遥操纵多自由度电液伺服并联机械手力反馈控制策略

吉林大学学报(工学版) ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (增刊1): 62-66.

遥操纵多自由度电液伺服并联机械手力反馈控制策略

巩明德, 田博

吉林大学机械科学与工程学院, 长春 130022

收稿日期:2012-05-02 出版日期:2012-09-01 发布日期:2012-09-01
作者简介:巩明德(1971-),男,教授.研究方向:遥操纵机器人技术.E-mail:gmd@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(50975118).

Force feedback control strategy of tele-operation based on electro-hydraulic multi-freedom parallel manipulator

GONG Ming-de, TIAN Bo

College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China

Received:2012-05-02 Online:2012-09-01 Published:2012-09-01

摘要/Abstract

摘要： 针对遥操纵并联机械手的力反馈双向伺服控制中所存在的多自由度力、位移耦合问题,提出了新的双向伺服力反馈控制策略。该控制策略将与从动机械手接触的工作阻力大小和方向通过位置空间传递给主动侧,为操作者提供与从动侧完全相同的位置空间,将操纵手柄变为实现从动侧约束的设备,从而实现从动机械手工作阻力反馈。应用阀控液压缸和力、位移传感器构成的多自由度并联主从操纵手柄,构建力反馈双向伺服控制试验系统。针对新型控制策略进行了力、位置跟随性能试验。试验结果证明了该力反馈控制策略的有效性,改善了主-从控制系统的操纵性能。

关键词: 流体传动与控制, 遥操纵, 位置空间, 力反馈, 控制策略

Abstract: The paper presents a novel control strategy to solve the problems such as multiple-freedom force and displacement coupling exiting in the bilateral servo force-feedback control architecture for tele-operation parallel manipulators. The control strategy transfers values of the connected working resistance and the direction both in the slave side to the master side through the position space, which can provide the operator with the constrained space the same as the slave side. The manipulator then becomes the constrained device representing the conditions of the slave side, which achieves force-feedback from the working resistance. The experimental system mainly consists of valve-controlled hydraulics and the multiple-freedom parallel manipulator with force and position sensors. The results show that the proposed force-feedback control strategy is effective and improves the manipulability for the master-slave control system well.

Key words: tele-operation, position space, force-feedback, control strategy

中图分类号:

TH137

巩明德, 田博. 遥操纵多自由度电液伺服并联机械手力反馈控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(增刊1): 62-66.

GONG Ming-de, TIAN Bo. Force feedback control strategy of tele-operation based on electro-hydraulic multi-freedom parallel manipulator[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(增刊1): 62-66.

参考文献

[1] Lawrence D A. Stability and transparency in bilateral teleoperation[J]. IEEE Transactions Robotics and Automation, 1993, 9 (5): 624-637.

[2] Hashtrudi-Zaad K, Salcudean S E. On the use of local force feedback for transparent teleoperation[C]//Proceedings of IEEE International Conference Robotics and Automation, Detroit, MI, 1999: 1863-1869.

[3] Kudomi S , Yamada H, Muto T. Development of a hydraulic parallel link force display -improvement of manipulability using a disturbance observer and its application to a master-slave system[J]. Journal of Robotics and Mechatronics, 2003, 15 (4): 391-397.

[4] 陈卫东.具有力觉临场感的主从遥控机器人系统的研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,1996. Chen Wei-dong. Reasearch on master-slave telerobotic system with force telepresence[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 1996.

[5] 邓启文,韦庆, 李泽湘.冗余并联机构的力控制[J]. 控制工程,2006,13(2):149-152. Deng Qi-wen, Wei Qing, Li Ze-xiang. Force control of redundant parallel-mechanism[J]. Control Engineering of China, 2006, 13(2): 149-152.

[6] 赵丁选,冯石柱,巩明德,等.遥操作工程机器人改进力反馈控制方法[J].吉林大学学报:工学版,2008,38(3):575-579. Zhao Ding-xuan, Feng Shi-zhu, Gong Ming-de, et al. Improved force feedback control method for construction telerobot[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2008, 38(3): 575-0579.

[7] Hirabayashi T. Teleoperation of construction machines with haptic information for underwater applications[J]. Automation in Construction, 2006, 15(5): 563-570.

相关文章 15

[1]	林学东, 江涛, 许涛, 李德刚, 郭亮. 高压共轨柴油机起动工况高压泵控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1436-1443.
[2]	姜继海, 葛泽华, 杨晨, 梁海健. 基于微分器的直驱电液伺服系统离散滑模控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1492-1499.
[3]	刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[4]	刘国君, 马祥, 杨志刚, 王聪慧, 吴越, 王腾飞. 集成式三相流脉动微混合芯片[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1063-1071.
[5]	刘祥勇, 李万莉. 包含蓄能器的电液比例控制模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1072-1084.
[6]	秦大同, 林毓培, 胡建军, 郭子涵. 基于无级变速器速比控制的插电式混合动力汽车再生制动控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 380-386.
[7]	何仁, 陈珊珊. 基于液力缓速器换挡控制的半挂汽车列车制动稳定性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1677-1687.
[8]	王佳怡, 刘昕晖, 王昕, 齐海波, 孙晓宇, 王丽. 数字二次元件变量冲击机理及其抑制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1775-1781.
[9]	闻德生, 王京, 高俊峰, 周聪. 双定子单作用叶片泵闭死容腔的压力特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1094-1101.
[10]	刘国君, 张炎炎, 杨旭豪, 李新波, 刘建芳, 杨志刚. 声表面波技术在金纳米粒子可控制备中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1102-1108.
[11]	王丽, 刘昕晖, 王昕, 陈晋市, 梁燚杰. 装载机数字液压传动系统换挡策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 819-826.
[12]	李慎龙, 刘树成, 邢庆坤, 张静, 赖宇阳. 基于LBM-LES模拟的离合器摩擦副流致运动效应[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 490-497.
[13]	张敏, 李松晶, 蔡申. 基于无阀压电微泵控制的微流控液体变色眼镜[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 498-503.
[14]	闻德生, 陈帆, 甄新帅, 周聪, 王京, 商旭东. 双定子泵和马达在压力控制回路中的应用[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 504-509.
[15]	顾守东, 刘建芳, 杨志刚, 焦晓阳, 江海, 路崧. 压电式锡膏喷射阀特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 510-517.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed