一种下肢康复机器人机构及匀速训练方法的研究

针对下肢具有功能障碍的偏瘫或残疾患者,文章研制了基于五杆并联机构的新型坐式下肢康复机器人,建立了患者下肢与康复训练机构的人-机参数化模型,并利用闭环矢量法对模型进行运动学正、逆分析,推导出其运动学方程。根据运动学分析并利用Matlab进行编程,分段拟合得到匀速训练下曲柄角速度与时间的函数,并在Pro/E软件中进行验证,仿真数据表明该函数和运动学分析结果是正确的。     

基于径向基函数神经网络的并联机器人运动学正问题

以一般形式的Stewart型并联机器人为例,由机器人的位置反解问题引出机器人运动学正解问题,在分析BP网络与径向基函数网络的特点基础上,采用基于径向基函数神经网络的算法,利用最近邻聚类方法获得径向基函数中心,求解并联机器人运动学正解问题·通过对训练样本的学习,确定神经网络权系数,能够准确地求解并联机器人的位置和姿态,算法具有运算简单,求解效果好等特点·同Newton Raphson算法比较,能获得相同的效果且位置和姿态误差近似恒定,而神经网络算法避免迭代初值及额定循环次数的影响·因此该方法可作为并联机构系统运动学轨迹跟踪控制的运动学模型辨识器·     

复杂环境中基于圆弧区域分解的局部路径规划

该文根据轮式车的运动学特点,针对机器人导航中安全性问题以及算法实时性要求,提出了基于圆弧的区域分解方法.在此基础上引入了对区域安全性的模糊子集描述,建立了代价函数,得到了符合轮式车运动学特点的局部路径.在实际系统中的运行结果表明,该算法能很好地满足复杂环境下机器人自主导航的局部路径规划要求.     

机器人逆运动学的微分进化与粒子群优化BP神经网络求解

针对采用传统反向传播(BP)神经网络算法进行逆运动学求解收敛速度慢的问题,提出将微分进化(DE)与粒子群优化(PSO)算法相结合,对用于机器人逆运动学求解的BP神经网络进行优化。基于机器人正解映射建立优化算法的目标函数,在PSO过程中,引入DE操作优化粒子进化方向,并将此混合算法用于BP神经网络权值与阈值的优化。对KUKA机器人进行仿真实验,结果表明:采用该文方法对机器人逆运动学问题的求解精度高,求得的关节角度误差小于0.1°;逆运动学求解结果所对应位姿矩阵的位置误差在0.1 mm数量级,具有较好的泛化能力。该文方法满足机器人位置和姿态方面的精度要求。     

基于遗传算法的三平动3-PRRRR并联机器人正解位形的研究与仿真

由于并联机器人构型的特点,在其运动学分析中,正解分析较为复杂,也是在研究并联机器人运动学过程中的一个难点.本文采用遗传算法,将并联机器人的运动学正解问题转化为优化问题.利用MATLAB遗传算法工具箱对三平动3-PRRRR并联机器人的正解问题进行求解,得到优化解,并用反解结果与正解结果进行互相印证,证明该方法对于并联机器人正解问题具有较高的实用性.     

量子场论中的弱耦合展开与强耦合展开

我们从量子场论中Green函数生成泛函的路径积分形式出发,通过分离出泛函积分中的“耦合部分”并完成高斯型泛函积分,而得到弱耦合展开式;另外通过分离出泛函积分中的“运动学部分”并采用格点理论完成非高斯型泛函积分,而得到格点形式的强耦合展开式。最后就计算强耦合展开式的泛函系数项问题作了一些探讨。     

机械臂逆运动学避障最优求解算法

针对多自由度机械臂在障碍物环境下逆运动学求解存在多解性和碰撞问题，研究了一种将碰撞检测算法、最短行程方法与差分进化算法相结合的具有避障能力的机械臂逆运动学最优求解算法。首先，以六自由度机械臂为研究对象，对机械臂和障碍物进行建模，并建立求逆运动学解的目标函数，目标函数由末端执行器位姿误差函数、目标角度与初始角度之间的变化量函数、碰撞检测函数加权求和组成；其次，利用差分进化算法对目标函数进行最优求解，为了减小函数权重对求解速度和精度的影响，设计了一种自适应权重优化算法，使得求解关节角度在优化求解初期快速达到最短行程位姿角度附近，而在优化求解后期具有更高的的求解精度，即可求得具有避障能力、行程最短且高精度的最优逆运动学解；最后，以UR5机械臂为例，通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱对算法进行仿真验证,验证了算法的有效性。     

4自由度上肢康复外骨骼机器人设计与分析

针对现如今上肢康复外骨骼机器人外部结构以及运动问题，利用Solidworks设计出一种4自由度可穿戴上肢康复机器人，基于人体上肢生物力学结构，使其关节和链接与人体的关节和链接相互对应，根据此基础设计出人体上肢运动学模型，使用D-H法分析了外骨骼机构的运动学关系，得到坐标转换矩阵，通过Matlab机器人工具箱进行运动学分析以及工作空间仿真模拟，进一步验证了运动学分析的可性。     

模糊罚函数遗传算法及其在曲线光顺中的应用

基于遗传算法中处理约束条件使用的传统罚函数方法效果并不理想,文中指出了一种处理约束优化问题的模糊罚函数遗传算法,并将这种方法用于计算机辅助图形设计中的扫描光栅曲线的光顺问题,得到了很好的效果。     

不确定轮式机器人动力学鲁棒路径跟踪控制

使用预知期望几何路径函数描述跟踪误差,将路径跟踪问题转化为输出调节问题,基于机器人的动力学模型运用输入输出线性化方法得到运动学-动力学混合控制律,再使用反步法得到动力学控制律;基于类Lyapunov方法设计不确定参数自适应律,保证在未知定常参数情况下跟踪误差仍能够渐近收敛.最后给出了渐近稳定性的证明,数字仿真证实了该控制方案的有效性.     

