双臂机器人机构协调运动方向可操作度研究

在机器人机构速度可操作椭球的基础上，定义了双臂机器人机构速度和角速度方向可操作度，以方向可操作度为目标函数，给出了最佳传速方向和最佳操作位形的优化方法．     

基于雅可比矩阵的连续型机器人灵活性分析

连续型机器人是一种新型的仿生机器人,由于其内在的柔顺结构,适合在狭小复杂等领域中进行探测、抓持等操作.相比于传统的刚性机器人,连续型机器人不仅具有更高的安全性,而且有望获得更高的灵活性,但是目前却很少有针对连续型机器人的灵活性展开分析的研究.针对这种情况,设计开发了一种采用模块化关节的连续型机器人,基于运动学模型与雅可比矩阵等相关概念,对连续型机器人的局部灵活性指标以及全域灵活性指标进行了定义和计算,并发现当机器人的总长在一定范围内、采用不同关节长度设计时,对应的工作空间中各末端点灵活性分布存在较大的差异.而后,结合连续型机器人的结构特点,引入粒子群仿生优化算法,利用灵活性来指导机器人的关节长度设计,使机器人获得全域灵活性指标下最优的关节灵活性.最后,引入操作灵敏度指标来对采用最优关节长度设计的连续型机器人进行直观的灵活性仿真与实验验证,并与传统的各关节长度一致的结构设计进行了对比实验.结果揭示了机器人灵敏度指标与基于雅可比矩阵条件数的灵活性指标之间的关系,即灵活性较高的末端点其各向灵敏度分布亦较为均匀.     

双臂机器人机构速度方向可操作性研究

针对双臂机器人机构的速度传递性能进行研究。在单臂机器人机构速度可操作椭球和方向可操作度的基础上,定义了双臂机器人机构速度和角速度方向可操作度,度量双臂机器人在当前位形状态下沿指定方向的传速能力,以方向可操作度为目标函数,给出了最佳传速方向和最佳操作位形的优化方法。结果表明,双臂机构的传速能力小于同一系统中任单臂机构,双臂机构在不同方向的俜速性能比较平稳。     

双臂机器人协调运动的在线控制算法

以Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ算法为基础,建立适应于双臂机器人协调运动实时控制的在线控制算法,给出了相应的运动学和动力学递推计算公式,并提出了双壁协调运动应满足的两个条件,以检验计算的正确性。     

双臂机器人操作复杂工件的协调运动研究

针对双臂操作球形关节连接的复杂工件的协调运动,建立双臂在关节空间的动力学方程和工件的动力学方程,以广义接触力（包括球形关节的约束力）的最小范数为目标,实现最小载荷的优化分配;以关节广义驱动力和广义加速度的线性组合构造复合目标函数,实现满足最小关节广义驱动力的轨迹规则。     

双臂机器人机构的约束方程

本文在单臂机器人机构运动学及多体理论的基础上，建立双臂机器人机构在协调运动过程中的位置、姿态、速度水平和加速度水平的约束方程。     

双臂机器人协调运动载荷分配的优化方法

针对双臂机器人搬运工件的协调运动,研究载荷分配的优化方法,在协调运动动力学方程基础上,首先给出载荷分配的最小范数法,其次以关节广义驱动力为目标函数,取载荷及关节广义加速度为设计变量,建立满足最小关节广义驱动力及载荷分配的同步优化方案,便于双壁机器人的实时控制。     

机器人双臂操作中防碰的一个实用数学模型及计算

本文以实用为目的,给出了用计算机预测双臂机器人操作过程中互相碰撞的时间的可行算法,以达到避免碰撞的目的,使用LISP语言在VAX—8350机上实现了本文设计算法的仿真过程,完全达到了预期的效果。     

双臂机器人协调运动在线控制的算法实现

以牛顿－欧拉算法为基础,建立了适合于双臂机器人实时控制的在线控制算法,该算法包括3个部分,一是在线运动学正向逆推算法,二是在在线载荷优化算法,三是在线逆动力学反向递推算法,不仅给出相应运动学及动力学递推计算公式,而且以载荷的最小范数为目标函数,实现载荷的优化分配,使在线控制算法更具有应用价值。最后通过算例验证算法的可行性。     

