解决冗余机器人伪逆可积性问题的势函数法

用伪逆求解具有冗余特性机器人关节空间的运动存在不可预测性，这是由其雅可比矩阵伪逆不可积造成的，结果直接影响机器人的轨迹规划．通过针对伪逆不可积问题的现象及其影响的分析，指出了此类问题的实质及解决问题的途径，在此基础上提出了处理问题的具体方法─—势函数法．实例仿真验证了势函数法的可行性．     

机器人离线轨迹规划的图形仿真的研究

本文研究在IBM-PC微机上进行机器人离线轨迹规划的图形仿真系统。该系统可用于机器人运动学,动力学和轨迹规划的分析,并能产生机械手和广义物体组成的环境物的三维几何模型。系统以交互方式工作。在微机的CRT上,机械手连杆的运动具有动态效果,基于MINIMAX准则,我们提出了一种用于轨迹规划的动力学性能指标。根据该指标所进行的轨迹规划可以获得最小的关节驱动力矩。文中给出了PUMA560和STANFORD机械手的仿真结果。     

多关节跳跃机器人的起跳机理与运动规划分析

在给定离地任务要求的情况下,针对多关节冗余自由度跳跃机器人起跳机理及运动规划与优化问题进行了研究.以速度方向可操作度为性能指标,将期望的离地质心速度和加速度映射到关节空间,作为关节空间规划的边界条件.采用Fourier基函数参数化关节空间轨迹,从正运动学方程出发,结合驱动约束条件,利用粒子群优化算法搜索和寻求使能量利用率最大的参数值,实现起跳性能的优化.利用计算机仿真证实了此种方法的可行性.此外还建立了滑模控制器,实现起跳阶段轨迹跟踪控制仿真分析,为具有冗余自由度的多关节跳跃机器人的运动规划提供了一种有效的方法.     

8自由度铺丝机械手的自运动流形分析

针对梯度投影算法所得冗余机械手关节逆解不一定包括最优解的缺陷,提出一种分析8自由度冗余铺丝机械手关节逆解的流形方法.利用流形法所得逆解包含了冗余机械手的全部关节逆解,有利于实现自运动控制的全面优化.根据逆解流形的空间多维特性,在8自由度铺丝机械手的关节空间内分别定义其位置关节子流形和姿态关节子流形,并分别得到三维空间中仿真映射曲面.结果表明,由于芯模自由度是在固定空间内的运动,相比于7自由度的铺丝机械手,8自由度铺丝机械手的仿真曲面流形在灵活性及避障碍能力方面均有较大提高.最后以飞机S形进气道为例进行仿真,仿真结果表明,仿真轨迹与期望轨迹高度吻合,证明了所提方法的正确性.     

机器人的鲁棒轨迹跟踪控制系统

用拉格朗日运动学建立机器人的动态模型.采用鲁棒控制法对两关节机械手的轨迹跟踪进行控制,仿真实验结果证明,鲁棒控制法对模型不精确或外部干扰对机器人产生的影响有很好的抑制作用,对机器人轨迹跟踪控制是有效的.     

一种并联骨折手术机器人的安全运动控制方法

骨折手术机器人是实现精准微创骨折复位的优势方案．现有骨折复位手术器械存在效率低、精度差、缺乏复位安全策略等问题，难以保证安全高效的治疗．为解决上述问题，本文提出一种并联骨折手术机器人及基于全关节逆解算法的安全运动控制方法．首先，针对该并联机构开展全关节逆解分析．由骨折复位轨迹的离散轨迹点获取机器人末端的位姿，建立机器人机构的闭环矢量方程，以关节转角为未知量整理多元一次方程组，考虑关节间的运动约束通过两条运动链解析求解所有关节转角．其次，设计安全运动控制系统．上位机设置正常、预警及超限3种状态．在机器人运行过程中，由上位机读取复位轨迹离散点的位姿信息，通过全关节逆解模型计算出下一轨迹离散点对应的关节转角并判断运行状态，若超限则发送指令使机器人停止运动，并显示发生危险的关节位置．最后，开展安全运动仿真与实验研究．仿真表明全关节逆解模型可快速计算出全部关节的运动状态并准确进行安全判断．实验结果表明，骨折手术机器人运行过程中，控制系统可及时发现机器人临近危险状态并使机器人停止运动．本文提出的安全运动控制方法无需增设安全检测或保护装置，既保证了骨折手术机器人的轻质便携需求，又保证了安全高效精准的...     

欠驱动跳跃机器人运动规划

通过对欠驱动跳跃机器人的动力学模型的分析,结合机器人的雅克比矩阵及主被动关节之间的动力耦合关系,推导出了欠驱动机器人的伪逆运动学方程,对运动轨迹的优化数学模型进行降阶处理,并进行了运动规划的仿真分析.仿真结果分析表明了该方法的正确性及有效性,该运动规划方法对其他跳跃机器人的运动规划及控制方法的研究具有一定的理论参考价值,同时,亦可推广至平面多自由度的欠驱动机器人轨迹规划的问题上.     

基于ANFIS的挖掘机器人挖掘轨迹仿真

为提高液压挖掘机器人工作装置挖掘作业轨迹规划控制精度,将挖掘机器人工作装置简化为斗杆、铲斗两关节二维机械臂进行分析.在建立逆运动学模型时,要将铲斗末端位姿空间与工作装置关节空间和油缸空间联系起来进行轨迹规划,以便在各个空间实现对挖掘机器人的控制.为提高跟踪期望轨迹精度,采用两个自适应神经模糊推理系统(ANFIS)分别学...     

