机器人手爪的功能分析与设计研究

本文对机器人手爪的抓取运动范围、工件的定位要求、夹紧力的计算方法、工件的检测、清洁和安全等相关功能要求进行了系统的介绍，对设计手爪时工件结构形式的分析、工件定位点及夹紧方式的确定、工件检测传感器位置及数量的确定、工件表面的清洁、手爪的安全性等相关设计事项进行了研究，在分析了机器人手爪的有关设计要素后，提出了机器人手爪的设计的步骤和设计思路，为机器人手爪在现代工业制造领域的推广和应用提供技术支持。     

数字势场和遗传算法的机器人路径规划的方法

提出了一种适用于任形式机器人格规律划的新方法，该方法利用笛卡尔工作空间的几何信息，建立离散化工作空间的距离图和数字势场，基于启发函数引导机器人在构形空间使用遗传算法进行搜索，而且，针对势场中极小点问题，提出了一种使用遗传算法和交替势场进行逃离的新算法，最后分别为6自由度关节机器人和12自由度双手协调机器人进行路径规划和仿真，验证了该方法的有效性。     

基于多层径向基神经网络的机器人手爪腕力测量

机器人手爪腕部所受的力的量化对于机器人的安全操作是非常重要的.为了获取手指上力传感器的输出变化,首先对机器人进行标定实验,得到了机器人在行走和操作工件时腕部所受的多维力的信息.分析了利用经典的BP网络、RBF网络方法对机器人手爪腕力测量的缺陷,设计了一种新的神经网络.3R神经网络,对机器人手爪的8个指力传感器数据进行数据融合.结果显示,该方法能大大提高手爪腕部所受的力的估测精度,从而为机器人的安全操作提供了决策依据.     

基于注意机制的改进人工势场的机器人路径规划

人工势场法是机器人路径规划中应用较多的一种方法,但方法在障碍物较多时由于势场合力不容易控制而常常出现机器人陷入势场陷阱中。足球机器人比赛系统场上敌我状态复杂,加上动态变化的场上环境,对实时性要求很高。本文对注意机制在机器人足球比赛中的应用进行研究,根据比赛平台模型的特点并从能量角度将场上的引力和斥力转化成特定的关于能量的数学表达式,将其和注意机制相结合,提出新的改进人工市场的方法。基于注意机制的改进人工势场算法,将原有的合力势场变成重力势场,使机器人自主规划前进路线。最后本文使用仿真方法证明该方法的可行性。     

多指手爪非线性分析及其位置离散学习控制

本文通过分析机器人多指手爪的静摩控，库伦磨擦，粘性磨擦等非线性因素，推导出多指手爪屈伸关节的动态控制模型，针对指手爪的非线性影响，提出了一种位置离散学习控制方法，并给出了这种方法的收敛性定理，仿真结果表明，离散学习控制方法能在有限次迭代后使手指关节位置达到期望位置。     

基于混沌人工势场法的机器人路径规划

本文以人工势场法为基础,提出了一种基于混沌人工势场法的机器人路径规划方法,该方法解决了传统人工势场法存在局部最优点问题、在相近障碍物间不能发现路径、在障碍物前震荡、在狭窄通道中摆动等缺陷。仿真试验表明,该方法能有效的实现机器人路径规划。     

动态路径规划形式化集成建模方法

提出形式化方法与Ad-Hoc人工势场法集成建模的思想。在多障碍物动态环境中,由于是相对于机器人-障碍物动态计算随机可达集,因此随机可达集为碰撞概率与斥力场的关联提供了一种形式化方法。该方法可以使用Ad-Hoc方法生成可比较的斥力势场,然后将这种斥力势场与障碍物和机器人的相对运动联系起来,从而提高动态环境中机器人避障路径规划的成功率。方法验证表明,在任何环境噪声水平上,提出的方法与高斯人工势场法比较,提高了到达目标位置的无碰撞成功率。     

水下机器人手爪标定与辅助控制系统方案研究

目前水下机器人手爪标定与辅助控制系统主要存在手爪控制适应性不足和控制系统操作效率低下2个问题，而脑机接口技术由于具有精确灵敏、适应环境力强和控制手段多样等优点，能够为这些问题提供可行的解决途径。因此，提出一种基于脑机接口的水下机器人手爪标定与辅助控制系统方案，并以珊瑚抓取过程为实例，解释系统解决实际问题的过程。     

