空间机械臂捕捉目标的碰撞力问题分析

基于空间机械臂系统的动量守恒关系,提出了"直臂抓取"概念以及一种空间机械臂构型规划方法,利用规划方法得到的空间机械臂构型进行目标捕捉,可有效的减少碰撞后机械臂系统的耦合角动量、转铰角速度,进而减轻碰撞后混合体控制问题的负担,克服了一些控制算法存在的关节限制与执行机构力矩限制缺陷。仿真证明了方法的有效性。     

基于碰撞检测的空间冗余机械臂避障路径规划

针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用关节参数化方法,把路径规划问题变为带约束的参数优化问题,并考虑基座姿态扰动最小以及碰撞规避建立多项加权的目标函数,通过粒子群优化算法求解最优解,得到机械臂关节运动轨迹。最后以七自由度空间冗余机械臂为例进行仿真,结果表明该方法可以实现有效避障,同时基座姿态受扰很小,关节运动轨迹平滑,且机械臂末端也能够以较高精度达到期望位姿。     

空间机械臂姿态运动规划的粒子群方法

空间自由漂浮的航天器系统在忽略外力矩的作用时,系统因对总质心的角动量矩守恒而成为非完整系统.基于这样的特性,讨论了带双臂航天器姿态运动的控制问题.利用粒子群算法确定最优控制输入信号,得到了系统非完整运动的优化轨迹.通过数值仿真,表明该算法解决空间机械臂非完整运动规划问题是有效的.     

带空间机械臂的航天器三维姿态运动控制

航天器系统在忽略外力矩作用时,系统对总质心的角动量矩守恒使其成为非完整系统.利用这一特性讨论了带空间机械臂的刚体航天器三维姿态运动的控制问题.栽体姿态引入Calay参数,导出带空间机械臂的刚体航天器姿态运动的数学模型,利用遗传算法进行优化控制计算.通过数值仿真,表明该方法对航天器姿态控制是有效的.     

基于改进遗传算法的移动机械臂拣选路径优化

传统移动机械臂路径规划算法没有根据抓取点分布情况对工位点坐标进行优化,效率低,对此,提出了一种基于改进遗传算法的移动机械臂拣选路径优化方法.通过对拣选物品位置的分析,建立单个工位点上移动机械臂分拣路径模型和多工位点的旅行商（TSP）问题模型,运用改进的遗传算法,在工作空间内对各个工位点的位置坐标寻优,规划出移动机械臂抓取的最短路径和多工位点间移动的最短路径.实验结果表明,与传统遗传算法可能,运用改进的等级进化选择算子和最优近邻交叉算子,遗传算法的收敛速度提高了46.15%,路径缩短了45.99%,系统运行时间减少了25.80%,提高了系统效率.     

在轨服务飞行器机械臂系统动力学模型

将带机械臂的在轨服务飞行器(on-orbit service vehicle,OSV)等效为自由漂浮空间机械臂(free-flying space manipulator,FSM)系统,建立系统简化动力学模型。以单臂二关节机械臂平面运动为算例,分析了机械臂运动对OSV整体姿态的影响。该动力学模型既可用于分析OSV机械臂系统的运动规律,又可用于研究机械臂系统的运动规划问题。     

空间机械臂地面实验系统

为了测试可重构空间机械臂的性能,开发了空间机械臂地面实验系统.该系统采用气浮轴承实现空间机械臂的3维运动,该方法不需要对空间机械臂结构进行改造,且易于实现.采用该系统可以测量空间机械臂的整体性能,包括整体功耗测试,运动学、逆运动学算法验证及位姿精度测试.提出了一种基于三坐标测量机的空间机械臂位姿精度的测量方法,该方法操作简单、方便.基于上述方法建立了6自由度空间机械臂的地面试验系统,测试结果表明空间机械臂的功耗、绝对定位、定姿精度等指标均满足设计指标要求.     

苹果采摘机器人机械臂优化设计及仿真

为了提高苹果采摘机器人的收获空间和采摘效率,减小机械臂的操作空间和结构尺寸,以适应果树的非结构化环境,结合苹果果树的特点和生长环境,采用参数化分析方法,探讨了机器人基座高度、采摘距离与机械臂长度、转角和操作空间、工作空间之间的关系,优化了苹果采摘机械臂结构参数,在求解位移正逆解和雅克比矩阵基础上,通过ADAMS和MATLAB建立了集三维实体设计、动力学建模、PD控制于一体的交互式仿真系统.仿真结果表明,在满足果园采摘条件的前提下,该机械臂结构简单、紧凑,能收获目标区域内90.2%以上的果实,以最优结构尺寸获得了最佳收获空间.     

