基于BP神经网络的并联机器人运动学研究

位置正解是并联机器人机构应用的基础,本文探讨了人工神经网络在并联机器人机构位置正解求解中的应用。采用BP网络,利用位置逆解结果,通过训练学习,实现操作手从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射;从而求得6-SPS并联机器人运动学正解。为提高正解结果精度,采用迭代计算进行误差补偿。给出了一种并联机器人操作手的仿真实例,计算结果表明:该法迭代次数少,计算精度高且计算速度接近机器人实时控制的要求。     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的研究

建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组.基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构位置正解的求解程序.研究结果表明,对于任意给定的该类并联机构的结构参数及6个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的位置正解在复数域内最多有28组解析解,并且其位置正解实数解的个数必定为偶数.并联机构位置正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础.     

6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行了研究.建立了一类具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组.基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解.并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础.     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行研究。建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组。基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解。并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础。     

6-SPS并联机器人工作空间的一种新型求解方法

基于6-SPS并联机器人的结构特征,提出一种新的6-SPS并联机器人工作空间的求解方法。首先对固定姿态时的位置空间进行研究,然后对模型进行简化,进而用合适的方法对工作空间边界进行数学描述,在此基础上利用软件编程可以完成对6-SPS并联机器人工作空间边界的绘制。     

求解并联机器人位置正解的通用方法

提出一种并联机构位置正解的通用方法.用赛登贝格(Seidenberg)算法首先对多项式方程组进行变元排序.借助多项式的伪除进行消元,同时多项式组不断分裂构成三角列,它们与原方程组具有相同的零点,不会出现增根.以6-SPS平台型并联机器人机构位置正解为例验证该算法的正确性,求得了机构全部位置解.计算过程采用了机械化程序,具有通用性.     

结构尺寸变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分，获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时，结构尺寸变化对机器人精度的影响。     

位姿变化对6-SPS并联机器人精度的影响

通过对6-SPS型并联机器人位置输入输出方程微分，获得机器人逆雅可比矩阵。研究机器人处于非奇异位姿即逆雅可比矩阵行列式不接近零时，位姿变化对机器人精度的影响。     

机器人工作空间分析的解析法

将机器人的奇异位形运动性质与机器人的工作空间分析相结合,提出了机器人工作空间的一般解析方法.该方法以曲面分析为基础,基于位置正解分析得到了机器人工作空间边界曲面的方程.以二重八面体变几何桁架机器人和6-SPS并联机器人为例,分析计算了其工作空间,描绘出了工作空间边界曲面的投影视图及截面曲线图.该方法是机器人工作空间分析的一种简便、精确、高效的计算方法.     

基于耦合度分析的6-SPS并联机构位置正解的计算机自动生成

阐述了基于耦合度分析的并联机构位置正解求解的原理,对6-SPS并联机构及其衍生机型进行拓扑结构分析,得到它们的耦合度κ分别为0、1、2、3;给出了κ=0的机构位置正解的解析计算公式,以及κ≥1的机构位置正解求解的算法,即通过虚设κ个SPS型支链,使之转化为κ=0的虚拟并联机构,并基于杆长条件建立κ个仅含一个变量的相容性方程,再采用κ维搜索法求出实数解,从而实现了6-SPS并联机构位置正解求解过程的计算机自动生成;最后给出3个算例,予以验证。     

6-SPS并联机构运动学正解的一种解析化方法

空间7R机构是对串联形式的工业机器人机构的抽象,其位移分析曾被称为机构运动分析中的珠穆朗玛峰问题,这个问题的最终解决是由中国学者完成的。6-SPS并联机构与串联形式的工业机器人机构存在着对偶关系,它的位移分析同样是一个难点问题,在过去的十几年中没有取得实质性的进展。基于此,提出一种表示旋转矩阵的新方法,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系,得出了11个相容方程。在此基础上,采用逐步消去高次项的方法,最终可以将6-SPS并联机构的运动学正解问题表示为一元17次代数方程,这可能是当前这类问题的最好结果。     

钢带并联机器人运动学模型与数值模拟

为了解决钢带并联机器人运动学计算复杂等问题,对钢带并联机器人运动学模型进行了探讨。分析了现有的并联机器人运动学位置求解方法,阐述了钢带并联机器人工作原理与钢带并联机器人的运动位置逆解建模过程。采用瞬时速度方向逐次逼近法,建立钢带并联机器人的运动位置正解模型。分析了钢带长度计算中误差产生的主要因素,得出钢带长度与理论支撑件长度之间的计算关系。对位置逆解、正解模型进行了仿真验算,仿真实验结果表明位置正解、逆解模型的计算结果满足钢带并联机器人的运动精度要求。     

