多冗余度的机械臂容错操作中关节速度突变的研究

推导出了使速度突变极小化的退化机械臂关节速度的解析表达式，并从理论上证明了原机械臂关节速度最小范数解中的剩余关节速度矢量在退化机械臂零空间中的投影为零矢量，该结论适用于任意冗余度的平面和空间机械臂。研究结果表明，利用多冗余度机器人机械臂容错操作可以明显减小关节速度突变，提高容错操作的运动平稳性。     

机器人操作臂的动态特性研究

研究制作了两关节机器人操作臂，利用PD反馈控制法，对其进行了位置和轨迹跟踪实验，在测试数据和图形处理的基础上，利用梯度法从理论上分析确定其数学模型各参数的估计值，在计算机上完成仿真研究，试验结果验证了该模型能实现操作臂的位置、轨迹和速度等的精确控制。     

二移动自由度并联操作臂的动力学建模

应用Lagrange乘子法研究了一种二移动自由度并联操作臂的动力学问题,该方法可避免关节空间与操作空间的坐标变换,计算效率能够满足实时控制要求。描述了这种具有高刚度、高灵活性和结构模块化强的操作臂结构,求出了它的位置、速度、加速度和Jacobian矩阵的表达式;建立了带有广义坐标变量的系统动力学模型,按照给出的运动轨迹和操作臂质量、加速度等参数进行了动力学仿真,其结果揭示了关节驱动力与上述参数间的内在联系。     

质量平衡原理在机械臂设计中的应用

机器臂的设计对机器人的操作性能具有决定性的影响，运用质量平衡原理，利用关节驱动电机自身的质量对自行研制的YJP—1型机器人的操作臂进行了优化设计，实验结果表明，该设计方法对减小机械臂动力系统的藕合惯量影响，减轻驱动电机负载具有良好的效果。     

基于遗传-鲸鱼优化的SCARA自适应迭代学习控制

针对SCARA重复运动后的轨迹会出现偏差的问题,给出了一种基于改进鲸鱼算法的自适应迭代学习优化控制策略。根据SCARA驱动方程,设计了动力学系统的迭代学习控制律。由于鲸鱼算法收敛速度慢,利用遗传算法与鲸鱼算法结合,提高算法的全局搜索能力。对机械臂控制器参数K_P、K_D进行寻优。实验结果表明,该算法灵活性好,对系统期望轨迹具有较高的跟踪精度,有效降低了双关节机械臂的位置、速度跟踪误差,具有较强的可行性与有效性。     

人机协作下机械臂动态避障与避奇异研究

针对人和机械臂在同一空间下协同工作时,机械臂的运动可能对人造成伤害这一问题,提出一种基于机械臂关节速度空间的动态避障与避奇异算法.该算法对机械臂的奇异性进行量化分析,采用最小阻尼二乘法实现机械臂的避奇异操作.同时融合人工势场的思想,借助机械臂的非完整雅可比矩阵,实现机械臂对人及自身的实时动态避障.最后在仿真和实际机械臂上进行实验,实验结果表明:该算法可以实时地对环境中的动态行人进行主动避障同时避开机械臂的奇异点,保证人机协作过程中操作人员的安全.     

基于NURBS算法的冗余机械臂轨迹规划

为有效抑制机械臂高速运动过程中的波动,提出一种基于NURBS(非均匀有理B样条)算法的七关节冗余机械臂轨迹规划方法。根据NURBS算法的性质,将关节运动路径点作为曲线控制点,根据绝对运动距离计算出非均匀节点矢量,把权因子作为控制变量进行速度、加速度条件约束,完成对由离散点组成的机械臂各关节特定轨迹进行逼近。通过计算机对建模和仿真,验证了该算法在冗余机械臂轨迹规划中的可行性和有效性。     

不确定机械臂的组合自适应迭代学习轨迹跟踪

针对一类同时含未知时变和未知定常参数、并带有可重复时变干扰的不确定机械臂系统,为精确跟踪期望轨迹并加快跟踪误差的收敛速度,提出了一种具有抗扰能力的机械臂组合自适应迭代学习控制算法.对未知定常参数和未知时变参数,分别采用时域和迭代域的参数自适应迭代学习律,并基于估计参数设计了机械臂的自适应迭代学习轨迹跟踪控制律.利用相似李亚普诺夫函数证明了轨迹跟踪误差的收敛性.针对二自由度关节式机械臂的仿真结果表明,应用所提算法可实现精确的轨迹跟踪,并加快迭代学习的收敛速度.     