五自由度机械臂系统设计与控制方式研究

针对机械臂在智能制造领域越来越大的需求，本文主要对五自由度机械臂系统进行设计，设计制作了一款具有人机交互功能的机械臂。通过对系统总体方案的设计，建立机械臂模型，选取关节连接件、电机、主控芯片和电源等部件，编写角度控制、姿态解算和用于解决冲击问题的比例-积分-微分(process identification, PID)控制程序，并结合模拟数字转换器(analog-to-digital converter, ADC)角度反馈，实现机械臂误差补偿，确定PID参数，通过拟合控制函数提高控制精度。同时，开发了实现人机交互的上位控制系统，并对泡沫块、小木块和方块纸3种不同物体在不同的位置分别进行抓取实验。实验结果表明，3种物体抓取成功率分别为100%,96%和98%,实验过程稳定可靠，满足设计系统可行性要求。该研究扩大了机械臂在工业领域的应用范围，对改善传统工业结构具有重要意义。     

改进人工势场法的冗余机械臂避障算法

针对传统人工势场法应用于串联型冗余机械臂避障时无法约束各关节位姿、陷入局部极小后难以逃离的问题,提出一种改进人工势场法.建立冗余机械臂运动学模型,采用线段球体包络盒模型进行碰撞检测.在笛卡尔空间内建立末端引力势场和障碍物斥力势场,在关节空间内建立目标角度引力势场,所有势场共同作用引导机械臂运动.在关节空间内求解虚拟目标角度并采用高斯函数建立虚拟引力势场处理局部极小问题.利用七自由度冗余机械臂进行仿真和实验,结果表明:算法可约束各关节位姿,陷入局部极小后可引导机械臂逃离局部极小,最终完成避障;避障结束时各关节角度最大误差为0.8°,末端平均位置误差和平均姿态误差分别为0.010 m和2.40°,均小于传统算法;避障过程中各关节运动幅度小于传统算法.改进算法可引导机械臂逃离局部极小并完成避障,同时提高避障结束时各关节及末端的定位精度,对冗余机械臂的避障研究及应用具有一定的指导意义.     

双臂机械手工作空间

双臂机械手与单臂机械手比较,能较好地完成装配和搬运重物等工作。当双臂机械手搬运物体从一个位置到另一个位置时,机架、两个臂和被夹持物体构成一个封闭系统。双臂机械手的运动将受到两手部夹持器与被夹持物体之间相对位置和姿态的影响。本文提出了确定双臂机械手搬运物体时的工作空间的方法。建立了数学模型和约束方程;提出了优化的目标函数和设计变量。在文中还研究了确定双臂机械手公共工作空间的方法。导出了双臂机械手公共工作空间的边界轮廓方程,最后给出一个数字实例来说明。     

双臂空间机器人的固定时间轨迹跟踪控制

针对双臂空间机器人轨迹跟踪控制问题,考虑系统跟踪误差收敛时间易受初始状态影响,提出与初始状态无关的固定时间非奇异快速终端滑模控制策略. 基于固定时间稳定性理论,设计改进的固定时间非奇异快速终端滑模面. 该滑模面解决了终端滑模控制的奇异问题,使得系统跟踪误差在远离、接近原点时均有较快的收敛速度. 为了削弱滑模控制存在的抖振现象和提高趋近阶段的收敛速度,提出改进的固定时间趋近律,应用李雅普诺夫理论证明闭环系统的固定时间稳定. 以双臂空间机器人为被控对象进行对比仿真,结果表明,所提控制策略具有更高的控制精度、更快的收敛速度和更强的鲁棒性.     

