程敏
- 作品数：10 被引量：55H指数：4
- 供职机构：重庆大学机械工程学院机械传动国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金重庆市自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术金属学及工艺更多>>
- 主从异构型液压机械臂遥操作的相似性映射方法
- 2023年
- 现有的重载液压机械臂自由度多,执行的任务繁复多样,利用外骨骼来对其进行遥操作能够提高机械臂控制的精准性和直观性,有着不可替代的优势。根据人上肢穿戴性需要进行设计会导致外骨骼与机械臂之间的结构异构,从而出现主从运动学不匹配的情况。基于四自由度外骨骼和七自由度冗余液压机械臂之间的主从控制,提出了一种适用于主从异构遥操作的笛卡尔-关节空间相似性映射方法,解决了二者自由度数量、自由度配置、可达工作空间等差异对主从控制一致性带来的问题。考虑控制需求和液压驱动特性,定义了主从异构遥操作下的相似性映射条件和关节运动约束条件,提出使用加权增广变系数雅克比矩阵的方法来满足操作者与从端机械臂之间额外映射关系,并给出了其中关节速度限制系数的选取条件。搭建了系统的机-液耦合仿真模型进行了验证。结果表明:提出的方法可以提高液压机械臂主从异构遥操作的灵活性和直观性,进而令液压机械臂更好地根据主端指令完成复杂的空间任务。
- 钱涤非程敏张付张军辉徐兵
- 关键词：遥操作控制
- 直线驱动型并联机器人反向动力学分析与验证被引量：15
- 2017年
- 以直线驱动型并联机器人为研究对象,根据其几何结构模型,利用矢量法建立并联机器人的运动学模型,并得到其运动学逆解、速度和加速度模型。利用虚功原理建立反向动力学模型,分析机械系统中各个运动部件在虚位移下对应的广义力,推导出其动力学方程,并确定其影响因素。给定动平台末端一个已知轨迹,反解出各个电机的力矩,分析得出惯性项是力矩的最大影响因素。通过ADAMS与Matlab联合仿真和负载特性试验,验证了动力学理论模型的正确性,为并联机器人的尺寸综合与轨迹规划奠定了理论基础,也为同类并联机器人控制器的研究与开发提供了理论支撑。
- 吴超宇钱小吾余伟于今程敏
- 关键词：反向动力学虚功原理
- 末端速度操控的重载冗余机械臂运动学分析与仿真验证
- 2023年
- 重载冗余机械臂具有动作灵活,载重大等特点,非常适合消防、地震救援等复杂现场。然而,现有机械臂控制方式存在控制难度大、硬件要求高、控制效果差等问题。目前,针对这些问题的有效控制方式是末端控制,对此,分析了两种面向机械臂末端进行速度控制的算法——梯度投影法和分解速率法。针对重载冗余机械臂进行数学建模,运用MATLAB对两种控制算法进行了仿真验证,并比较了两种算法的可操作性。分析结果表明,梯度投影法和分解速率法总体上都能较好实现重载冗余机械臂的控制,分解速率法在误差控制方面更好,而梯度投影法在可操作性方面更强。这两种末端控制算法为下一步建立双臂重载救援机器人的操控策略和实际的应用末端控制提供了理论基础。
- 刘刚张红王晓磊程敏苏琦陈国栋
- 带流量前馈与工作腔压力反馈的电液负载敏感系统节能方法被引量：7
- 2021年
- 基于流量前馈控制的电液负载敏感系统为容积节流复合调速系统,可将阀口全开以降低能量损失,但在超越工况下,系统速度特性会受阀口阻尼降低的影响,引发执行器超速下坠甚至安全事故等问题。据此,提出了适用于带阀后压力补偿的电液负载敏感系统的解决方法:将负载进油口容腔压力控制为一恒定值,并研制了相应的压力串级控制器。该控制器以速度反馈作为内环以提高系统抗负载干扰能力,并以带抗积分饱和补偿的PI控制器作为外环以控制工作腔压力为一定值。基于2 t挖掘机不同负载工况下的试验结果表明:工作腔压力控制与传统手柄直接控制阀口的方法相比,可在降低比例阀阀口损失的同时保证执行器速度控制性能。
- 孙博林程敏丁孺琦
- 关键词：工程机械节能
- 基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法
- 2022年
- 多自由度液压臂的主从式位置控制方式相比传统关节速度操控方式具有操作直观、交互自然等优点,但大惯量响应滞后特性带来操控作业效率低、环境碰撞风险高等问题。为此,提出一种基于听觉反馈的主从式重载液压臂辅助操控方法,其基本原理为将主从位置误差映射为不同响度和音调的声音信号并反馈给操作者,目的是一方面在新手操作培训中提高学习效率,另一方面在实际任务场景中提高操控性能。建立基于样机实测数据的主从式重载液压臂虚拟现实操控平台,设计出听觉反馈的人机交互辅助操控界面,征集了40名新手受试者参与试验研究与性能评估。对比试验结果表明,在新手培训环节中,该听觉反馈辅助操控方法能使操作训练次数减少24.7%,从而帮助新手更快掌握操作技能;在实际作业场景中,该方法能平均降低8.8%的任务完成时间,并平均减少22.7%的环境碰撞次数,从而提高作业效率并降低环境碰撞风险。