基于人工势场的机器人动态路径规划新方法

针对传统机器人路径规划方法仅考虑静态环境的问题,建立了一种基于人工势场的移动机器人动态路径规划新方法.移动机器人运动环境通常是复杂多变的,在动态环境下,目标点、障碍物可能都是运动的,另外,存在运动轨迹未知的随机障碍物等,针对移动环境的动态情况,在传统人工势场法相对位置势场的基础上引入相对速度势场,充分利用量子粒子群算法,对引力势场和斥力势场的增益系数进行一定的优化.以量子粒子群的优化算法进行快速全局搜索,结合人工势场操作,对引力场和斥力场增益系数进行优化,该方法易于实时快速地对机器人进行控制.仿真结果表明,基于量子粒子群算法的人工势场法的路径规划模型能够得到平滑、安全的路径,具有较高的性能.该方法可以有效地实现机器人的动态路径规划.     

基于遗传势场法的足球机器人路径规划

以足球机器人系统为研究背景,采用了人工势场法和遗传算法相结合的方法,实现了足球机器人路径规划.首先根据势场原理设计可调参数的势场函数,再规划出已知环境下可调参数的势场函数,然后设计遗传算法中的相关适应值函数,最后用遗传算法优化势场函数中的参数,得到遗传势场法.同时利用C++编程实现遗传势场法的仿真平台,并在该平台上进行仿真实验,结果表明,遗传势场法具有避障以及适于在实时环境中使用的优点,在解决实际路径规划问题中是行之有效的.     

液压挖掘机的两级平滑挖掘规划方法

针对挖掘机在挖掘过程中遇到大障碍物时无法及时进行动作调整导致挖掘机机械损耗增加的问题,提出一种以满足挖土量为目标的轨迹规划方法.利用原像规划及下层前向搜索的两级规划方法进行轨迹规划,实现平滑挖掘,并通过Matlab仿真实验进行验证.仿真结果表明:该方法能过对挖掘过程中与障碍物的碰撞及时做出反应,通过原像规划算法完成避障方向的判断,运用前向搜索算法完成对挖掘动作的调整和再次轨迹规划,完成避障;整个规划过程轨迹平滑,关节角度无大的突变.     

未知环境中机器人避障路径规划研究

针对人工势场法机器人路径规划具有目标不可达与存在局部极小值点等问题,提出了改进后的人工势场法模型,将未知环境中的障碍以网格地图的形式设计出来,使机器人通过感知来规避障碍朝目标移动。运用MATLAB GUI设定形成一个包含障碍与目标点的二维坐标系统环境,在其平面地图中使机器人从初始位置到期望位置进行最优轨迹移动仿真试验。试验显示,改进后的人工势场法能使移动机器人在未知环境中导航避开障碍并找出合适路径,以达到无碰撞要求。仿真结果接近预期效果,表明该方法能有效提高移动机器人在未知环境中路径规划的可行性及其避障的有效性。     

架空输电线巡检机器人的跨障运动轨迹控制

针对高压输电线检修维护问题,自主研发了新型三臂式架空输电线巡检机器人,并提出跨障的识别方案和动作方案.简化了此巡检机器人的跨障运动过程,采用D-H(Danevit-Hartenberg)建模方法建立了机器人跨障过程的运动学模型.在此基础上,应用拉格朗日力学方法完成了动力学建模.针对跨障运动轨迹跟踪问题,将外界干扰、误差等不确定因素考虑进去,采用鲁棒自适应PD(proportional-derivative)控制方法进行控制.为了验证此方法,加入传统PD控制方法进行对比.以理想的运动轨迹为目标轨迹,通过Simulink分别仿真得到2种算法的跟踪轨迹,将搭载2种算法的巡检机器人先后放在实际线路上运行,通过多传感器采集得到运动轨迹.实验结果显示它们的控制轨迹都非常接近目标值.从跟踪轨迹上对比2种算法,证明了所采用方法的有效性、稳定性和优越性.     

