激光加工机器人标定的神经网络法

在分析原有机器人误差标定方法的基础上,给出了两种误差标定的神经网络法,并对激光加工机器人进行了精确标定。第一种方法通过前馈神经网络与机器人理想运动学模型结合,可把机器人位姿误差降低到初始值的1/5左右;第二种方法把前馈神经网络与标定好的实际运动学模型结合,进行神经网络-参数法混合位姿标定,并与参数法标定结果进行了对比。仿真结果表明后一种方法可以进一步提高机器人的位姿精度,且可以对参数模型中没有涉及到的因素进行补偿,方法简单且标定效果更好。     

捷联惯性测量组合标定仿真研究

建立了惯性测量组合和三轴标定转台的三维计算机模型,驱动此模型仿真了加速度和角速度等输入。通过速率和位置标定,用最小二乘算法求解了惯性测量组合误差模型,得出了误差参数。仿真了整个标定过程,仿真结果与实际标定结果的对比表明了仿真程序的正确性。仿真标定转台以软件方式实现,即不存在机械误差,又可对其进行精确控制,因此结果具有更高的精确度。     

月球机器人仿真中一种消除轮地交互误差的方法

利用虚拟现实技术虚拟出月球机器人在月面上的作业环境和作业过程,是提高机器人作业的安全系数和工作效率的一条有效途径。在3D重建得到的虚拟月面环境中,如果采用通常的单纯基于运动学(或者动力学)模型的仿真方法,对机器人的作业和运动进行虚拟,那么机器人与地形交互的过程中容易产生接触偏差。而且,随着仿真时间的推进,这种接触偏差会逐渐积累并不断增大,进而严重影响仿真测试的精度和效果。为了消除月球机器人仿真中的轮地交互误差,在分析误差来源的基础上,提出了基于运动学优化的解决方法。最后利用实际的虚拟现实仿真系统,验证了所提出方法的有效性。     

捷联惯导系统全状态量现场标定方法

捷联惯导系统的现场标定使用系统级标定方法，由于可观测度较小的状态量不能用卡尔曼滤波辨识估计误差参数，因此提出一种基于状态量正交基的可观测度计算方法，并根据此方法设计出一种提高全状态量可观测度的转位方案。在转动过程中测量每个时刻静基座惯性导航的速度误差，使用卡尔曼滤波器辨识出全状态量误差参数。经实验验证，对比未设置转位方案的现场标定结果，所提现场标定方法不仅能提高全状态量可观测度，而且对系统级标定的结果也有提高，具有较好的工程实用性。     

一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真

研究线结构光视觉传感器安装于多关节测量臂平台上形成复合式测量系统的手眼精确标定,提出了将传感器测量坐标建于激光测量面,通过变姿态测量固定标定点的手眼标定方法。利用机器人运动构型与标定点在传感器的坐标,推导了手眼标定模型。设计标准球为标定靶标,提起球心为标定点。建立了标定仿真模型,基于机构仿真分析平台-InteMech设计了一套仿真试验,试验验证了方法的可行性与有效性。

Abstract：

Hand-eye calibration of the compound measuring system that line structure light visual sensor was mounted on multi-joints measuring arm was researched. A calibration method was proposed,which the measuring coordinate system set on laser plane,a fixed point was measured with sensor from different poses. The hand-eye calibration equation was deduced using robot kinematical parameters and the coordinates of the calibration point in measuring coordinate system. A standard ball was designed as calibration object. And the centre of the ball was the fixed calibration point. Computer simulation modal was discussed. Simulation example was designed in the simulation platform of mechanism analysis-InteMech. The experiments show the calibration method is effective and feasible.     