- 程敏涂恺文丁孺琦徐兵
- 关键词：虚拟现实人机界面
- Tripod并联机器人工作空间完全解析与实验验证被引量：3
- 2017年
- 针对Tripod并联机器人工作空间一般用数值搜索方法研究,难以给出边界曲面准确表达的问题,提出一种曲面扫略分析与机械结构形位分析结合的方法来解析Tripod并联机器人的工作空间。以正逆解的算法为基础,得到并联机器人各单开链扫略空间范围及其包络曲面表达式,用三维软件布尔运算得出各支链公共的工作空间,在考虑虎克铰约束和杆件干涉的情况下,再依据机械结构形位分析得到机器人实际工作空间及边界曲面表达式,并对工作空间的奇异性进行了分析。通过三坐标测量仪器测出实际的工作空间与理论分析解析出来的空间进行对比来验证解析方法的正确性,从而为机器人机械结构参数设计和工作空间计算奠定基础。
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- 关键词：并联机器人
- 直线驱动型并联机器人误差模型与灵敏度分析被引量：9
- 2017年
- 为提高直线驱动型并联机器人动平台末端执行器位置精度,根据并联机构结构和运动学模型,对影响末端位置精度的各项误差源进行了分析,利用解析法建立动平台末端操作空间与关节空间之间的误差映射模型;在灵敏度误差模型的基础上,依据全域灵敏度评价指标,提出了一种误差源筛选方案,筛选影响位置精度的主要误差源,利用蒙特卡洛法随机模拟并联机器人中各零部件的尺寸误差、驱动误差和装配误差,得知筛选前后动平台位置误差基本一致,验证了评价指标的正确性。以激光跟踪仪为测量工具在任务空间中取点测量,对筛选后的主要误差源进行辨识,修正并联机构的正向运动学模型后,并联机构末端位置精度改善显著,验证了误差源筛选方案的有效性和可行性,减轻了误差参数辨识的复杂程度和计算量,对结构较复杂的机构误差补偿具有一定的指导意义。
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- 关键词：并联机器人
- 基于模型控制的液压机械臂高精度轨迹跟踪被引量：2
- 2023年
- 液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-based control,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了轨迹跟踪精度。
- 丁孺琦丁孺琦程敏程敏徐兵
- 关键词：动力学模型参数辨识
- 面向混联液压机械臂的高精度运动控制方法被引量：1
- 2023年
- 针对串并混联液压臂中因结构耦合和系统非线性导致其末端位置控制精度差的问题,基于虚拟分解建模方法和液压系统控制理论,提出了一种混联液压臂的高精度运动控制方法。该方法通过对系统进行精确建模,消除了传统液压臂控制方法由于忽略结构耦合和系统非线性而引入的误差,从而提高了运动控制精度。首先,将混联液压臂复杂的串并联驱动结构分为摆动缸驱动的开链结构、活塞缸驱动的闭链结构和活塞缸驱动的并联结构3类,并根据3类结构的特征将机械臂进一步虚拟分割成简单的子系统;然后,根据刚体动力学方程和流量连续方程分别建立了各子系统的动力学模型和液压执行器驱动模型,通过引入基于模型的前馈控制量和实时位置误差的反馈控制量设计了面向混联液压机械臂的高精度运动控制器。在七自由度混联液压机械臂试验平台上对该方法的有效性进行验证,结果表明:与传统PID控制器相比,采用该方法后液压臂末端在x和z方向的误差分别从59.63mm和19.6mm降低至11.17mm和6.48mm,仅为PID控制器的18.73%和33.06%,有效提高了混联液压机械臂的运动控制精度。
- 李林安程敏丁孺琦马金辉
- 关键词：运动控制动力学模型
- 基于流量前馈与压力反馈复合控制的电液负载敏感系统被引量：20
- 2018年
- 为提高现有负载敏感系统动态和能耗特性,提出一种基于流量前馈与压力反馈复合控制的电液负载敏感系统。该系统通过负载实时流量需求来前馈控制变量泵斜盘摆角,并结合压力裕度反馈控制对泵排量进行调节,具有响应速度快,稳定裕度高和压力裕度低等特点。以现有压力反馈型和流量前馈型电液负载敏感系统为对比研究对象,建立系统数学模型,并在响应速度、阻尼性能等方面进行对比理论分析,还基于2t液压挖掘机的试验平台进行对比研究。研究结果表明,相比现有压力反馈型负载敏感系统,所提出的系统具有较高的响应速度和阻尼性能,并且可减小压力裕度目标值以降低系统能耗;此外,所提出的系统通过压力闭环实现供需流量动态匹配,从而避免了由流量过匹配造成的压力冲击和能量损失。
- 程敏于今丁孺琦蔡乐平
- 关键词：电液控制工程机械