基于粒子群算法的固定时间多约束无人机轨迹规划

针对粒子群算法在轨迹规划时,将无人机视为质点,未考虑无人机的飞行时间、角度等参数的不足,提出一种数值方法结合粒子群算法的轨迹规划求解方法。首先,考虑到对每个时刻控制变量进行优化会耗费大量的时间,将无人机的飞行时间离散为一定数量的切比雪夫配点,在这些离散的配点处优化控制变量以减小计算负担;其次,将角速度作为控制变量,运用曲线拟合求解出角速度与时间的函数,经过积分求出无人机的角度、位置与时间的函数;再次,将结果代入粒子群优化模型并结合无人机运动学模型进行优化求解,根据分配的时间计算出最终的角速度、角度以及位置坐标;最后,在复杂环境下进行无人机轨迹规划仿真,通过与已有方法的对比,验证所提求解方法的有效性和可行性。结果表明,所提出的轨迹求解方法可以求出包括位置在内的各个运动学参数,规划出光滑的轨迹并且成功避开前进过程中的障碍物。所提方法有效提升了轨迹规划的求解维度,对实现智能自主化飞行有一定的参考价值。     

定向钻井法面距离扫描算法的改进

确定实钻轨迹上任一点的轨迹参数是进行法面距离扫描的前提 ,提出了用拉格朗日插值法进行分段插值解决这一问题 ;对传统算法存在的缺陷进行了改进 ,所做的改进包括分两步求解扫描点 ,在通过正北基准扫描角计算法面距离扫描的高边基准扫描角时讨论了更多的特殊情况 .用实例验证了理论的正确性     

冗余度机器人的障碍物躲避

给定机械手的初始形态和终端所希望的轨迹以及在工作空间内的障碍物,本文研究冗余度机器人无碰撞运动的规划问题,提出了基于J函数障碍物躲避的算法.关节坐标空间的安全轨迹的计算可通过障碍物躲避的性能指标而得到.由于J函数的计算仅与一些极点有关,计算量小,便于实时控制.仿真结果证明了所提出的算法的有效性.     

基于目标运动轨迹提取的矢量脱靶量测量方法

提出一种基于目标空间运动轨迹提取的矢量脱靶量参数估计新方法.该方法利用不同接收天线接收的目标回波信号之间的相位差得到距离差,并基于距离差定位方法获得目标运动轨迹的空间定位点序列.通过建立目标运动模型,采用固定区间Kalman平滑滤波的方法获得目标运动的较精确轨迹.利用平滑滤波后的空间位置点,通过对一组线性方程求解得到矢量脱靶量参数的估计.仿真结果表明该方法可有效地估计出矢量脱靶量参数.     

采用分段思想的中段弹道预测算法

针对传统弹道预测方法存在的不足,提出了基于分段思想的弹道轨迹预测改进方法。介绍了中段弹道预测的一般方法,并对其误差产生的原因进行了分析;提出分段的思想,即将前一段新获得的预测终点作为下一段预测的起始点,来减少预测误差的积累,进而给出弹道轨迹预测的改进方法。对相关算法和流程进行了仿真验证及结果分析,结果表明:改进后的预测方法比传统方法误差减小了19%,验证了所提算法的有效性。     

Stability margin of the quadruped bionic robot with spinning gait

Spinning gait is valuable for quadruped robot, which can be used to avoid obstacles quickly for robot walking in unstructured environment.A kind of bionic flexible body is presented for quadruped robot to perform the spinning gait.The spinning gait can be achieved by coordinated movement of body laterally bending and legs swing, which can improve the mobility of robot walking in the un-structured environments.The coordinated movement relationship between the body and the leg mechanism is presented.The stability of quadruped robot with spinning gait is analyzed based on the center of gravity ( COG) projection method.The effect of different body bending angle on the stabili-ty of quadruped robot with spinning gait is mainly studied.For the quadruped robot walking with spinning gait, during one spinning gait cycle, the supporting polygon and the trajectory of COG pro-jection point under different body bending angle are calculated.Finally, the stability margin of quadruped robot with spinning gait under different body bending angle is determined, which can be used to evaluate reasonableness of spinning gait parameters.     

基于极限环导航方法的移动机器人动态避障路径规划

结合最小二乘法方法,提出一种新的极限环导航方法。它可以在诸如机器人足球比赛等高度动态环境中,为自主移动机器人进行很好地实时路径规划。首先运用最小二乘法方法得到赛球运动的直线轨迹模型,参照此模型构建出描述赛球运动趋势的椭圆极限环,然后从机器人位置向椭圆作切线,机器人以椭圆上的切点作为路径跟踪的目标点奔向椭圆;通过改变椭圆极限环的半径获得动态路径规划,最终完成目标拦截行为。这种方法将机器人直接奔向赛球的走行方式,改变为奔向赛球运动区域的走行方式;使得机器人在快速到达目标的同时具有很平滑的避障能力。仿真和试验都表明了这种方法在机器人足球比赛中的应用价值。