改进的基于测地线的机器人轨迹规划方法

针对机器人运动规划过程中测地线微分方程初始条件的确定问题,提出一种基于微分运动的初始条件求解方法.该方法通过对比分析黎曼空间与三维空间中机器人末端运动轨迹,确定两者之间的空间对应关系,在此基础上建立测地线微分方程初始条件的求解模型.最后,以2自由度机器人为例,对比验证该方法的有效性.研究结果表明:该模型解决了以往采用线性搜索方法求解微分方程初始条件所造成的求解不确定性问题.     

面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性评估

针对轨迹跟踪任务,阐述了机器人运动可靠性与末端定位精度的数学关系,分析了定位精度的影响因素,建立了面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性通用模型。引入等效极值原则,将模型求解的多维积分问题转化为一维积分问题,实现了模型的简化求解。以八自由度模块化机器人为研究对象开展仿真研究,实现了典型轨迹跟踪任务的运动可靠性定量评估;在引入相同误差的情况下,深入分析了各因素对运动可靠性的影响情况,分析结果为轨迹跟踪任务的优化控制提供了理论依据。     

视觉伺服空间机器人运动硬件仿真研究

对空间机器人操作臂与安装平台之间耦合关系进行了分析,建立了空间机器人各关键部件的模拟器,并组建起硬件仿真试验平台.基于该平台对空间机器人运动控制特性进行了研究,建立了基于视觉反馈的运动规划算法和关节电机闭环控制模型.对仿真过程中的延时环节进行了分析,并采用Smith预估的方法对系统延时进行了补偿.系统自主捕获仿真试验试结果表明,所采用运动控制算法能够稳定收敛于目标,仿真平台能够较好的完成对机器人控制和通讯能力的模拟测试及系统控制算法的验证.     

基于主端力缓冲的波变量4通道双边控制方法研究

针对同步性能会直接影响遥操作双边控制系统的透明性和跟踪性的问题,提出了一种基于主端力缓冲的波变量4通道双边控制方法.首先,给出了一种定时延条件下力反馈双边控制系统同步性的定量度量函数;其次,在波变量4通道双边控制结构中,设计了异构形式的主从端控制器,通过在主端控制器添加力缓冲单元和补偿单元来实现主从端同步控制,消除了波变换方法对主端控制器超前作用的影响;在此基础上,采用多回路反馈结构稳定性分析方法对提出的方法进行稳定性分析,并得到系统稳定的约束条件.最后通过仿真和搭建的实验平台验证了所提方法的有效性.      

基于虚拟样机的空间机器人机电一体化技术研究

对于空间机器人这个控制系统和机械系统都相当复杂的模型进行仿真分析,用ADAMS和MATLAB相结合,令ADAMS分管机械系统部分,MATLAB分管控制系统部分,充分发挥二者优势,建立机电一体化仿真模型,能更好的体现仿真试验的优势所在。本文以一两杆机械臂为例设计了基于ADAMS-MATLAB的空间机械臂机电一体化仿真系统。     

一类欠驱动系统的解耦滑模控制方法

针对一类欠驱动系统的稳定控制问题,提出了一种解耦滑模控制器的设计方法.首先将整个系统分成2个子系统,分别设计2个子系统的滑动面.然后利用其中一个子系统滑动面的反正切函数来构造一个中间变量,将该变量引入到另一个子系统的滑动面中,进而构造出整个系统的滑动面.最后利用等效控制法求取系统在该滑动面上的等效控制量,并采用李雅普诺夫稳定性定理设计系统的切换控制量,从而获得系统最终的控制输入量.该方法解决了传统解耦滑模控制方法中存在的控制系统稳定性无法保证的问题,并可简化解耦滑模控制器的设计.从理论上分析了系统各个滑动面的渐近稳定性,并且通过桥式吊车系统的仿真实验验证了该方法的有效性.     

自行车仿真器力反馈技术的研究

自行车力反馈系统是自行车仿真器的重要组成部分,它主要用来模拟人在真实环境中骑行的力觉感受。分析了人在骑行中的受力并建立了自行车动力学模型,着重分析了在骑行中人姿态的改变对人车整体重心位置和反馈力大小的影响。以此为基础,设计了一套自行车力反馈系统,实验结果表明,该系统使参与者获得如在真实环境中骑行的体验。     

增强现实中的多层次遮挡算法

提出了一种改进的基于几何立体匹配的遮挡检测算法来提高增强现实系统中虚实遮挡检测的实时性、精度和鲁棒性．通过立体图像对中虚实点的投影位置关系判断虚实点之间的遮挡关系,不需要进行深度计算,能够有效提高遮挡检测的速度;通过选择网格边界上特征明显的边点进行检测运算能够提高遮挡检测精度;根据显示状态的连续性,提出一种状态拟合模型来改善算法的鲁棒性．实验结果证明此遮挡算法可以实现虚实物体间快速、可靠的多层次遮挡检测．     

基于投影仪-相机系统的多投影颜色校正技术

为了消除多投影大屏幕显示系统的颜色差异对虚拟现实系统仿真环境沉浸感和真实感的影响,提出了一种基于投影仪-相机系统的颜色校正优化方法,综合考虑校正系统中相机和投影仪的非线性影响.针对以往算法中忽略相机影响的问题,提出基于Pedro图像分割的高动态范围图像合成优化算法,引入新的权重函数,建立相机输入输出像素映射关系;结合相机的非线性响应关系,利用YUV与RGB色彩空间的转换模型结合函数逼近的方法对投影仪亮度和色度同时校正,生成投影仪颜色查找表,并利用着色语言实现颜色校正的GPU渲染.最后以三通道环形多投影屏幕为实验平台验证本算法的有效性.