八自由度全自动隧道喷浆机器人系统设计

对一款八自由度隧道喷浆机械臂进行了全自动喷浆系统的设计,引入虚拟关节并结合D-H(DenavitHartenberg)参数表来建立正向运动学模型,通过固定关节角法进行机械臂逆向运动学解算.采用激光雷达实现隧道面三维数据的采集,并对原始点云数据进行了去噪、采样、隧道面提取和中轴线提取等处理.采用点云切片技术处理三维点云数据,根据待喷面检测结果实现最优喷涂轨迹规划.最后采用模糊自整定PID控制算法控制机械臂各关节运动以实现全自动喷浆.在搭建的模拟隧道环境下进行了真机实验验证,设计的机器人能够全自动地实现三维扫描、待喷面识别、轨迹规划和运动控制功能,具有隧道全自动喷浆的能力.     

大型喷浆机器人的灵巧度分析

灵巧度是衡量机器人运动失真程度的重要参数，对机器人灵巧度评价 对比研究，结合大型喷浆机器人自由度较多的特点，用雅可比短阵的条件数对喷浆机器人的灵巧度进行了分析，结果表明，大型喷浆机器人在不同形位下的条件数都很小，具有较好的运动灵巧高。     

喷浆机器人的工作空间分析

对喷浆机器人的工作空间进行了分析,对喷浆机器人的工作空间横断面进行了仿真分析,结果表明,喷浆机器人工作空间的形状与巷道断面非常吻合,且工作空间没有空腔和空洞。     

喷浆机械手时间最优与脉动最优轨迹规划

为提高喷浆机械手的作业效率,减小机械手的振动,基于三次样条函数插值法,提出一种用于机械手的最优轨迹规划方法,对喷浆机械手轨迹进行规划.采用加权系数法定义目标函数,同时考虑关节速度、加速度、脉动以及动作时间等约束条件,使机械手运动过程中的动作时间和脉动在某种程度上达到综合最优.采用序列二次规划算法求解最优运动的时间,规划出满足要求的最优轨迹.研究结果表明:采用此方法对喷浆机械手进行轨迹规划是合理的和有效的;该方法可以解决时间最优轨迹脉动较大和脉动最优轨迹动作时间过长的问题,为非线性约束条件下机械手时间与脉动综合最优轨迹规划问题提供了一种解决方案.     

喷浆机器人电控系统设计与实现

电控系统是喷浆机器人的大脑，在本文中利用故障诊断、冗余、超声测量等技术实现了电控系统的故障容错和喷浆作业控制，使系统具有限高的可靠性和完整的控制功能，完全达到了井下喷浆作业的需要。     

喷浆机器人机械结构的设计分析

本文介绍了大型喷浆机器人的机械结构和功能.并阐述了大型喷浆机器人的使用情况,实践证明,该机械人机构结构设计合理、简单,操作方便.动作灵活,适应地下恶劣环境,易于维修,可靠性高.一方面提高了喷浆作业的效率,实现作业的自动化;另一方面降低了作业对操作者的健康影响.而且完全满足喷射混凝土工艺要求.非常适合中国国情,具有推广应用价值.     

PJR-2喷浆机器人的结构与控制

ＰＪＲ—２喷浆机器人是我国自行研制的第一台煤矿机器人。它作为煤矿井下巷道或地下工程隧道的混凝土喷射专用设备，具有结构简单、操作方便、可靠性高等优点。经煤矿井下现场实验表明，回弹率降低到１５％以下，喷射均匀，工程质量高，且成巷美观，完全满足混凝土喷射工艺要求。     

大型喷浆机器人电控系统的抗恶劣环境设计

对我国自行研制的大型喷浆机器人产品电控系统的抗恶劣环境设计进行了较为详细的论述。初步试用表明,该系统经受住了恶劣环境的考验。     

遗传算法在大型喷浆机器人结构设计中的应用

在应用遗传算法求解各种数值优化问题时,对问题中约束条件的处理是影响优化结果的重要因素,本文采用罚函数法很好地解决了这一问题,并将遗传算法应用于大型喷浆机器人的结构优化设计。     

超冗余机器人避障轨迹规划

超冗余机器人的众多冗余自由度允许它在非结构化的工作环境中灵活运动，这将使得超冗余机器人能够在航天勘探、军事侦察以及医学检测等复杂任务中发挥出传统机器人无法承担的重要作用.目前对超冗余机器人轨迹规划方式的研究较少，尤其是超冗余机器人避障轨迹规划方面.针对超冗余机器人避障轨迹规划问题，首先阐述超冗余机器人运动学逆解与超冗余机器人轨迹规划之间的关系以及轨迹规划的方式.随后列举并探讨超冗余机器人避障轨迹规划的算法，包括局部避障规划算法、全局避障规划算法以及结合智能算法的避障规划，并对这些算法所存在的问题进行分析.最后对超冗余机器人轨迹规划的未来发展方向进行展望.     

气动人工肌肉驱动球面并联机器人的位置控制研究

研究将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人机构,介绍了该机器人的运动学模型,提出一种简便的轨迹规划方法,在建立的实验测控系统中,应用含并联机器人的位置逆解和对气动人工肌肉的智能PID控制的位置控制算法,实现对机器人末端的位置控制,通过机器人的位置正解验证了位置控制的控制效果.     