机械手模型控制及轨迹定位精度测试

论述四关节机械手模型运动轨迹的控制方法,包括硬件线路设计和软件程序设计,用于实现对机械手终端轨迹定位精度的测试,为分析和研究机器人动态特性提供实验数据,结果表明,该模型的控制灵活,方便,介绍了机械手终端轨迹定位精度的测试方法,利用现有的实验设备,把机械手终端的空间曲线转化为平面曲线运动,测量出其坐标值,用于分析机械手终端轨迹的定位精度。     

MATLAB在异形曲面加工中的应用

设计某双臂机器人结构用于异形曲面加工 .为确定该机器人各关节的驱动电机型号 ,以加工椭球为例进行动力学分析 ,用MATLAB语言编程 ,用逐点比较法求出两机械手各关节处应施加的最大驱动力 (力矩 ) .该方法解决了机械手在整个曲面空间中实施连续加工时的力矩计算问题 ,提高了计算速度和准确性 .     

冗余度空间机械臂的动力学与优化控制

利用多体系统动力学方法导出冗余度空间机械臂的动力学方程，利用动力学优化控制规律，以最小关系速度为目标，讨论了冗余度空间机械臂追踪惯性空间期望轨迹的控制问题，通过仿真计算，表明控制规律的有效性。     

基于ROS的工业机器人运动规划仿真及试验

针对工业机器人模型构建复杂、轨迹规划算法实现困难、功能单一等问题,采用开源机器人操作系统搭建机器人控制系统,并对机器人的运动规划进行仿真和试验验证.首先利用SolidWorks软件创建机器人的统一机器人描述格式模型,并对其进行Moveit!功能包的配置;然后进行机器人空间直线和空间圆弧的轨迹规划,依据ROS的开放式运动...     

带滑移铰空间机械臂协调运动的自适应分解运动控制

讨论了载体位置不受控制的漂浮基带滑移铰空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的逆运动学问题.结合系统动量守恒关系进行的系统运动学分析表明,可以将空间机械臂本体姿态与末端抓手惯性空间轨迹协调运动的增广广义Jacob i矩阵表示为一组适当选择的组合惯性参数的线性函数.以此为基础,设计了系统部分参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法.由于充分利用了空间机械臂系统动量守恒的动力学特性,本文提出的方法具有不需要测量、反馈载体基的位置、移动速度及移动加速度的显著优点.系统数值仿真证实了该方法的有效性.     

基于最优激励轨迹的RRR机械臂动力学参数辨识

机器人动力学参数的精确辨识是对机器人进行精确控制的前提,参数辨识的精度与所采用的标定轨迹直接相关.以RRR机械臂为研究对象,建立该机械臂的动力学模型.在动力学参数辨识时,选择有穷傅里叶级数做为最优激励轨迹的表达式,通过最小化退化矩阵的条件数来获得最优激励轨迹中的参数,同时把各关节位置、速度和加速度的物理约束与激励轨迹结合起来,使获得的最优激励轨迹在物理意义上是可行的.通过在激励轨迹中指定频率范围来避免激励机器人的柔性特性,利用最小二乘法来辨识动力学参数.最后仿真验证了该辨识方法的有效性.     

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.     

Neuro-Sliding-Mode Control of Flexible-Link Manipulators Based on Singularly Perturbed Model

A neuro-sliding-mode control (NSMC) strategy was developed to handle the complex nonlinear dynamics and model uncertainties of flexible-link manipulators. A composite controller was designed based on a singularly perturbed model of flexible-link manipulators when the rigid motion and flexible motion are decoupled. The NSMC is employed to control the slow subsystem to track a desired trajectory with a traditional sliding mode controller to stabilize the fast subsystem which represents the link vibrations. A stability analysis of the flexible modes is also given. Simulations confirm that the NSMC performs better than the traditional sliding-mode control for controlling flexible-link manipulators. The control strategy not only gives good tracking performance for the joint angle, but also effectively suppresses endpoint vibrations. The simulations also show that the control strategy has a strong self-adaptive ability for controlling manipulators with different parameters.     

基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划

为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性,在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先,采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型;其次,根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解;最后,基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数,分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明：在相同的条件下,两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s²;基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑,关节空间规划用时9.219 3 s,笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究,提高了连续体机器人的运动性能,可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。     

基于RBF网络的机械手迭代学习控制器

针对迭代学习控制用于机械手轨迹跟踪时存在的收敛速度慢的问题,提出了一种基于RBF网络的迭代学习控制器,利用先前跟踪不同期望轨迹所得的经验构造新的初始控制量以加快收敛速度.将给定的期望跟踪轨迹分解成多个查询点,然后用RBF网络对每个查询点周围最邻近的k个数据点进行拟合以建立系统的逆动力学特性估计,进而预测相应于查询点的初始控制输入.为验证所提方法的有效性,对一平面双连杆机械手进行了仿真研究.     

机器人系统的一种轨迹跟踪控制方案

本文将逆系统和函数信号复现技术同自适应控制技术相结合,针对多关节型工业机器人系统,提出了一种新的自适应轨迹跟踪控制方案。仿真实验表明,在迪卡尔坐标空间(或关节坐标空间)中,机器人的终端执行器(或关节)能快速高情度跟踪所规划的运动轨迹,机器人结构参数和抓举负载的大范围变化对工作性能的影响很小,保证了整个系统的稳定性。