基于粒子群算法的八面体变几何桁架机器人位置正解

根据杆长约束条件,给出了求解6-DOF八面体变几何桁架并联机器人机构位置正解的无约束极大极小优化模型,并应用粒子群算法求解此优化问题。该算法不需要初值和导数信息,并具有控制参数少、容易实现等优点。数字实例表明,对于八面体变几何桁架并联机器人机构位置正解问题,粒子群算法能求出全部装配构型,且收敛速度较快、精度较高。     

一种新型6-PRRS并联机器人正解研究

介绍了一种新型的6-PPRS并联机器人,位置正解是该并联机器人的重要研究内容,讨论了人工神经网络在其位置正解求解中的应用.在BP网络中,利用位置逆解结果作为样本,经过学习训练,找到输入滑块与运动平台的非线性映射关系,最终求得并联机器人的位置正解.采用迭代计算进行误差补偿的方法,提高正解精度.计算结果表明,该法迭代次数少、精度高,算例验证了解法的有效性与可行性.     

求十面体变几何桁架机器人位置正解的改进粒子群算法

根据杆长约束条件,给出了求解6-DOF十面体变几何桁架并联机器人机构位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解此优化问题.针对PSO直接在整个解空间内寻优时很难求得全部位置正解的问题,提出了求并联机器人机构位置正解的改进粒子群算法--分区搜索粒子群算法(PSO Based on the Regional Search,PSObRS).数值实例表明,PSObRS能求出并联机器人机构的全部高精度位置正解.     

基于遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析

运动学位置正解和位置逆解是对并联机器人其它性能进行分析的基础,位置正解也是并联机器人研究中的一个难点。本文采用遗传算法对一种新型六自由度并联机器人的运动学位置正解和位置逆解进行了求解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart并联机器人的5组位置正解实解。实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略。     

基于拓扑结构分析的求解6-SPS并联机构位置正解的研究

建立机构拓扑结构复杂性和位置正解求解难易性的关系,提出按机构耦合度k大小来分类求解并联机构位置正解全部实数解的数值法,可使正解问题求解容易,具体内容包括：对39种不同构型的6-SPS并联机构,按6种基本机型、33种衍生机型的拓扑结构及其耦合度值分为k=0、1、2、3四类,分析得到了动平台边数、支链类型影响耦合度k值大小的规律。对不同k值的并联机构的位置正解求解指明明确的求解方向,即：对k=0的机构可容易地直接求解其解析正解;对k>0的机构,通过虚设k个SPS型支链,使之转化为k=0的虚拟并联机构,并基于杆长条件建立k个仅含一个变量的杆长相容性方程,再采用k维搜索法求出实数解。以六自由度球面Stewart机构为例,给出了求解耦合度k=1的任意6-DOF SPS并联机构位置正解全部实数解一维搜索法的具体步骤。这种基于拓扑结构分析的6-SPS并联机构位置正解求解的数值法,求解原理简单,计算量小,且具有一般意义。     

应用粒子群算法的3-RPS并联机器人机构位置正解

根据杆长约束条件,给出求解3-RPS并联机器人机构位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法求解此优化问题。该算法具有控制参数少,全局优化能力较强等优点。数字实例表明,对于并联机构位置正解问题,粒子群算法收敛速度较快,精度较高。     

对称结构Stewart 并联机器人的位置正解及构型分析

对具有对称结构的6－6SPSStewart并联机器人的位置正解问题进行了研究，以活动平台的铰链坐标为未知量，按定杆长约束条件建立了对称并联机器人位置正解的数学模型；以结构参数和杆长为量作为修正变量，构造了一种新的系数同伦方程，运用该方法可以快速得到同类并联机器人的全部28组位置正确。这种方法可以方便地求出不同结构参数和杆长变量同类机构的位置正解，其数学模型简单，并且不依赖初值。基于位置正解对Stewart并联机器人存在的装配构型进行了分析，给出了数值计算实例。     

一种6-SPS型并联机构运动学正向求解方法

通过研究6-SPS型并联机器人机构的运动学正向求解方法,提出了一种建立运动学模型与正向求解的方法,利用6-SPS型并联机器人支链特点,以支杆两个独立的方向余弦和伸缩长度为支杆的广义坐标,推导了6-SPS型并联机器人运动学模型,在此基础上,提出运用基于Moore-Penrose广义逆的牛顿迭代格式对运动学模型进行正向求解,并编制了MATLAB运动学正向求解程序,进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。