一种仿生机械臂空间位置反馈方法的研究

为了解决仿生机械臂空间位置反馈的问题,将眼电图作为神经反馈,应用于仿生机械臂空间位置反馈系统,通过多角度目标点重复扫视实验,分析眼球转动角度与对应眼电信号特征之间的映射规律,建立了人眼双目视觉定位模型.采用四元数法构建人眼、仿生机械臂坐标转换模型,并通过自行设计的物理实验平台进行坐标转换参数标定、计算旋转矩阵和平移向量,根据参数化定位模型将提取到的目标点转换为机械臂坐标系位置信息,从而实现了空间定位.研究结果表明,人眼双目视觉的定位模型可以有效地提取目标点坐标,为仿生机械臂提供空间位置反馈,同时也为仿生机械臂空间位置反馈提供了新思路.     

利用改进人工势场法的智能车避障路径规划

为解决智能车避障路径规划中采用人工势场法易陷入局部极小值的问题,采用改进的人工势场法进行智能车避障规划方法,通过调整势力场范围、改进斥力势函数和动态调整斥力场系数对人工势场法进行改进,解决陷入局部极小值的情况.研究结果表明:改进后的方法大大减小了智能车陷入局部极小值的概率,增加了避障的准确性.研究结论对提高复杂环境中智能车避障路径选择的准确性和实时性有重要意义.     

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

为解决传统人工势场法存在局部极小值问题而导致路径规划失败问题,提出了基于改进人工势场的角度偏移法,使机器人迅速逃离局部极小值点,成功规划出一条平滑无碰撞路径.仿真实验证明了该方法规划的有效性.     

基于改进人工势场的智能车动态避障算法

针对传统人工势场法在动态环境中易与障碍物发生碰撞的问题,采用了一种适用于动态环境的改进型人工势场法。通过进行局部极小值检测并增设虚拟子目标点,解决了传统人工势场法存在的局部最优问题;通过引入智能车和目标点的相对距离因子对障碍物的斥力势场进行调控,使目标点处的合力势场为全局最小值,减少了障碍物在目标点附近对智能车的影响,使智能车顺利到达目标点;通过在斥力势场函数中引入障碍物相对速度势场和道路边界势场,解决了动态障碍物条件下人工势场法经常面临的碰撞问题。仿真实验结果显示,改进后的人工势场算法可以在动态障碍物环境中规划出一条安全可靠的行驶路径。     

基于改进人工势场法的路径规划研究

针对传统的人工势场法在移动机器人路径规划中存在的目标不可达和局部极小值问题,提出了一种改进的人工势场法。首先,对目标点附近有障碍物时由于斥力较大,机器人难以到达目标点的问题,在势场中引入了安全距离因子,并对该参数进行了优化,从而使机器人与障碍物保持合适的距离,顺利到达目标点。其次,为解决局部极小值问题,引入了局部极小值判别条件,并在触发该条件时对局部极小区域进行绕行,使机器人顺利到达目标点。仿真结果表明,改进后的算法在不同数量的障碍物地图环境下运行,有较强的鲁棒性,所提出的算法可以使机器人在U型障碍物环境中绕过局部极小值区域,成功解决了移动机器人路径规划中的局部极小值问题。     

六关节检修机械臂动态碰撞检测

该六关节机械臂被用于蒸汽发生器的检修工作.为了实现在狭小的工作空间内无碰撞的安全工作,如何判断和避免碰撞是关键问题.针对发生碰撞的2种情况:机械臂各关节和检修工具与蒸汽发生器水室内壁、挡板面和管板面间的碰撞;机械臂各关节之间以及与检修工具间的碰撞,采用基于AABB盒和等效空间圆柱体相结合的网络包围法,对可能发生碰撞的部位进行了系统分析和研究,将机械臂的碰撞检测问题转化为空间解析几何问题,大大简化了问题的求解,得到了碰撞检测算法,并用Visual C++予以实现.通过仿真分析和实验证明了该方法的有效性.     

