的关键，主要包括路径规划、运动控制和力控制等。
目前，常见的机器人操作控制方法主要有运动规划、力控制和视觉伺服等。
3.1 运动规划方法运动规划是实现机器人高效移动和执行任务的基础，其主要目标是确定机器人在空间中的轨迹和位置。
常见的运动规划方法包括基于模型的规划算法、基于搜索的规划算法和基于学习的规划算法等。
机器人精密抓取控制系统的设计与实现
机器人精密抓取控制系统的设计与实现随着科技的不断发展，机器人在各个领域的应用越来越广泛。
作为现代工业生产的重要组成部分，机器人的精密抓取控制系统在提升生产效率和质量方面起着至关重要的作用。
本文将探讨机器人精密抓取控制系统的设计与实现。
一、引言随着社会的快速发展，各种机器人在生产制造、医疗卫生、交通运输等领域得到广泛应用。
其中，机器人的精密抓取技术特别重要，它决定了机器人在执行任务时的准确性和效率。
因此，设计一个高效可靠的机器人精密抓取控制系统成为研究的热点之一。
二、机器人精密抓取控制系统的核心组成部分1. 传感器系统传感器系统是机器人精密抓取控制系统的重要组成部分。
通过对物体的感知和反馈，传感器系统可以实时获取物体的位置、形态等信息，为机器人的抓取动作提供准确的参考。
常见的传感器包括摄像头、激光雷达、力传感器等。
2. 运动控制系统运动控制系统是机器人精密抓取控制系统的核心，主要包括机械臂和执行器。
机械臂通过关节和轴来实现多自由度的运动，而执行器则负责实现机械臂的抓取和松开操作。
3. 规划算法规划算法是机器人精密抓取控制系统中的重要环节，它决定了机器人的路径规划和运动轨迹。
常用的规划算法有最短路径算法、遗传算法等。
通过合理选择和应用规划算法，可以实现机器人在复杂环境下的精准抓取。
三、机器人精密抓取控制系统的设计与实现1. 系统需求分析在设计机器人精密抓取控制系统之前，需要对系统的需求进行详细分析。
包括对抓取物体的形状、大小、重量等进行了解，确定机器人所需的自由度和力度。
同时，还需要考虑到抓取过程中可能存在的不确定因素，例如摩擦力、空气动力学等。
2. 硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合的机械臂和执行器，并进行合理的组合。
同时，还需要根据需求选择合适的传感器系统，并将其与机械臂和执行器进行连接。
在设计过程中，需要考虑到机械臂的刚度、稳定性等因素，以及传感器系统的准确性和可靠性。
3. 软件设计软件设计是机器人精密抓取控制系统中的关键一环。
三维机械手抓放装置设计方案设计
三维机械手抓放装置设计方案设计一、设计背景随着机器人技术的不断发展，机械手在工业领域的应用越来越广泛，尤其是对于需要进行抓取和放置操作的场景，三维机械手非常适用。
为了提高机械手在抓取和放置过程中的稳定性和精确性，设计一种三维机械手抓放装置。
二、设计目标1.提高抓取物体的稳定性和精确性；2.优化机械手的工作效率，提高装卸速度；3.设计符合工业生产环境的机械结构，能够适应不同场景的抓取和放置任务需求。
三、设计原理1.采用机械手与抓放装置相结合的方式，通过机械手的运动来实现抓取和放置操作；2.抓放装置采用可调节的夹持力控制系统，能够根据不同物体的形状和重量进行自动调节；3.抓放装置采用传感器来进行精确定位和力的反馈控制，以确保抓取和放置的稳定性和精确性；4.抓放装置设计可灵活调整，以适应不同尺寸和形状的物体。
四、设计步骤及流程1.确定机械手的结构和运动轨迹，并进行仿真模拟，以确定最佳抓取和放置方式；2.设计抓放装置的机构和夹持系统，考虑不同形状和重量的物体；3.配置传感器系统，用于精确定位和力反馈控制；4.进行结构和系统的集成调试，并进行性能测试；5.对设计方案进行优化，提高抓取和放置的稳定性和精确性。
五、预期效果1.抓取和放置操作的稳定性和精确性显著提高；2.提高机械手的工作效率和装卸速度；3.设计方案具有较强的通用性，适应不同场景的抓取和放置任务需求。
六、安全风险及措施1.机械手和抓放装置的运动部分可能存在碰撞风险，需要设计防碰撞装置和传感器；2.抓放装置的夹持力需要合理控制，避免对物体造成损坏；3.设计方案应考虑人身安全，设置安全保护装置和紧急停止按钮。
七、总结设计一种三维机械手抓放装置，能够提高抓取和放置操作的稳定性、精确性和工作效率，满足不同场景的抓取和放置任务需求。
设计方案还应考虑安全风险，并采取相应的措施来保障人身安全和物体的完整性。
最终的设计方案预计能够有效提升机械手在工业生产中的应用效果。
机械手位置校准设备及方法、机械手控制系统的生产技术