联合定轨非线性模型估值的偏差修正算法

从理论上推导了联合定轨非线性参数回归模型估值的偏差与均方误差的表示方法,提出了一种基于迭代算法的参数估值的偏差修正方法。通过对联合定轨非线性半参数回归模型结构的分析,建立了参数估值的偏差与方差的近似表示公式,并设计了非线性半参数联合定轨模型估值的偏差修正算法。理论分析和仿真计算结果表明,联合定轨非线性回归模型估值偏差修正方法能够进一步改善卫星联合定轨精度,从实际应用角度验证了偏差修正方法的合理性和可行性。     

基于观测器设计的移动小车自适应轨迹跟踪控制研究

提出了一种基于观测器设计的自适应轨迹跟踪控制算法，在无法准确测量移动机器人位姿的情况下，基于其完整动力学模型，实现机器人轨迹跟踪控制问题。方法考虑了实际参数的移动机器人完整动力学模型，将位姿观测器和自适应控制策略相结合，设计了一种移动机器人完整的自适应观测器轨迹跟踪控制策略。仿真结果表明该控制策略的正确性和有效性。     

U型ACFM激励探头的仿真分析

基于ANSYS软件建立U型交流电磁场检测（ACFM）激励探头的参数化仿真模型,并进行试验验证,在此基础上采用仿真方法分析了U型激励探头结构尺寸对均匀感应电流分布的影响,结果表明：该U型激励探头能够很好地在工件表面激励出均匀感应电流,满足ACFM检测要求;感应电流均匀区域长度随载流线圈长度单调递增,宽度随载流线圈的宽度变化不十分敏感;均匀感应电流密度随激励线圈距工件表面的高度单调递减,为ACFM激励探头结构优化提供了支持。     

基于多适应值全参数自主变异粒子群的立体相机标定

基于视觉测量的目标参数获取为仿真系统的性能分析与评估提供可信的数据支持,相机参数标定的精度又决定着测量结果的可靠性。提出采用多适应值全参数自主变异粒子群的相机标定方法,利用传统标定法获取相机的初始内参,通过惯性系数收缩调整、给出基于粒距的全局因子学习调节策略、引入多适应值函数以及设计自主变异律,实现基于粒子群优化标定算法的快速和全局化收敛。实验结果显示本文方法在一定程度上提高了相机的标定精度并可以应用于实际工程之中。     

微观交通仿真模型参数标定方法改善研究

微观交通仿真模型参数标定是微观交通仿真技术应用的前提,针对模型参数标定类型划分和标定结果取值方法缺乏精细化分析问题进行改善研究,将参数标定体系划分为全局参数和局部参数,提出综合工程实测与智能寻优相结合的微观交通仿真模型参数标定方法,并以信息熵作为参数标定结果取值的分析指标,提出聚类递归的参数取值方法。结合信号交叉口实际调查数据设计对照仿真实验和交叉验证实验,证实改善方法的有效性。     

具有一种新的图像雅可比矩阵估计方法的无定标视觉伺服

对于基于图像的具有手眼或固定摄像机模式的视觉伺服,考虑机器人的运动学及动力学特性,在摄像机的内外参数未知的情况下,提出了一种直接自适应控制方案实现位置控制或轨迹跟踪;利用矩阵变换的方法使得图像雅可比矩阵的组成元素线性地出现在闭环动力学方程中,从而设计了一种新的自适应估计方法在线估计图像雅可比矩阵;利用李亚普诺夫的方法证明了图像误差的渐近收敛性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于在线聚类的机器人自适应模糊建模

针对机器人这种具有时变、强耦合和不确定性的复杂非线性被控对象,提出一种基于在线聚类的模糊自适应方法用于机器人系统建模。建模过程中采用在线聚类算法辨识机器人T-S模型的前提参数,采用递推最小二乘算法(RLSE)辨识结论参数,根据过程中新的数据信息,模糊规则可以自动增加、修改和删除,实现了模型结构和参数的在线辨识和更新,而且该方法具有模型结构简单、建模速度快、精度高等优点。最后通过二自由度机器人仿真研究证明了该方法的有效性和优越性。     