非结构环境下移动机器人路径规划

 非结构环境中的路径规划是自主移动机器人研究领域最活跃的领域之一,其最有效的方法是人工势场法,但传统的人工势场法存在振荡和接近目标时跟踪速度下降等问题。针对这些问题,改进了传统的势场函数,引入速度势场函数,设计新的人工势场函数,规划了移动机器人移动策略。根据新的势场函数和移动策略,在Matlab环境下对机器人的路径规划进行仿真。结果表明,在新的势场函数作用下,机器人能够快速调整自身速度的大小和方向,避开障碍并迅速到达目的地或跟踪动态目标。     

机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...     

人工免疫算法路径规划在林火救援中的应用

为解决复杂环境下双机林火救援路径规划问题,提出用人工免疫算法规划三维飞行航迹。借鉴人工免疫算法规划机器人路径的方法,通过考虑飞机飞行特性和双机路径规划的要求,为双机异地出发同时到达规划出三维飞行路线,并对算法的主要影响因素进行了分析和估计,获得规划航迹的最优参数,用于设计安全高效的飞行航迹。研究结果表明,该方法能规划出复杂环境下双机飞行航迹,利用参数优化后的人工免疫算法不但能快速有效地规划三维航迹,而且丰富了航迹规划方法研究。     

多连杆机械臂加速度层最小运动规划和控制策略

为实现多连杆机械臂在加速度层最小运动规划和控制,提出了一个基于最小加速度范数的运动控制策略.该方案通过二次规划的描述,考虑机械臂的关节角、关节速度和关节加速度极限约束,在运动控制过程中规避了机械臂的物理极限.为高效地控制机械臂运动,提出计算复杂度较低的迭代控制算法.六连杆机械臂仿真实验结果验证了最小加速度方案及其迭代控制算法的有效性.     

行走机器人控制策略与开闭环学习控制

主从式双腿协调控制用于异构双腿行走机器人可减少规划量,控制的关键是步态轨迹跟踪.仿生膝关节使机器人步态更加仿人;但仿生腿模型复杂,跟随人工腿步态控制困难.P型开闭环迭代学习控制结合开环和闭环学习控制优点,不依赖于模型,适用于复杂机器人轨迹跟踪控制.从开闭环结合角度,证明了算法收敛性.算法在虚拟样机上的仿真表明算法有效、鲁棒性好且收敛速度优于单独开或闭环学习控制.     

全方位移动避障实时轨迹控制算法的研究

针对机器人避障轨迹控制过程中存在的路径优化以及如何躲避大障碍物或者是多障碍物的情况,本文提出一种基于狄克斯特拉算法与贝塞尔曲线的机器人移动避障实时控制改进算法,该算法引入机器人与目标终点路径的速度分量,采用狄克斯特拉算法进行移动轨迹路径优化,进而采用贝赛尔曲线修订优化路径,以此满足动态约束条件.仿真结果表明:相对于改进人工势场算法,本文构建的改进算法使得机器人移动时间缩短,机器人避障运动规划明显改善,具有较强的鲁棒性.     

基于A*与B样条算法的农用机器人路径规划系统

为高效智能地规划农用机器人在农田中的运行路径,保证精确的作业行距及作业方向,实现机器人按照指定路径自动行驶,设计了基于A*与B样条算法的农用机器人路径规划系统.使用A*算法对农用机器人运行过程进行路径规划,并利用B样条算法平滑该路径,进而得到最优作业路径.Matlab仿真实验结果表明:A*算法和B样条算法结合起来应用于农用机器人的路径规划是可行的.     

基于引导点的无人机三维航迹规划方法

为提高无人机航迹规划的速度,提出了一种基于引导点的航迹规划方法. 该方法结合了不同规划方法的优势,将无人机航迹规划分为两个层次:全局规划和局部规划. 全局规划利用遗传算法规划出最优或次优的区域点集,然后产生区域的引导点列;局部规划根据全局规划提供的引导点列,利用SAS(sparse A search)算法快速规划出满足约束条件的可行航迹. 仿真实验表明,该方法较好地结合了遗传算法和SAS算法的优势,规划航迹效果优于单一的遗传算法和SAS算法,并且有效地提高了规划速度.      

基于改进人工鱼群算法的机器人路径规划

为改进人工鱼群算法在路径规划中的寻优作用,利用改进视觉范围和拥挤度因子函数,提高鱼群算法在机器人路径规划中的寻优工作。在传统鱼群算法中,视觉范围是恒定不变的。视觉范围决定寻优的全局和局部工作,拥挤度因子对算法收敛性具有影响。同时,在传统鱼群算法中,每次都选取最优解来执行,在栅格环境中往往会导致全局最优和局部最优互扰,导致路径规划不合理,为此,利用改进视觉范围拥挤度因子,同时记录可行解,当存在鱼群找到目标点时,就记录下找到目标点的鱼群轨迹,形成路径规划的可行解,在可行解中,选取路径最短为最优,保证路径的规划的合理性。与传统鱼群算法对比,证实研究算法在路径规划中具有更好的寻优工作,通过MATLAB仿真实验,验证了算法的有效性和稳定性。