图片简介:本技术提供一种机械手位置校准装置及方法、机械手控制系统，该机械手位置校准装置包括多个检测单元和控制单元，其中，多个所述检测单元设置在腔室中，且分布在与标准承载位的边界上的不同位置相对应的位置处，用于检测各自对应的位置处是否有晶片，并向所述控制单元发送检测信号；所述控制单元用于根据所述检测信号判断所述腔室中是否有晶片；若有，则根据所述检测信号判断所述晶片是否相对于所述标准承载位发生偏移，若是，则根据所述检测信号获得所述晶片相对于所述标准承载位的偏移方向，并根据所述偏移方向调整机械手的取片位置。
通过本技术，减小了腔室中有无晶片的误判，并且提高了工艺效率。
技术要求1.一种机械手位置校准装置，其特征在于，包括多个检测单元和控制单元，其中，多个所述检测单元设置在腔室中，且分布在与标准承载位的边界上的不同位置相对应的位置处，用于检测各自对应的位置处是否有晶片，并向所述控制单元发送检测信号；所述控制单元用于根据所述检测信号判断所述腔室中是否有晶片；若有，则根据所述检测信号判断所述晶片是否相对于所述标准承载位发生偏移，若是，则根据所述检测信号获得所述晶片相对于所述标准承载位的偏移方向，并根据所述偏移方向调整机械手的取片位置。
2.根据权利要求1所述的机械手位置校准装置，其特征在于，至少一个所述检测单元设置在所述晶片自腔室的传输口移动至所述标准承载位的移动路径上。
3.根据权利要求1或2所述的机械手位置校准装置，其特征在于，每个所述检测单元为测距传感器，所述测距传感器设置在所述标准承载位的上方。
4.根据权利要求3所述的机械手位置校准装置，其特征在于，所述腔室为装载锁腔室，所述检测单元设置在所述装载锁腔室的上盖。
5.根据权利要求4所述的机械手位置校准装置，其特征在于，所述检测单元为三个，三个所述检测单元相对于所述标准承载位的中心对称分布。
6.一种机械手控制系统，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的机械手位置校准装置，用于校准机械手的取片位置。
机器人抓取技术研究与控制策略设计
机器人抓取技术研究与控制策略设计机器人抓取技术是现代机械工程的重要分支，它的研究与应用对于提高生产效率和工作安全性具有重要意义。
机器人抓取技术的研究旨在开发出具有高效率、高精度、高稳定性的抓取装置，并探索适合各种不同应用场景的抓取策略。
本文将从机器人抓取技术的基本原理、研究现状以及控制策略设计三个方面进行讨论。
首先，机器人的抓取技术基于机械学和控制理论，通过传感器和执行器的配合，实现对目标物体的准确抓取。
常见的机器人抓取技术包括机械抓取、气动抓取和电磁抓取等。
机械抓取是最常见的抓取技术，通过选用适合的夹具或者爪子来实现目标物体的抓取。
气动抓取利用气体的力学特性，通过空气压力控制抓取器的打开和关闭，实现对目标物体的抓取。
电磁抓取则利用磁力原理，通过电磁铁与目标物体之间产生的磁吸力来实现抓取。
这些抓取技术各有优劣，研究人员需要根据具体应用场景和要求来选择合适的技术。
其次，机器人抓取技术的研究已取得了一定的进展。
在目标物体识别方面，研究人员提出了各种各样的算法和方法，如视觉传感器识别和深度学习等，以实现机器人对目标物体的自动抓取。
目标物体识别的精度和速度是评价一个抓取系统性能的重要指标，所以研究人员在这方面做了很多工作。
另外，机器人抓取中力的控制也是一个重要的研究方向。
传统的机器人抓取技术往往无法适应复杂环境和变化力度的要求，因此研究人员提出了力控抓取和易变性抓取的方法来解决这个问题。
力控抓取通过强化学习和控制算法来调整抓取力度和姿态，以适应不同的抓取任务。
易变性抓取则通过设计具有柔性和可变形能力的抓取器，以适应不同形状和尺寸的目标物体。
最后，机器人抓取技术的控制策略设计是机器人抓取技术研究的关键。
控制策略设计需要考虑多个方面的因素，如抓取速度、准确度、稳定性和可控性等。
其中，PID控制器是常用的控制策略之一。
PID控制器通过校正误差信号来调整执行器的力度和位置，以实现目标物体的抓取。
此外，也有基于模糊控制和神经网络控制的策略。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动控制原理课程设计题目：机器人抓取装置位置控制系统校正装置设计
专业：电气工程及其自动化
姓名：
班级：学号：
指导老师：职称：
初始条件：
一个机器人抓取装置的位置控制系统为一单位负反馈控制系统，其传递函数为()()()
15.013
0++=s s s s G ，设计一个滞后校正装置，使系统的相
角裕度︒=45γ。
设计内容：
1.先手绘系统校正前的bode 图，然后再用MATLAB 做出校正前系统的bode 图，根据MATLAB 做出的bode 图求出系统的相角裕量。
2.求出校正装置的传递函数
3. 用MATLAB 做出校正后的系统的bode 图，并求出系统的相角裕量。
4.在matlab 下，用simulink 进行动态仿真，在计算机上对人工设计系统进行仿真调试，确使满足技术要求。
5.对系统的稳定性及校正后的性能说明
