一维导热反问题非级数形式的精确解

以一维线性导热反问题为研究对象，求得了在一特殊情况下的非级数形式的精确解．采用一种新的拟逆解法，它将带有测量误差的边界条件进行微小扰动而化为非局部条件．进行数值求解，通过数值解与精确解的比较，对计算误差的变化规律进行了分析研究．     

一维导热反问题非级数形式的精确解

以一维线性导热反问题为研究对象，求得了在一特殊情况下的非线数形式的精确解。采用一种新的拟逆解法，它将带有测量误差的边界条件进行微小扰动而化为非局部条件。进行数值求解，通过数值解与精确解的比较，对计算误差的变化规律进行了分析。研究。     

基于R~*(3,0,1)几何代数的6轴机器人位姿反解

R~*(3,0,1)几何代数模型结合了对偶四元数和共形几何的优势,即对偶四元数计算效率高,共形几何对点、面具有统一的坐标变换算子,能计算点、面之间的有向距离.本研究基于R~*(3,0,1)几何代数模型提出了6轴机器人位姿反解新算法,即在6轴机器人运动学反解过程中,根据关节到3种奇异形位参考面有向距离不同的属性,基于R~*(3,0,1)几何代数能确定唯一的运动学位姿反解,省去了传统反解中通过"最短行程"的准则来择优的步骤.该算法具有能检测关节与奇异面距离、算法简单、使反解问题的描述更为直观、能确定唯一解等优点,能很好地应用于实际的机器人运动控制中.将该算法在PUMA 560型机器人上进行了数值验证.     

全位置焊接机器人逆运动学数值求解及轨迹规划方法

针对所设计的新型箱型钢结构现场全位置焊接机器人存在欠自由度和自由度耦合等问题,导出了一种基于实际焊接工艺需求的机器人逆运动学数值解法,解决了采用传统解析法求解机器人逆运动学问题时存在的困难。在数值解的基础上,进一步提出了一种基于递推算法的机器人运动轨迹规划和焊枪空间位姿调整方法,实现了机器人在焊接箱型钢结构直角转角过程中的焊枪空间位姿的平滑过渡和调整。该方法不仅实现了箱型钢全位置焊接的轨迹规划功能,有利于计算机自动求解,而且可有效适应不同型号尺寸的箱型钢结构。     

基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法

串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末端姿态的正确性.根据末端位置精度要求控制迭代次数,可以得到任意精度的位置逆解.逆解过程中各关节变量的计算采用腕部无偏置机器人的封闭解,使得程序具有通用性.大量的数据试验表明,该算法可以满足实时控制要求.     

利用共形几何代数的串联机器人位置逆解求解方法

为获得串联机器人位置逆解的解析解,使用共形几何代数对串联机器人位置逆解进行了研究。利用共形几何代数中基本几何元素的内积和外积运算,获得串联机器人各关节点的位置,然后通过构造经过关节点的直线与直线以及平面与平面的内积,求解出机器人所有关节转角,从而直接获得了串联机器人位置逆解的解析解。该方法求解简捷,几何直观性好,避免了经典机器人运动学理论中欧拉角、矩阵的运算以及复杂的多元高次非线性方程组求解,求解过程和结果可以明显地反映机器人几何结构与机器人运动之间的几何关系。以一种空间6R串联机器人位置逆解为例进行了求解,算例计算表明该方法正确、有效,计算效率提高了近44倍。     

一种高效虚拟轴机床的位置正解

针对机床运动的连续性和可实现性，提出了一种用位置反解来求解位置正解的数值解法。该方法首先假定一个初始的活动平台位姿，并根据该位姿所对应的6条腱长和给定值之间的差值来调整该位姿，经过数次迭代后求出实际的活动平台位姿。由于位置反解非常易求，所以这种方法简单快捷，大大提高了计算速度，不但使所求解具有实际意义，而且计算时间也可以满足实时控制的要求。     

平面三自由度并联冗余机器人的位置与工作空间分析

提出一种新的平面三自由度并联冗余机器人位置分析方法 ,运用这种方法进行了位置正解和位置反解分析 .对于位置正解 ,其中方程的解最多为 4 ,说明这种平面并联机构可以有 4种不同的位姿 .对于位置反解 ,可以有 16组解 .然后 ,又对平面三自由度并联冗余机器人的工作空间进行了讨论 .最后用数值实例进行了验证 ,给出了计算结果 .     

2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法

空间2自由度并联机构可用于高作用力下精确控制姿态的两个分量的工作场合.建立了2自由度3-RPS并联机器人的位置运动学约束方程;对其正逆运动学算法进行了讨论.对求解并联机器人位置正解的杆长搜索法进行了改进,并结合解非线性方程组的拟牛顿法,提出了一种能解决方程组多解并且计算精度较高的混合算法,推导了2自由度3-RPS并联机器人位置反解的求解过程.通过实例验证了算法的正确性和所能达到的精度.     