双臂机器人协调运动的关节轨迹规划

针对双臂机器人协调运动,给出关节轨迹规划的两种方案,其一是基于最小载荷分配的关节轨迹规划,其二是基于最小关节广义驱动力的关节轨迹规划,均避免了矩阵的奇异值分解,适合于双臂机器人的实时控制。     

双臂移动机器人的多体动力学建模与仿真

本文基于多体系统离散时间传递矩阵法,首先构建了双臂移动机器人的车体以及机械臂各杆件的刚体模型,推导出各元件所对应的传递矩阵;然后进一步得出了双臂移动机器人分叉链式多体系统的统一整体动力学方程,综合研究了机器人内部各元件之间的运动学及动力学的关系;最后采用MATLAB软件对动力学方程进行数值仿真.通过对仿真结果的分析,不仅验证了理论的正确性,也得到了各个关节的力矩的大小及变化规律,便于驱动电机的选型,同时为后续的控制系统设计提供了重要的理论依据.     

空间双臂机器人系统的最优内力分配计算

针对本体位置、姿态均不可控的自由浮动空间双臂机器人抓物系统的内力分配问题 ,提出了基于模拟退火算法和遗传算法的优化方法 .将机器人两机械臂各关节广义驱动力矩的范数之和作为目标函数 ,末端抓手的抓持内力作为优化变量 ,采用了模拟退火算法和遗传算法来求解该优化变量 ,使机器人消耗的能量最小 ,并对双臂六自由度空间机器人抓物系统进行了仿真 ,仿真结果证实了该优化方法是有效的     

双臂空间机器人系统动力学与关节运动的非线性反馈控制

利用拉格朗日方程建立了漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程,给出了载体位置、姿态均不受控制情况下,双臂空间机器人关节运动的非线性反馈控制规律.结果表明,在系统动力学模型及参数较精确确定情况下,本文提出的控制方案能够有效地控制双臂空间机器人系统完成关节空间的指定运动,而不需对其载体的位置、姿态进行主动控制.仿真计算结果证实了方法的有效性.     

剥离去污机器人作业方式研究与仿真分析

在核设施退役工程中,由于作业环境比较恶劣,机械剥离去污作业只能由技术人员通过遥操作机器人完成,作业过程对人依赖程度大、效率低、可靠性不高。针对这一问题提出机器人采用遥操作和自主作业相结合的剥离去污作业方式,实现其局部自主作业能力,降低对操作人员的依赖程度、提高作业效率和作业质量。通过对剥离去污机器人机械剥离作业的仿真分析,验证了采用遥操作和自主作业相结合的混合作业方式的可行性和有效性。首先,分析了Brokk50机械臂本体结构和运动学特性,对其抽象简化构建机器人模型D-H坐标系;然后,以MATLAB为仿真工具建立了机械臂的仿真模型,在不计算机械臂运动学正解的情况下快速仿真得到机器人的作业空间;最后,对机器人剥离去污作业进行了轨迹规划仿真分析,采用关节空间和直角坐标空间相结合的轨迹规划方法,满足了机械剥离去污作业对作业精度的要求,并提高了作业效率。     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.     

基于无线FPV的服务机器人的设计与实现

结合当前机器人技术的发展方向及其应用领域的分析,提出了一种基于嵌入式无线智能监控技术和多通道无线遥控技术的无线FPV服务机器人系统。给出了机械结构设计、硬件设计、软件设计等系统设计过程,并进行了可行性实验研究分析。     

4腿机器人足球比赛的通信机制及协作控制

针对4腿机器人足球比赛中机器人的通信机制及协作控制等问题,提出了一种新的完整的分布式多主体系统控制方法,包括通信控制、路径规划以及动态角色分配.该方法通过启发式投标函数进行任务分配,通过电场法表示抽象的环境信息.协作控制中不必进行大量的计算,主体之间不必频繁地进行数据交换.该方法能够满足比赛动态性和不确定性的需要,并在实际比赛中得到了很好的验证.