基于遗传算法的柔型多功能机运动学逆解

在分析运动学逆解方法的基础上,应用遗传算法求解柔型多功能机器人运动学逆解,给出了用于优化求解的适合度函数,并应用二次编码法提高解的精度。计算机模拟结果证明：该方法能快速收敛于全局最优解,能给出柔型多功能机器人的可能解,并能计算冗余度机器人的逆解。     

基于PSO-RBF神经网络的串联机械臂逆运动学分析

针对目前基于神经网络对串联机械臂求逆解方法中出现的精度不足和实时性较差的问题,使用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络进行结构优化,提出一种基于PSO-RBF神经网络的机械臂逆运动学算法。首先由正运动学模型获取神经网络训练和测试参数样本,经过欧拉角变换在神经网络输入端建立机械臂关节位姿映射关系,然后通过PSO算法对径向基核函数进行参数寻优并对测试样本求解分析,最后获取经逆运动学求解后机械臂的运动轨迹,验证了该算法的可靠性。仿真结果显示,由PSO-RBF神经网络逆运动学算法能够快速得出满足精度要求的关节角度,为进一步机械臂工业控制提供了理论支持。     

功率分流式行星传动运动学和静力学矩阵分析方法研究

为了快速地进行功率分流式行星传动的运动学和静力分析,文章从行星传动的基本运动学公式出发,提出了一种基于功能单元分解法计算功率分流式传动系统运动学和静力学参数的方法;推导了考虑效率前后的系统的角速度方程和转矩方程,运用该方法可以同时计算出系统中各运动构件的角速度、传递扭矩、齿轮切向啮合力和行星架上承受的行星轮轴承反力及系...     

Turbo PMAC运动学控制机理研究和应用

分析了Turbo PMAC多轴运动控制器的运动学功能，在实验的基础上对其运行和控制机理进行了研究。研究证明，可以将正运动学程序和逆运动学程序直接下载到Turbo PMAC中，由Turbo PMAC独立完成运动学计算和运动轨迹粗插补。对正运动学的作用做了分析，提出了在缺少正运动学时的控制策略和方法，使Turbo PMAC的运动学控制功能更具现实意义。     

Space gripper configuration and its dimension synthesis based on genetic algorithm

The special fingers of the gripper on the space robot have been developed based on genetic algorithm for the space application. Therefore, the symmetrical wedgelike finger composed of the 4-1ink mechanism and the relevant track were designed. To decrease the weight and optimize the kinematics and grip force, the compositive fitness function for dynamics and kinematics was created. The calculation efficiency could be improved by novel methods which overcame the problem of too many constraints in the solution space, such as introducing the specialist＇s experience and punishment function and simplifying the variables. The solutions show that the optimized finger could perform well and the methods were effectual.     

一种三自由度海上廊桥试验台的建模与实验

海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大的降低了海上作业安全。针对该问题,设计出一种具备运动补偿功能的三自由度海上廊桥试验台。文章首先构建海上廊桥试验台三维结构模型,建立包括不规则海浪以及船-海上廊桥试验台的运动学模型。通过欧拉角坐标转换法,运用运动学逆解得到每个电动缸的运动规律,利用拉格朗日法建立了试验台的动力学模型,在运动学和动力学推导结果的基础上,从实用性的角度确定采用运动学为该系统的控制基础。最后利用船舶运动模拟平台对试验台及其逆解算法进行验证。实验结果验证了该试验台具有良好的运动补偿效果,具有广泛的工程应用前景。     

水下自重构机器人的自动对接控制

讨论了平面内水下自重构机器人的2个模块间的对接控制问题. 根据传感器信号强度与模块相对坐标的误差之间的关系,给出了对接控制问题的优化目标函数. 考虑到模块的运动学方程可逆,将该问题分解成了3个自由度上的子优化问题. 依据对中法思想,给出了各自由度上自动搜索的优化目标函数,并设计了相应的调整控制律. 建立了模块的逆运动学离散方程,并设计了一种稳定化修正格式以提高数值计算精度. 仿真实验结果表明,所提出的自动对接控制算法能够很好地实现模块之间的对接.     

七自由度仿人机械手的逆运动学分析

对一种7自由度仿人机械臂进行了运动学分析,在求出正运动学问题的基础上,运用位姿分离的方法对其逆运动学进行了运算。这种方法计算量比较小,适合实时控制。在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox工具箱对该机器人的逆运动学、运动轨迹等进行了仿真,验证了计算的正确性。     

多臂自由飞行空间机器人运动学特性研究

研究了在空间微重力环境下多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性 ,建立了多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学模型 ,在推导运动方程的基础上对多臂自由飞行空间机器人协调操作的运动学特性进行了分析 ,给出了计算机仿真实验结果 .     

基于改进粒子群算法的3-RPS并联机构正解研究

为快速准确求解3-RPS并联机构运动学正解,将其化归为非线性方程组求解问题,又基于优化理论将其转化成多目标优化问题,并以加权法将多目标问题转化为单目标优化问题,最后采用改进粒子群算法进行数值求解,最后给出了算例。仿真结果表明:该方法适用于求解并联机构的正解问题,其收敛速度和计算精度较标准PSO算法有明显改善。