3-PRS并联机构运动学分析

采用数值分析中的牛顿迭代法求解了关于3-PRS三自由度并联机构正解的非线性方程组,通过迭代计算出并联机构位置正解的精确解。该法程序设计简单,迭代收敛速度快,算法执行效率高。给出了求解过程及求解实例,其迭代精度达10-6。     

PUMA560机器人动态性能的工作方式

提出了ＰＵＭＡ５６０及类似型号机器人不同工作方式对应不同的动态性能优劣程度的问题，并给出了寻找具有良好动态性能工作方式的方法及相应的仿真系统。     

操作机器人的运动学测度

本文从线性模空间矢量逼近的角度讨论了操作机器人作用空间与广义坐标空间的转换问题。基于数值相关性理论论述了操作机器人的几种运动学测度,包括奇异性、操作度、条件数和不可达度。本文讨论了这几种运动学测度之间的关系,几何意义和计算,针对各种类型的机器人得出了一些有用的结论。文中还讨论了直角坐标机器人、SCARA、PUMA、STANDFORD等型号机器人的条件数估算及其最佳位姿。     

The kinematics modeling based on Spinor theory for CT-guided hybrid robot

This paper focused on a simplified method for solving the hybrid robot kinematics in CT-guided (computerized tomography, CT) surgery. By position constraint introduced, the hybrid robot can be transformed as a redundant serial 7-DOF robot. The forward displacement calculation was developed based on the product-of-exponential formula (POE). Because of the kinematics complexity of the hybrid and redundant robot, the combination technique of Ulrich two-step iteration method and paul variables detachment method (UTI-PVD) was introduced to fulfill the inverse kinematics of redundant robot, the novelty of which lay in the flexibility of various robots structures and in high calculation efficiency for real-time control. The process of solving the inverse displacement was analyzed. The UTI-PVD method can be applicable to kinematics of many robots, especially for redundant robots with more than 6DOF. The kinematics simulation was provided, and robot dexterity analysis was presented. The results indicated that the hybrid robot could implement the minimally invasive CT-guided surgery.     

足球机器人系统仿真中的数学模型

讨论了机器人足球比赛现实世界中各个实体的运行规律,建立了受非完整约束的移动机器人以及球的运动模型,并提出采用几何方法求解机器人运动模型精确解,以提高仿真精度,减少计算量·给出了机器人之间以及机器人与场地围墙、小球之间的碰撞模型,并分析了2个机器人之间的碰撞过程·为构建和开发足球机器人系统仿真平台与机器人的运动控制提供了模型基础     

基于视觉引导的Baxter机器人运动控制研究

高速和高精度的传统工业机器人已经广泛应用于制造业,但是传统工业机器人只能工作在结构化及封闭的环境中,从而限制了其应用领域。能够跟人协作互动、本质安全的智能协作机器人突破了传统工业机器人的环境限制,具有广阔应用前景。采用最新的智能协作机器人Baxter作为平台,介绍了双臂智能协作机器人Baxter的系统组成,分析了机器人操作系统(robot operating system,ROS)的通信机制,设计了基于视觉引导的智能协作机器人运动控制软件。机器人控制软件由视觉定位软件模块和手臂引导抓取软件模块组成,通过ROS的消息主题机制及ROS服务器来实现机器人手臂运动控制。实验结果证明,设计的控制软件能够准确控制Baxter机器人识别和抓取目标物体。     

骨科手术机器人技术发展及临床应用

 骨科手术机器人是推动精准、微创骨科手术发展的核心智能化装备，是骨科手术发展的趋势，已成为国际研究热点。本文介绍了骨科手术机器人的发展历程及国内外典型的骨科手术产品，重点介绍自主研发的天玑骨科手术机器人的研发历程及技术优势。天玑骨科手术机器人是国际首台通用型骨科手术机器人产品，可完成包括四肢、骨盆及髋臼创伤，脊柱退行性疾病在内的的多种骨科手术，定位精度及性能指标达国际领先水平，获中国医疗外科机器人Ⅲ器械注册证。同时，对骨科手术机器人的发展趋势进行了预测及分析。     

高精度定位传感器及其在混联切削机器人中的应用

针对混联切削机器人加工定位的特点，设计了一种高精度定位传感器。并通过应用此定位传感器开发了一种由串联驱动的工作台和并联驱动的动平台，可根据加工需要自动快速、精确回零的高精度定位系统，从而实现了工作台和刀具自动快速适应混联切削机器人的加工要求。此系统对于它类型机器人及数控机床的自动回零定位具有一定的通用性。     

An Internet-based Telerobot Design and Implementation

A PUMA562 robot has been connected to the Internet and can be controlled through the web browser. The remote user receives still images of robot workspace, coordinates and gripper state and can control the gripper to pick up blocks and place them to build a structure. An Internet server and a robot server were built to implement this telerobot system. This two-layer server architecture can be used in other Internet-based telerobot system without changing most part of the system.     

水下机器人关键区域定位系统的设计与实现

针对水下机器人定位中的淤泥、水流对定位过程的干扰问题,设计并实现了一种引入机器学习的水下机器人高精度定位系统,系统通过信号发射板产生需要的调制信号,利用数据采集模块实现接收处理功能,定位模块作为所提系统的核心模块,通过引入机器学习的思想,实现了水下机器人高精度定位系统的硬件和软件设计,实现定位功能。实验结果表明,所提系统在不同水深环境下,能较好完成水下复杂环境的机器人定位,具有很高的实用性及可靠性。     

机器人群的控制

本文提出了接续5台机器人、具有专用节点的控制系统的设计方法。文中对网络系统防止“冲突”、系统可靠性措施及通信系统软件等问题进行了阐述。