基于计算机可编程自动化控制器与单目摄像的六自由度机械臂控制模式研究

为解决一般六自由度工业度机械臂的控制器存在的兼容性低、人机界面单一且编程语言差异大的不足,提出一种基于CPAC(computerized programmable automation controller,计算机可编程自动化控制器)控制机械臂的方式,以六自由度机械臂为实验平台,利用CPAC控制器的人机界面中三点法建立与摄像机一致的世界坐标系,通过Harris角点匹配与PnP法获取目标的位姿信息,利用CPAC编程语言OtoStudio的函数库解算各个关节轴转动的角度,并利用"最短行程"加权获得关节轴的最优角度,最终驱动机械臂末端执行器可靠动作并到达目标点,完成预设动作。通过实验可以看出,与一般的控制器相比较,CPAC具有可靠的I/O控制、编程环境标准、人机界面丰富友好的特点;并验证了这种控制模式的可行性,实现了对六自由度机械臂的联合控制,为六自由度机械臂的实时控制模式提供了新的思路。     

含非定点碰撞的平面多自由度机械臂系统运动学与动力学研究

研究多自由度平面机械臂系统的非定点碰撞问题。据机械臂系统的几何特点, 得到相对简单的检验何时、何处发生接触碰撞的方法, 避免一般多体系统确定接触碰撞点的繁琐的迭代搜索过程。运用拉格朗日方法推导非碰撞及碰撞阶段的动力学方程, 并引进牛顿恢复系数, 建立描述含有光滑碰撞过程的机械臂系统运动过程的一般性框架。最后对算例进行数值模拟证实该方法的有效性。     

基于改进人工势场法的移动机器人路径规划

为解决传统人工势场法存在局部极小值问题而导致路径规划失败问题,提出了基于改进人工势场的角度偏移法,使机器人迅速逃离局部极小值点,成功规划出一条平滑无碰撞路径。仿真实验证明了该方法规划的有效性。     

柔性机械臂试探前行的碰撞响应控制策略

针对柔性机械臂在碰撞过程中的安全问题,仿照人类在黑暗环境中摸索前进的行为提出了一种试探前行的安全碰撞响应控制策略.控制器采用变刚度阻抗控制策略,先根据碰撞对象来调节系统刚度,以实现与被撞对象的软接触,然后控制器以当前位置为起点进行试探运动,若通过上一次碰撞点且无碰撞发生时,控制器恢复高刚度阻抗控制方式,以较高的精度到达目标位置.为了验证提出的控制策略,在4自由度机械臂上进行了碰撞试验,结果表明,该控制策略在无碰撞时具有良好的位置跟踪性能,在发生碰撞时能够有效地保护机械臂本体及被撞对象,从而克服了传统控制策略在碰撞时中止任务的缺点.因此,提出的控制策略是有效可行的.     

利用世界空间几何学信息的关节式机器人路径规划

针对关节式机器人提出了一种直接利用机器人世界空间几何学信息的有效的路径规划算法。该算法使用机器人周围的局部世界空间信息建立势函数，基于势函数的导数规划机器人路径。而且，针对常见的旋转关节机器人，分析了路径规划过程中的停留状态，提出了一种有效的消除势函数局部最小值的启发式方法。该算法避免了构形空间显式描述的复杂计算，在一般情况下，即使针对多自由度机器人，也能很快获得无冲突路径。最后，计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于改进人工势场法的巡航导弹自主避障技术

针对巡航导弹在巡航段的自主避障问题,提出一种改进的人工势场法.为解决传统人工势场法无法避免的局部极小问题,本文将局部极小分为两类,分别给出两类极小值的判定定理及方法,同时给出消除局部极小的措施.考虑导弹的可用过载约束,以连续可微的对数函数构造势场函数,定量描述禁飞区和目标点;此外,为实现自主规避禁飞区,合理设置引力场和斥力场的作用区域和调整势场函数的参数,使导弹在合势场的作用下,获得一条适飞轨迹最终抵达目标点.最后,通过数学仿真,验证了这种方法的有效性.      