基于关节空间轨迹规划的机械臂远程控制

轨迹规划对提高机械臂的稳定性、可靠性、工作效率有重要意义。为实现对远程机械臂连续、平稳 、无抖动的控制,基于关节空间轨迹规划,提出了一种采用5次多项式插值函数对远程机械臂运动轨迹进行插补的优化算法。利用该算法对机械臂进行了实际的远程控制实验,实验结果表明,该算法使机械臂各关节运动连续、平稳,实时性好,能够满足实际的工作要求,为远程机械臂的安全应用奠定了基础。     

操作臂关节变量惟一性研究

本文针对代数方法给出的机器人操作臂多重解,应用几何规划法排除掉局部闭链机构的不可能位姿,确定了工作空间所对应操作空间关节变量的取值范围,从而惟一地确定出给定腕点位置所对应的关节变量值,并编制出计算程序。     

基于神经动力学的冗余机械臂恒定转速比算法

提出一种基于神经动力学的恒定转速比（CRR）算法,用于解决冗余机械臂运动规划末端精度问题.在运动规划中,通过神经动力学求解出雅可比矩阵伪逆,由4阶龙格-库塔法得出实时精准的关节角速度,从而获得各关节平均速度比,并将其比值关系带入CRR算法中求解出最优关节角度.与传统的加权伪逆运动规划不同,CRR算法是在关节角位置层面求解,这也正是提高冗余机械臂末端精度的关键环节.在文末,通过平面3自由度和平面6自由度冗余机械臂模型进行运动规划仿真,仿真结果验证了算法的有效性.      

机器人的一种自校正控制算法

本文给出了一种新的、结构简单的机器人数学模型。把文献[1]的结果扩展并应用于机器人的轨迹控制,并导出了一种新的机器人自校正控制算法。仿真结果证实了本文所提方法的可行性。     

基于个体的两凿岩机械手合作任务规划

文章在分析凿岩机械手的机构结构的基础上,求出机械手在工作面上的最大最小工作区间,然后运用模糊理论的相关知识将两凿岩机械手的工作区间进行合理分区,确定两钻臂在这些区域产生碰撞的模糊隶属度,从而引入"区域避碰”理论进行合作任务规划.在考虑两机械手工作进度产生一定变化和机械手在运动中所有关节变化量最小的基础上,引入双向A*算法搜寻最优路径.通过仿真研究证明,文章提出的方法计算简单,规划的路径在一定程度上可满足实际工作的需要.     

关于操作手路径优化研究的一种方法

将操作手的路长规划问题分解成两部分：一是利用现有的研究方法解决基于在线路径轨迹的离线过程的路径优化,并采用三次样条函数构造各关节轨迹;二是研制在操作手的每对相邻簇集间时间分配的算法,使得操作手在满足关节速度、加速度、加加速度等物理约束条件下,总的移动时间最短。     

不可解机械手铰座标的快速算法——半迭代半解析法

不可解机械手在结构设计和工作空间方面有不少优点,而铰座标算法对机械手的控制极为重要.本文提出一种求不可解机械手铰座标的快速算法——半迭代半解析法.与现有算法相比,新算法应用面广,计算量小,收敛快速稳定,可用于实时连续轨迹控制.     

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。     

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势.     

串联机器人运动学建模与轨迹规划研究

以IRS3003机器人为研究对象对六自由度串联机器人的运动学建模及轨迹规划方法进行研究,采用D H建模方法,结合Matlab Robotics机器人工具箱建立IRS3003机器人运动模型,对机器人操作空间进行运动学分析.采用五次多项式插值方法,基于PPO路径规划码垛轨迹,分别实现机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划与...     

基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对蚁群算法应用于移动机器人路径规划时存在易于陷入局部最优解、收敛速度慢的问题,提出了一种适用于静态障碍环境下基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划方法。该方法改进了节点间的状态转移规则,增加了得到最优路径的概率;自适应调整启发函数,提高了算法的搜索效率;基于狼群法则对信息素进行更新,有效避免了算法陷入局部最优解;动态调整了衰减系数,在后期增加了蚂蚁对最优路径的选择概率,加快了算法的收敛速度。仿真实验表明,与其他算法在相同环境下比较,该改进算法在路径规划结果相同的情况下具有较快的收敛速度;且改进算法在不同复杂程度环境中均得到了最优路径,也表明了该算法的有效性和可靠性。该算法具有良好的寻优能力,可以适用于不同复杂环境中的移动机器人路径规划。     

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