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辽宁省机器人驱动控制工程实验室功能与任务

机器人驱动控制性能研究

    智能机器人运动关节的控制和驱动技术是机器人的关键技术,驱动系统和控制系统占整体成本的44%左右。因此,研究运动关节集成驱动控制器对提高机器人运动的控制精度和改善运动水平十分有益。本工程实验室按照分层、分布式控制的思路,研究把机器人每个运动关节的检测、传输、规划、控制和驱动部分整合成一个集成驱动控制器,采用非线性解耦控制技术、最优控制、自适应控制等智能控制技术,使之与机器人核心控制器分工合作,更好更快地指挥和控制机器人的关节运动,并让整个机器人各关节的运动达到协调一致的目的。

    机器人驱动控制省级工程实验室的主要任务就是针对机器人的特殊工作条件和工作要求,研究机器人在工作时,其在空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等,并具有友好的人机交互界面。工程实验室针对提高机器人驱动与控制性能方面,主要研究机器人开放性模块化的控制系统体系,采用分布式CPU计算机结构,建立在基于开源的实时多任务操作系统上得模块化层次化的控制器软件系统,机器人故障自诊断与安全维护技术,网络化机器人控制器技术等。通过本次建设项目的实施使机器人驱动与控制实验室成为支撑控制工程、检测技术、网络技术、机械电子等多个学科的、具备完备教学功能、齐全的科研仪器设备、在省内处于领先的集科研和产业服务为一体的综合实验室。

机器人系统驱动及控制理论应用研究

    机器人控制所涉及的问题主要有:机器人构形与智能运载平台结构;非线性和不确定性参数变化耦合特征对机器人系统动力学的影响规律;机器人系统中复杂多参数耦合特征对系统控制性能的敏感性和影响规律,高度复杂不确定问题的处理理论和方法以及复杂多通道闭环控制规律的简化设计方法;分布式、非线性、强耦合、多变量、随机性及时变性复杂机器人系统控制的新方法等。

    机器人驱动控制省级工程实验室所研究的机器人主要涉及冶金和制药企业,工作的环境较为特殊。所以,针对其特殊性,需要深入研究它的控制理论以及如何有效应用这些理论的问题。同时培养高水平的实验人员和技术带头人,为本钢、本溪药都及辽宁省先进装备制造业提供有力的关键技术支撑,全面带动和提升辽宁省工业机器人驱动控制理论和技术的研究水平。

校企合作促进机器人研究成果产业化

    “中国药都”产业转型升级,大健康概念需要有具体的针对性和实施对象。针对由于各种伤病而引起的肢体运动性障碍的病人,研究一种四肢康复机器人设备,其可穿戴在患者身体四肢,动作量化、精准,自动运行、智能化,功能集成,并建立数据库,在患者的个体差异性问题上,进行基于专家系统的有针对性的治疗,同时也为医生提供全面、定量化的分析依据,最终恢复人体肌体组织的运动机能,实现肌体组织的自然化动作,促进康复医学的发展。另外,在钢铁企业和制药企业,需要残次品的自动检出与剔除,分拣机器人必不可少。在自动分拣机器人方面,国外起步较早,使用高频检测线圈、激光射线技术、高速线扫描摄像机等技术能够识别矿石中杂质的种类并对其定位,开发了基于机器视觉的矿石分拣系统,智能化数字化程度高;与国外相比,我国自动分拣机器人技术起步晚,尤其是在矿用特种机器人技术方面的研究仍处于较大的空白,不能满足我国对矿石采集分拣设备技术的要求。针对企业分拣任务量大、重复性工作强、分拣精度低及工作环境特殊等问题,开展特种分拣机器人本体设计、控制与传动系统设计技术的研究,实现智能化识别技术与机动设备的自适应性,推动分拣特种机器人技术发展。同时,现有的无人载运平台由于多采用传统的轿车底盘及传动形式,功率密度低、机动性差,很难应用于载运及勘察作业;由于无人载运工具在传动系统、机械变速、信息安全、断点传输等方面限制,导致现有无人载运设备专用性差、安全系数低,严重制约了新一代无人载运平台的发展,难以满足国防、机械工业的需求。针对智能无人载运平台在高机动、快速反应、自主驾驶、广域传输、信息安全等方面的需求,从智能无人载运平台的工况条件及模块单元特点出发,对其中的传动系统、机械制动、信息采集控制、安全码率设计,平台匹配等方面进行理论及实验研究。这些问题为我们与企业合作提供了一个契机,因此,利用现有的机器人实验室条件,发挥高校的科研力量,在工业机器人驱动与控制方面进行深入研究,与本溪钢铁公司和中国药都企业进行密切合作,为本溪生产企业提供技术支撑服务,是我们高校科研人员义不容辞的责任。

积极推进机器人系统控制及驱动技术创新

    机器人驱动控制省级工程实验室要促进企业之间、企业与高校之间和企业与国内外科研院所之间的知识流动和技术转移,积极推进技术创新,大力开发具有自主知识产权的关键技术,加强机器人新型关键零部件及集成技术、先进机器人智能技术理论与方法、工业特种机器人研发、机器人视觉检测技术研究、网络控制在工业机器人生产中的应用研究等,拥有自己的核心技术和专有技术,形成机器人驱动控制优势学科,加快科技成果产业化步伐,建设具有国内先进水平的科学研究基地。

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