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基于无人机的空中机械臂建模与控制

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简介:
本研究聚焦于开发用于无人机的空中机械臂系统,包括其数学模型建立及控制策略设计,旨在提升复杂环境下的操作灵活性和精确度。 基于无人直升机的空中机械手(UH-AM)是一种新型概念的带有手臂的空中机器人,它将传统的搜索式RUAV转变为可操作的空中机器人。与传统机械臂一样,在悬停模式下进行精确操作时,末端执行器控制精度至关重要;然而由于UH和AM之间相对干扰的存在,实现这一目标颇具挑战性。在这项研究中,首先开发了整体动力学模型,并基于该模型设计了一种预测控制器来补偿转子系统控制延迟引起的动态干扰,从而消除末端执行器的位置与姿态误差。仿真结果表明,在内外扰动的情况下,这种空中操作能够达到很高的精确度。

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    本研究聚焦于开发用于无人机的空中机械臂系统,包括其数学模型建立及控制策略设计,旨在提升复杂环境下的操作灵活性和精确度。 基于无人直升机的空中机械手(UH-AM)是一种新型概念的带有手臂的空中机器人,它将传统的搜索式RUAV转变为可操作的空中机器人。与传统机械臂一样,在悬停模式下进行精确操作时,末端执行器控制精度至关重要;然而由于UH和AM之间相对干扰的存在,实现这一目标颇具挑战性。在这项研究中,首先开发了整体动力学模型,并基于该模型设计了一种预测控制器来补偿转子系统控制延迟引起的动态干扰,从而消除末端执行器的位置与姿态误差。仿真结果表明,在内外扰动的情况下,这种空中操作能够达到很高的精确度。
  • robtic.rar___MATLAB_运动分析
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    本资源包含机械臂的相关资料,适用于进行机械臂的MATLAB建模及运动分析研究。内容涉及机械领域的基础理论和实践应用。 Matlab机器人建模入门试验涉及建立多自由度机械臂,并进行运动学仿真。
  • 间环境智能软体动力学
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    本研究聚焦于空间环境中的智能软体机械臂,探讨其动力学特性及有效控制策略,以提升操作精度和适应性。 空间智能软体机械臂由于其轻巧、灵活可变以及能够折叠收缩等特点,在航天器在轨服务任务中有广阔的应用前景。本段落提出了一种全向驱动的模块化软体机械臂设计方案,利用刚柔耦合动力学理论建立了气控驱动的软体机械臂的动力学模型,并基于深度回归卷积神经网络理论建立空间非合作目标检测与识别算法,为实现空间智能软体机械臂控制奠定了技术基础。此外,还设计并制造了地面原理样机及其试验系统,在此基础上通过一系列地面实验初步验证了软体机械臂的自主运动控制和识别算法的有效性。
  • STM32舵程序(含轴).rar_STM32_STM32舵程序_
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    本资源提供一个基于STM32微控制器的舵机机械臂控制程序,涵盖多轴控制功能。适用于学习和开发STM32机械臂项目。 STM32舵机机械臂控制程序是基于高性能的STM32F407微控制器设计的一个六轴控制系统。该系统的核心在于通过编程精确地操控每个关节(即六个舵机),以实现机械臂自由运动的功能。 在这一项目中,主要涉及以下关键知识点: 1. **开发环境**:通常使用Keil MDK或STM32CubeIDE等集成开发环境进行程序编写。开发者需要熟悉C/C++语言,并掌握STM32的HAL库或LL库以便于硬件资源访问和配置。 2. **舵机控制**:通过发送特定频率的脉宽调制(PWM)信号来精确地定位每个舵机,而STM32内置定时器模块可以生成这些所需的PWM信号。 3. **多轴同步控制**:六轴机械臂要求同时操控六个独立的伺服电机。程序设计需确保所有电机在同一时间接收到正确的PWM指令以保持动作协调一致。 4. **PID控制器算法**:为了实现精确的位置调整,项目通常会采用PID(比例-积分-微分)控制器来不断校准舵机角度至目标位置。 5. **中断与定时器功能**:STM32的中断机制用于处理实时事件如PWM周期结束等;而其内置的定时器则用来生成PWM信号及执行定期任务,比如读取传感器数据、更新电机状态信息。 6. **传感器融合技术**:机械臂可能配备有编码器和IMU(惯性测量单元)等多种类型的传感器。这些设备的数据需要被整合处理以提高整体控制精度。 7. **通信协议应用**:项目中可能会利用串行接口如USART或SPI,实现与其它外围设备的通讯,例如接收上位机发出的操作指令或者发送状态信息给监控系统。 8. **实时操作系统(RTOS)引入**:对于需求复杂的控制系统来说,使用像FreeRTOS这样的嵌入式RTOS可以更好地管理多个并发任务,并保证系统的响应速度和稳定性。 9. **调试与测试流程**:在整个开发过程中,利用JTAG或SWD接口的硬件调试器进行程序调试是必不可少的一部分。此外还需要通过实际操作不断优化控制策略以确保机械臂动作平稳准确。 STM32舵机机械臂控制系统集成了嵌入式系统设计、实时控制技术、多轴同步执行和传感器融合等多个领域的知识,对于提升开发者在机器人及自动化领域内的技能具有重要意义。
  • STM32
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    本项目采用STM32微控制器设计了一款能够精确控制的机械臂系统,通过编程实现对舵机的精细操控,应用于自动化作业和科研实验。 这份代码是基于STM32开发板的一款机械臂项目,主要用于实现人机交互功能。笔者使用数据手套作为输入设备来进行互动操作。
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    本文探讨了在Mujoco物理模拟器中实现机械臂精确控制的方法和技术,涵盖运动规划、动力学建模及控制器设计等内容。 一个简单的机械臂控制文件。该文件提供了基本的指令集来操作机械臂,适用于初学者学习使用。通过这个文档可以了解如何设置、启动以及执行一些基础动作命令,帮助用户快速上手并熟悉机械臂的操作流程。
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