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。     

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.     

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.     

三角平台并联机器人运动学参数识别

提出三角平台并联机器人运动学参数识别算法 .本算法是通过相互垂直两个向量的数量积来建立误差模型 ,避免了传统的并联机器人参数识别方法中通过位置正解及循环迭代过程求解误差参数而带来的一系列问题 .     

三角平台并联机器人运动学参数识别

提出三角平台并联机器人运动学参数识别算法。本算法是通过相互垂直两个向量的数量积来建立误差模型,避免了传统的并联机器人参数识别方法中通过位置正解及循环迭代过程求解误差参数而带来的一系列问题。     

3-RPS型并联机构运动正解的研究

并联机构运动学正解是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题,一般难以求得封闭形式的解析解.应用解析法对3-RPS型并联机构进行运动学正解问题进行了求解,并给出正解方程通式以及各项系数值,得到封闭形式的解析解.并给出具体数值实例进行求解,得出全部位置解,同时给出部分机构空间图形验证了解法可靠性.     

基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解方法

并联机器人位置正解一直是并联机器人研究的难点之一,本文提出了一种基于雅克比矩阵求解并联机器人位置正解的新方法,该方法利用并联机器人的初始位置及雅克比矩阵,能够快速求解并联机器人的位置正解,此法可用于并联机器人的实时控制。最后以求解6-PSS并联机器人正解为例,验证了该方法的可行性和正确性。     

3-RRRT并联机器人的位置正解研究

本文介绍了一种新型3-RRRT并联机器人的特点,推导了该机器人的位置反解方程,获得了其位置反解,采用数值方法给出研究了该并联机构的运动学正解.运用Matlab软件计算进行了验证.     

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。     

Stewart平台运动轨迹误差分析

通过并联构型运动学求解,从六自由度并联机构的位置反解模型,完成位置正解数学建模.通过并联构型运动轨迹精度分析,获得六自由度并联机构沿X轴正向位移过程中,相关姿态误差和位置误差随X轴正向位移的变化,仿真结果显示,位置补偿使误差呈数量级下降,可以有效提高此类装备的运动精度.     

双并联机器人协作的运动学建模

提出并联机器人以协作的方式提高其作业能力的一个新途径·通过引入瞬时作业点的概念,将工件和刀具离散化,并用其相应坐标系上的一个向量来描述工件和刀具上的瞬时作业点,建立了协作系统中各单机间的联系,将并联机器人协作运动学问题转化成二单并联机器人在工件和刀具约束下的运动学参量的求解·建立了双并联机器人协作的等效闭链运动学模型和运动学方程式,为并联机器人协作运动学分析和控制建立了基础·通过算例证明了模型的正确性和并联机器人协作在拓展有效工作空间方面的有效性·     

冗余自由度机器人的运动学优化研究

冗余自由度机器人的引入主要是为了利用其冗余特性解决象避障、避奇异位形等运动学控制问题，解决这些问题的途径是在机器人雅可比矩阵的零空间上进行运动学规划，其中最主要的是优化目标函数和放大系统的选取，中着重讨论和确定了优化目标函数和放大系数的选取方法，并通过计算机仿真证明了所给出的方法是有效的。     

Global optimization of manipulator base placement by means of rapidly-exploring random tree

Due to the interrelationship between the base placement of the manipulator and its operation ob-ject , it is significant to analyze the accessibility and workspace of manipulators for the optimization of their base location.A new method is presented to optimize the base placement of manipulators through motion planning optimization and location optimization in the feasible area for manipulators. Firstly, research problems and contents are outlined.And then the feasible area for the manipulator base installation is discussed.Next, index depended on the joint movements and used to evaluate the kinematic performance of manipulators is defined.Although the mentioned indices in last section are regarded as the cost function of the latter,rapidly-exploring random tree ( RRT) and rapidly-ex-ploring random tree*( RRT*) algorithms are analyzed.And then, the proposed optimization method of manipulator base placement is studied by means of simulation research based on kinematic per-formance criteria.Finally, the conclusions could be proved effective from the simulation results.     

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。     

避免关节限制的机器人冗余分解方法

对几种主要的机器人运动学冗余分解方法进行了总结,指出了每种方法的优点及存在的问题;介绍了基于优化的任务扩充方法并讨论了这一方法的关切限制避免问题,通过一实际的四自由度平面机器人的仿真,比较了梯度投影法和任务扩充的方法。     

非冗余机械臂奇异路径跟踪算法

非冗余机械臂跟踪设定路径时 ,奇异点上 Jacobian矩阵降秩 ,基于 Jacobian逆的运动规划方法将失效。针对此问题提出一种精确跟踪奇异路径的算法 ,把路径跟踪问题化为非线性特征值问题 ,用数值方法求解路径跟踪方程 ,得到以扩展空间解曲线弧长为参数的逆运动学解 ,而关节轨迹可规划为弧长参数的任意函数。算法采用自适应步长和一阶模型预测方法 ,具有较低计算复杂性和较快收敛速度。给出一个仿真算例 ,说明了算法的有效性     

齿轮连杆机构的通用运动分析算法及程序设计

以型转化理论为依据,将其拓广于齿轮连杆机构的运动分析中。给出了齿轮连杆机构型转化单元数学模型及通用运动分析算法。开发了一个通用运动分析程序ＫＡＧＬ,解决了齿轮连杆机构分析过程中高级杆组求解困难、方法不通用且繁杂等问题,实现了含Ｐ副、复铰及高副的齿轮连杆机构从结构分解到运动分析全过程的自动求解。     

齿轮连杆机构的通用运动分析算法及程序设计

以型转化理论为依据, 将其拓广于齿轮连杆机构的运动分析中。给出了齿轮连杆机构型转化单元数学模型及通用运动分析算法。开发了一个通用运动分析程序ＫＡＧＬ, 解决了齿轮连杆机构分析过程中高级杆组求解困难、方法不通用且繁杂等问题, 实现了含Ｐ副、复铰及高副的齿轮连杆机构从结构分解到运动分析全过程的自动求解。     

机器人操作手回避障碍的最佳位姿的确定

基于对机器人操作手位姿在确定方向上的运动性能的讨论,提出了操作手位姿在该方向上的灵活性的概念及其评价指标,并应用该指标值最优作为目标函数,建立并求解了回避障碍的最佳位姿确定问题的数学模型.