基于全息地图的机器人与操作手同步路径规划

针对机器人行走路径规划与机械手操作路径规划之间缺乏同步性,提出了一种机器人与机械手同步路径规划方法,使机器人在路径规划时不仅可以实现行走路径规划,还实现了对操作路径的规划。首先,借鉴人对空间规划的思想,设计了实现机器人与机械手同步规划的总体思路,并且给出了其涉及的两个新概念,分别为物品点和二维物品操作点;其次,设定了同步规划模型,利用转换矩阵将其同化为机器人路径点模型;最后,将机器人路径点模型分裂为二维行走路径规划模型和三维路径规划模型,并据此同步的规划行走路径和操作路径。在家庭环境下,家庭服务机器人基于全息地图利用该方法实现了机器人行走与机械手操作之间的同步性,同时也可以生成合理的行走路径和操作路径。     

柔性机械臂系统动力学建模的研究

有限差分法和有限元法不仅对于均匀梁的单连杆柔性机械臂系统的建模有效,而且较假设模态法等方法更适合于非均匀截面梁的柔性机械臂系统的建模。应用这两种方法建立单连杆柔性机械臂系统动力学模型,模型中包含了机械臂的形状参数以及驱动器的参数。为验证建模方法的有效性,进行了大量的数值仿真工作,仿真结果显示其有效性和可行性。     

Task-Space Tracking Control of Robotic Manipulator Via Intermittent Controller

An intermittent controller for robotic manipulator in task space was developed in this paper. In task space, for given a desired time-varying trajectory, the robot end-effector can track the desired target under the designed intermittent controller. Different from most of the existing works on control of robotic manipulator, the intermittent control for robotic manipulator is discussed in task space instead of joint space. Besides, the desired trajectory can be time-varying and not limited to constant. As a direct application, the authors implemented the proposed controller on tracking of a two-link robotic manipulator in task space. Numerical simulations demonstrate the effectiveness and feasibility of the proposed intermittent control strategy.

     

液压挖掘机工作装置仿真研究

简述了AMESim软件的性能和特点，对挖掘机工作装王的液压系统和机构在AMESim环境下进行了建模，设王了模型中的主要参数，实现了其液压系统动态仿真和机构的二堆动力学仿真．并采用试验的方式对仿真模型进行验证和改进，对仿真结果和试验结果进行了详细分析和比较，给出试验和仿真曲线，并在AMEViewer中显示仿真模型的运动。所得到的动臂、斗杆和铲斗液压缸无杆腔的压力误差在10bar以内，因此能够实现较精确的工作装置运动仿真，同时也验证了该模型的有效性。     

基于立体视觉的虚拟机械臂平面定位研究

结合星球探测的应用背景,对漫游车的工作方式进行了研究,针对车载机械臂开发了一套基于立体视觉的机械臂平面定位仿真系统。该系统依靠虚拟现实技术,通过虚拟机械臂对三维重建得到的平整物体表面的定位仿真得到机械臂的各关节参数,以此指导真实机械臂的运动。论述了基于立体视觉的机械臂定位机理和基于OpenGL的虚拟机械臂的实现过程。采用VC＋＋构建了仿真实验平台,进行了定位实验,获得了较高的定位精度。     

基于改进模拟退火算法的机器人最优构形研究

研究了机器人标定中最优测量构形的选择,目的是利用改进的模拟退火算法来选择机器人的一系列最优测量构形,以最小化参数估计中测量和建模误差的影响。为加快算法收敛速度,设计了一个合适的冷却进度表,并分析了冷却进度表中各因素交互作用对算法试验性能的影响。把实验结果与局部搜索算法的结果进行了比较分析,验证了该算法的实用性。     

Improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator using a sliding observer

An improved hybrid position/force controller design of a flexible robot manipulator is presented using a sliding observer. The friction between the end effector and the environment is considered and compensated. For systematic reasons the controller is designed taking into consideration the rigid link subsystems and the flexible joints. The proposed control system satisfies the stability of the two subsystems and copes with the uncertainty of robot dynamics. A sliding observer is designed to estimate the time derivative of the torque applied as input to the rigid part of the robot. For the stability of the observer, it is assumed that the uncertainty of the observed system is bounded. A MRAC algorithm is used for the estimation of the friction forces at the contact point between the end effector and the environment. Finally simulation and experimental results are given, to demonstrate the effectiveness of the proposed controller.