机械臂虚拟控制中的Java3D设计技术

利用Java3D技术对机械臂仿真控制进行研究。将机械臂关节、连杆及被抓物等映射为Java3D对象,并运用各种行为对象模拟机械臂的动作过程。探讨解决了一些设计上的问题,诸如构造场景图与几何建模、坐标变换迭代算法、碰撞响应处理等。给出了几个行之有效的编程方法及代码实例。     

基于解耦控制的SCARA机器人轨迹跟踪控制器设计

SCARA型机器人的控制问题由于其动力学模型中没有重力矩项的作用而得以简化,由于在实际应用中经常要求其高速运动,则对具有强耦合的哥氏力与向心力的控制就成为制约其系统性能的重要问题。提出通过线性变换对机器人系统解耦,将高阶系统转化为解耦的低阶系统进行控制的方法,并且应用极点配置对解耦的系统求解机器人控制器。该方法无需测量关节速度和加速度,只需要测量关节位置信号。所提出的控制器既能保证闭环系统全局渐进稳定,又能通过对线性化系统闭环极点的配置来获得期望的闭环系统响应性能。仿真实验证明了所提出的控制器设计方法的可行性。     

基于动态角色的多移动目标围捕问题算法研究

基于动态角色配置的思想，提出机器人动态构建团队，合作完成多移动目标围捕任务的算法，每个移动机器人执行一个角色，角色随着环境的动态变化而不断进行更改、交换，实现团队的动态构建，不仅能适应环境中的未知事件，而且能最大地发挥个体机器人在整个团队中的作用。在简单仿真环境中进行的模拟实验表明，多机器人能够有效地合作捕获多智能移动目标，文中提出的解决方案是行之有效的。     

链式可重构模块机器人非同构构形仿真研究

可重构模块机器人系统具有多种构形来适应环境和任务的要求,其非同构构形的数量随着模块数量的增加呈指数增长。提出了一种新型链式可重构模块结构,机器人的模块数量可以根据需要选择。利用偏置关节和连接臂,该结构具有手动可重构和自动变形的特点。根据模块的物理结构和邻接关系,提出用构形矩阵来表达机器人的拓扑信息,并在仿真环境下进行描述;提出基于组合计数原理的递归算法,用于多模块变形机器人的非同构构形的计数,并根据构形矩阵对对机器人的对称构形进行判断。最后仿真设计了4模块和5模块可重构机器人的对称构形,验证了算法的可行性。     

面向室外自然环境的移动机器人视觉仿真系统

基于视觉传感器的道路跟踪、导航是移动机器人自主行驶的重要组成部分。主要是对二维视觉传感器CCD彩色摄像机、三维视觉传感器激光雷达、以及立体视觉进行了仿真。通过设定OpenGL中基于针孔摄像机模型视锥的各项参数、截取并保存屏幕象素来实现摄像机仿真;利用射线跟踪的方法进行激光雷达的仿真;通过提取地形数据的方法进行立体视觉的仿真。该仿真系统能够比较真实的反映移动机器人在行进过程中的传感器数据获取情况,利用该系统可以很好的为以后的模块如融合和规划提供仿真实验数据。     

D-H参数表生成三维机器人模型仿真系统

一般情况下机器人各关节的几何关系可通过Denavit-Hartenberg(D-H)参数表来描述。提出了采用D-H参数表生成机器人三维虚拟模型的方法,实现了机器人的可视化。仿真系统提供的视图控制功能和场景漫游功能实现了多角度、多位置观测机器人模型的几何结构,并为机器人操作人员提供了训练仿真平台。该系统可以作为机器人学习和机器人结构设计的辅助工具。     

Avoiding obstacles by using a proximity infrared sensor skin

Placement and wiring of vast amount of sensor elements on the 3-dimensionally configured robot surface to form soft sensor skin is very difficult with the traditional technology. In this paper we propose a new method to realize such a skin. By implanting infrared sensors array in an elastic body, we obtain an elastic and tough sensor skin that can be shaped freely. The developed sensor skin is a large-area, flexible array of infrared sensors with data processing capabilities. Depending on the skin electronics, it endows its carrier with an ability to sense its surroundings. The structure, the method of infrared sensor signal processing, and basic experiments of sensor skin are presented. The validity of the infrared sensor skin is investigated by preliminary obstacle avoidance trial.     

乒乓球机器人击打点的预测方法

针对乒乓球机器人项目中乒乓球击打点位置及球到达击打点速度的预测问题进行探讨,分别建立了乒乓球飞行阶段的状态方程模型和乒乓球反弹过程的运动模型.基于这两个模型,提出了一种主要通过状态方程数值迭代求解而进行击打点预测的方法.同时又提出一种离线学习来确定模型中待定参数的方法,以完成不同条件下的预测.针对乒乓球的空间坐标带有较大噪声的特点,在预测过程中特别注意增强容错性的处理.实验结果表明,这种方法具有较高的预测精度,且应用该方法所需的时间能够满足预测的实时性要求.     

机器人奇异形位分析及协调控制方法

把6R机器人奇异形位分为边界奇异、内部奇异、结构边界奇异和腕部奇异，分析了这些奇异形位的形成条件，并对每一种奇异进行了计算机仿真。在深入分析奇异边界构成的基础上，给出了内部奇异直观的计算机图形仿真结果，克服了以往笼统而欠实用描述方法的不足。通过分析J^-1(J为Jacobian矩阵）提出了采用协调控制法回避机械手奇异形位的理论及在线实时控制方法。     

数控焊接变位机指令系统的设计与实现

针对自行设计的弧焊机器人用数控焊接变位机设计了一套指令系统 ,利用该系统可以编程控制数控焊接变位机的运动 ,与弧焊机器人配合后可实现对各种工件的柔性焊接生产 ,实验表明效果良好 .