6.心得体会。
1频率法的串联滞后校正特性及方法
1.1特性：当一个系统的动态特性是满足要求的，为改善稳态性能，而又不影响其动态响应时，可采用此方法。
具体就是增加一对靠的很近并且靠近坐标原点的零、极点，使系统的开环放大倍数提高β倍，而不影响开环对数频率特性的中、高频段特性。
1.2该方法的步骤主要有：
()1绘制出未校正系统的bode 图，求出相角裕量0γ，幅值裕量g K 。
()2在bode 图上求出未校正系统的相角裕量εγγ+=期望处的频率
2c ω,2c ω作为校正后系统的剪切频率，ε用来补偿滞后校正网络2c ω处的
相角滞后，通常取︒︒=15~5ε。
()3令未校正系统在2c ω的幅值为βlg 20，由此确定滞后网络的β值。
()4为保证滞后校正网络对系统在2c ω处的相频特性基本不受影响，可
按10
~
2
1
2
2
2c c ωωτ
ω=
=求得第二个转折频率。
()5校正装置的传递函数为()1
1
++=
s s s G C βττ ()6画出校正后系统的bode 图，并校验性能指标
2确定未校正前系统的相角裕度
2.1先绘制系统的bode 图如下：
2.2再用MATLAB 程序绘制校正前系统的bode 图，并由MATLAB 计算系统校正前的相角裕度，程序如下。
num=[0,3];
den=conv([1,0],conv([1,1],[0.5,1])); bode=(num,den)
由MATLAB 绘制出的系统校正前的bode 图如图1所示。
图1.校正前系统的bode 图
由图可知：s rad c /41.1=ω
根据公式：()c c c ωωωϕ5.0arctan arctan 90--︒-=
()c ωϕγ+︒=180
︒=16.0γ
3设计串联滞后校正
3.1确定校正装置的传递函数
取︒=5ε时，︒=50γ由图1可知：49.02=c ω 由题设的传递函数可知：()1
25.013
2
2++=
A ωωωω
根据公式：()βωlg 20lg 202=A c 可得出12.6=β 取10
1
2
2ωτ
ω=
=时，可得出40.20=τ
根据以上数据可求得校正装置的传递函数为：()1
85.1241
4.20++=
s s s G C
3.2用MATLAB 对加入校正网络后的系统开环传递函数进行验证
由理论计算所得的滞后校正传递函数)(s G c 可以确定校正后的系统开环传递函数G （s ）。
()()()()()()()
185.12415.0114.203*0++++=
=s s s s s s G s G s G C
应用MATLAB 对加入滞后校正网络后的传递函数进行验证，程序如下。
num=conv([0,3],[20.4,1]);
den=conv(conv[1,0],([1,1],conv([0.5,1],[124.85,1]))); bode=(num,den)
由MATLAB 绘制出的系统校正后的bode 图如图2所示。
图2.校正后的bode图
根据：()ωϕ4.
ω
ω
ω
ω
-
90+
-
arctan
=
-
︒
-
85
arctan
20
arctan
.
5.0
arctan
124
()ω
γ+︒
ϕ
=180
可求出：︒
γ
45
=36
.
4.误差允许的范围内，在matlab下进行动态仿真
下图是链接好的程序块：
图3校正前的simulink仿真图
图4校正后的simulink仿真图
由以上两图比较可知，未校正前，系统处于临界稳定状态，校正后，系统保持稳定，且在误差允许的范围内达到设计要求。
5.对系统的性能的分析说明
通过未校正前和校正后的bode图，我们可以看出，在系统的稳
定性提高的同时，相角裕度也得到了应有的提高、由原来的0.16提高
到45.36。
总体来说，在确保系统稳定性的前提下、系统的总体性能得到了提高。
6.心得体会
通过这次对控制系统的滞后校正的设计与分析，让我对串联滞后校正环节有了更清晰的认识，加深了对课本知识的进一步理解，也让我更进一步熟悉了相关的MATLAB软件的基本编程方法和使用方法。
在这次课程设计的过程中，从整体思路的构建到具体每一步的实现，过程并不是一帆风顺的，通过复习课本知识以及查阅有关资料确定了整体思路，通过自己在稿纸上演算确定校正网络参数，然后运用MATLAB软件编程验证，作图。
在word编辑以及MATLAB软件遇到了一系列问题，通过上网查询或者请教同学都得到了解决，因而设计的过程中也提高了我的软件使用能力
体会到了学习自动控制原理，不仅要掌握书本上的内容，还要灵活思考，善于变换，在提出问题、分析问题、解决问题的过程中提高自己分析和解决实际问题的能力。
要把理论知识与实践相结合起来，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。