基于双DSP的嵌入式视觉跟踪系统

嵌入式系统中常常需要处理大量的实时数据,特别是在运动目标跟踪的系统中。如何使CPU高效运行更是急需解决的问题。提出了一种用于快速视觉信息处理,实现运动目标跟踪的嵌入式视觉跟踪系统。介绍了基于两片TMS320C32PCM60 DSP为中央处理器,采用并行特征跟踪算法实现目标跟踪的嵌入式视觉跟踪器设计,并阐述了应用两片DSP并行处理实现跟踪算法。经实验运行证明该设计能良好完成对运动目标跟踪等功能,并且运行效率得到有效提高。     

模块化机器人双臂协调操作的实验研究

提出了利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息来进行双臂机器人协调操作的方法。通过对双臂协调操作的运动约束进行分析,确定双臂协调运动的约束条件,同时将三维测量系统获得的空间三维坐标信息反馈到控制计算机,调整机器人末端的位置和姿态,以装配螺栓为例从运动学角度完成协调操作的实验。实验证明,利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息对双臂机器人进行协调操作是有效的。     

双臂机械手干涉的计算机辅助分析

本文在考虑构件形状和尺寸的条件下,提出了判断双臂机械手干涉的计算机辅助分析方法.扼要地介绍了构件的简化模型、判断干涉的准则及程序框图.介绍了甲作者建立的双臂机械手干涉分析的通用软件 IADAR 的概况及其程序设计,并给出数字实例说明其应用.应用 IADAR 软件包可以方便地对双臂机械手进行干涉分析,并可判断出干涉的构件及其所处位置。     

一种阴影消除算法优化及DSP实现

优化了一种基于HSV彩色空间模型的双矩形框阴影消除算法的流程,能在运动目标检测时去除阴影干扰的影响,且具有较好的实时性。使用DM642多媒体DSP实现了算法,设置了视频捕获方式、优化了DSP程序。首先进行彩色空间变换;然后利用基于V分量差分视频帧初步确定运动区域和基于S分量的背景差分视频帧精确目标区域;最后把各分量运动目标信息合并,对运动目标进行满足实时性要求的处理。实验结果表明,该算法能够较好地去除阴影,实现了运动目标的精确提取。     

Master-slave robot force telepresence technology

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｍａｓｔｅｒ ｓｌａｖｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｒｏｂｏｔｔｅｌｅｐｒｅｓｅｎｃｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｔｗｏｍａｊｏｒｐａｒｔｓ :ｔｈｅｍａｓｔｅｒａｎｄａｎｄｔｈｅｓｌａｖｅ .Ｔｈｅｍａｓｔｅｒ,ｗｈｉｃｈｉｓｓｏｍｅｔｉｍｅｓｃａｌｌｅｄｈａｎｄｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｒ ,ｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｃｏｍｍａｎｄｓｔｏｔｈｅｓｌａｖｅｒｏｂｏｔ.Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｆｅｄｆｏｒｗａｒｄｆｒｏｍｔｈｅｈａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｔｏｔｈｅｓｌａｖｅａ…     

基于西门子S7-1200PLC上下料机械手设计与实现

本文以上下料机械手为研究对象,设计了基于PLC的机械手自动上下料控制系统。对机械手上下料系统的各个组成部分及要求进行分析,确定最终的控制方案并进行了硬件选型;分析了上下料的控制时序,设计了合理的PLC控制流程程序,最终实现了快速高精度的上下料机械手控制系统。     

液压机械手软抓取技术的研究

机械手常要进行抓取作业 ,为了能把物体抓住而不因夹持力过大而对物体造成伤害 ,设计了一种具有压觉和滑觉功能的机器人触觉传感器 ,对机械手抓取物体时遇到的问题及相应的施力策略进行研究 ,设计了一种比例因子可调整的模糊控制器 ,并进行了实验研究 .实验证明 ,使用机器人触觉传感器和模糊控制策略机械手能够进行软抓取作业     

联合循环发电系统全生命周期?环境学评估

以9FA级燃气-蒸汽联合循环机组为研究对象,建立基于全生命周期（LCA）和Eco-indicator99的?环境学分析模型,探究电力生产过程中环境学成本形成过程. 在对系统组件进行?分析的基础上,明确各组件在全生命周期内的环境学影响,并划分影响组件输出产品的环境学影响因素. 从组件层面揭示联合循环机组环境影响的形成过程以及单个组件对整个系统环境影响的贡献程度. 研究表明,大部分组件自身的环境学影响较小,?损引起的环境学影响构成该组件主要的环境学影响,但燃烧室内污染物降低的环境学影响大于其?损所产生的环境学影响. 联合循环电厂生产电力的环境学影响为5.80 mPts/MJ,近乎“超低排放”燃煤电厂生产电力的环境学影响的一半.