基于改进势场法的移动机器人避障路径规划

分析了机器人路径规划方法中的人工势场法的不足,提出了改进势场法.该方法改进了斥力函数,增加了安全距离并将障碍物的影响距离根据障碍物的密集程度设置成一个动态值,并解决了抖动问题.针对局部极小问题采用虚拟障碍的概念,虚拟障碍是靠近局部极小点,用于把机器人从局部极小点区域驱逐出去,从而脱离局部极小并成功绕过障碍物到达目标点.改进势场法成功地应用于未知复杂环境下移动机器人的路径规划中,仿真实验证明了该方法的正确性和有效性.     

基于PSO和人工势场的机器人路径规划

文章提出了一种变形Gaussian函数作为势场模型,它能更准确地反映势场环境;通过分析震荡现象产生的原因,以及局部极小值点的特点,将粒子群算法引入到路径规划过程中,用于绕过障碍物或逃逸局部极小值;仿真结果表明,该方法能有效消除运动路径的震荡现象,极大地降低了陷入局部极小值的概率。     

Virtual local target method for avoiding local minimum in potential field based robot navigation

A novel robot navigation algorithm with global path generation capability is presented. Local minimum is a most intractable but is an encountered frequently problem in potential field based robot navigation.Through appointing appropriately some virtual local targets on the journey, it can be solved effectively. The key concept employed in this algorithm are the rules that govern when and how to appoint these virtual local targets. When the robot finds itself in danger of local minimum, a virtual local target is appointed to replace the global goal temporarily according to the rules. After the virtual target is reached, the robot continues on its journey by heading towards the global goal. The algorithm prevents the robot from running into local minima anymore. Simulation results showed that it is very effective in complex obstacle environments.     

复杂环境下的移动机器人路径规划

为了提高移动机器人在复杂环境下的路径规划能力, 通过双层路径规划思想研究了移动机器人路径规划问题：用栅格法对机器人工作环境进行建模,首先采用改进的遗传算法进行全局路径规划,解决了由于交叉概率和变异概率选择不当导致最优个体丢失的问题;然后,在规划好的全局路径的基础上利用改进的人工势场法进行局部动态避障,解决了局部极小点问题。结果表明：移动机器人能够在复杂环境下规划出一条无碰撞的优化路径。可见改进算法的有效性。     

深海履带机器车的实时导航和避障

针对深海底履带机器车的未知、复杂工作环境,提出一种履带机器车导航和避障算法。该算法先用声纳传感器实时检测障碍物的位置,再用D-S理论推算出障碍物的更准确位置,然后运用改进势场法进行行走方向决策,规划出履带机器车的作业路径,实现对深海履带机器车的导航和避障。仿真和试验结果表明,此算法适应于动态未知复杂环境下的深海履带机器车实时导航和避障,且在目标附近存在障碍物时也能达到目标。     

基于改进的人工势场法的机器人避障控制及其MATLAB实现

针对传统人工势场法存在局部极小点,而且容易导致路径规划失效的问题,通过改进的人工势场法,可以解决局部极小问题,使机器人尽快跳出局部极小点.从而有效地克服了机器人在障碍物附近出现的反复震荡或停止不前等问题,使机器人运动轨迹更平滑,从而更接近最优路径.仿真实验结果说明此方法有效.     

一种基于遗传算法参数优化的改进人工势场法

人工势场法是一种简单有效的移动机器人路径规划算法.针对传统人工势场法在路径规划中的一类目标点不可达问题,提出了一种在局部最小点改变斥力角度和设定虚拟最小局部区域的解决方案,同时采用遗传算法对改进算法中斥力改变角度以及虚拟最小局部区域的半径两个参数进行优化.仿真实验说明本文所提算法能在起点和终点之间规划出一条简捷、光滑和安全的路径.     

基于混沌人工势场法的机器人路径规划

本文以人工势场法为基础,提出了一种基于混沌人工势场法的机器人路径规划方法,该方法解决了传统人工势场法存在局部最优点问题、在相近障碍物间不能发现路径、在障碍物前震荡、在狭窄通道中摆动等缺陷。仿真试验表明,该方法能有效的实现机器人路径规划。