基于模糊AHP的步行机器人设计方案评价体系研究

正确分析和评价仿人步行机器人的系统设计方案,对于仿人步行机器人的研究与应用有着重要的意义,对我国仿人步行机器人的产业化进程有着重要的影响.针对仿人步行机器人的各种应用需求和技术特点,利用AHP提出一种仿人步行机器人系统设计方案的多目标、多层次的评价指标体系,用FAHP法求其指标权重,并运用模糊综合评价模型对仿人步行机器人设计方案进行了综合评价.该模型为客观评价机器人设计方案提供了有效手段.     

Research on algorithm of wheeled mobile robot's trajectory tracking control

为解决轮式移动机器人平面运动控制问题,将平面几何理论应用于轨迹跟踪控制中.建立了机器人平面运动模型,并以此为基础研究了直线和圆弧的轨迹跟踪控制算法;提出了导航圆方法,将机器人实时位置信息和目标轨迹之间的角度偏差及位置偏差综合成一个角度,然后对该角度进行了PID调节;在实验中,将直线、圆弧轨迹跟踪算法实际运用于机器人的运动控制.研究结果表明,该算法能将机器人轨迹的偏差有效地控制在±1 cm以内.     

Delta机器人的尺度综合方法研究

尺度综合是并联机器人运动学设计的最终目标.为此,本文针对Delta机器人提出了一种最优尺度综合方法.首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,并将尺度综合问题归结为一类参数优化问题.上述方法对这类高速轻型并联机器人以及其它并联机构的运动学设计理论有一定指导意义.     

基于遗传算法的机器人加工位姿优化研究

针对工业机器人的加工效果具有位姿依赖性这一特点,基于机器人性能评价指标和遗传算法提出一种优化机器人加工位姿的方法.建立机器人正运动学模型和静刚度模型并选取机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标;通过蒙特卡罗法得到机器人运动性能、刚度性能在关节空间和笛卡儿空间的分布图,通过分布图研究机器人各关节对机器人运动性能、刚度性能的影响;基于机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标设计适应度函数,使用遗传算法对机器人加工位姿进行优化,优化后机器人性能得到了提升.     

基于高精密控制的六轴机器人坐标转换算法

为研究六轴机器人控制坐标从球面叠加坐标系向三维直角做标记进行机器学习坐标转换的核心控制算法,将机器学习算法引入六轴机器人控制为核心思路,通过有外部变量干预的多列神经网络控制系统革新六轴机器人自带控制系统,实现系统内球面坐标控制模式向三维直角坐标控制模式的革新.当达到100000次训练后,基于神经网络的革新控制算法可以实现自主控制机器人操作部件控制中心点几乎沿空间最短直线运动,其控制效率远大于机器人自带控制系统.证明该革新控制系统对六轴机器人的自主控制有积极意义.     

基于遗传算法的一种串联机构性能指标分析

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能.采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势.基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸.该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据.     

基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化

针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对 定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与 DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE) 算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。 首先,建立机器人位置误差模型。 其次,建立一种可观性综合指标,评价不 同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。 最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标 函数和约束条件,提出一种基于 DETMAX 算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为 DETMAX-改进差分进化 算法,简写为 DETMAX-IDE 算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。 通过机器人运动学标定仿真与实验,验证 了所提方法的有效性。 实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低 了 62. 09% 和 62. 45% 。     

基于因子分析法的SCARA型硅片传输机器人灵活性综合评价模型

SCARA型硅片传输机器人的灵活性性能评价方法是该类机器人研究和应用的重要问题,由于灵活性的指标多,指标间存在不同程度的相关性,评价信息会发生重叠现象。将因子分析法引入到多规格的SCARA型硅片传输机器人的灵活性性能综合评价中,提出了一种SCARA型硅片传输机器人的灵活性性能评价的综合评价模型,在该模型中,通过计算初等载荷矩阵及因子贡献率将5个单一性能指标的信息综合为2个公共因子,再利用因子旋转区分出运动灵活性中的两个不同方面,最后,建立SCARA型硅片传输机器人灵活性综合评价函数,选择出灵活性能最优的SCARA型硅片传输机器人。计算结果表明:该灵活性综合评价模型可以为SCARA型硅片传输机器人最佳尺寸的选取提供科学的理论参考依据。     

具有压力和位置检测功能的气囊型触觉传感器

为了提高机器人与外界环境的安全交互性能,基于导电面电势分布理论和封闭气体压缩定律提出一种适用于机器人曲表面的触觉传感器模型,实现了接触位置与接触压力的检测。传感器采用三层结构,包括导电层、压缩气体隔离层和信号提取层。为了适应任意曲面形状,降低导电层电势非线性分布影响,采用机器学习算法对电势分布模型进行重建。采用COMSOL软件对传感器导电层进行物理建模与仿真,并制备了传感器样品。仿真和实验结果表明,提出的触觉传感器模型可以定制于机器人曲表面上,并能实现接触位置和接触压力的实时检测,可用于人机信息交互。     

增材制造工艺过程在线监测与诊断系统开发

3D增材制造产品成型过程中，各个关键参数的实时监控具有十分重要的现实意义。这里搭建了3D打印数采分析系统，提出了以ABB机器人、DeviceNet模块等为主体硬件，DeviceNet为实时通讯协议，C#为开发语言及SQL Server为数据库的设计方案，同时通过ARIMA时序机器学习模型，对采集的数据进行自相关函数分析。研究表明，数采分析诊断系统可以对机器人在3D打印过程中的各项数据进行实时监控，通过ARIMA模型的训练可以在焊接过程中对异样参数进行提前预警，从而对工艺参数的优化和产品质量的提升都有实际参考价值。     

轮式移动机器人轨迹跟踪控制算法的研究

为解决轮式移动机器人平面运动控制问题,将平面几何理论应用于轨迹跟踪控制中。建立了机器人平面运动模型,并以此为基础研究了直线和圆弧的轨迹跟踪控制算法;提出了导航圆方法,将机器人实时位置信息和目标轨迹之间的角度偏差及位置偏差综合成一个角度,然后对该角度进行了PID调节;在实验中,将直线、圆弧轨迹跟踪算法实际运用于机器人的运动控制。研究结果表明,该算法能将机器人轨迹的偏差有效地控制在±1 cm以内。     

6-(P-2P-S)并联机器人误差分析及参数优化

介绍了一种新型6-(P-2P-S)并联机器人,为提高其终端平台的定位精度,对该并联机器人进行误差分析。首先采用矩阵法建立了该并联机器人的误差模型,将奇异值分解理论应用于误差分析,得到并联机构输入误差与输出误差的关系;然后依据雅可比矩阵定义了误差方向敏感度和误差绝对敏感度评价指标,并绘制了两个评价指标在姿态空间的分布图;最后基于全域综合位置误差评价指标对结构参数进行了优化设计,为该并联机器人的设计和应用奠定了基础。     

基于改进粒子群算法的四足机器人机体尺寸及质心位置优化

以四足机器人为研究对象,提出了一种通过改进粒子群算法来优化机体尺寸和质心位置,从而提高其稳定性的方法.为建立优化性能评价指标和设计变量,建立机体动力学模型,分析了不同质心位置对于其稳定性的影响;将机体最大翻转角最小作为性能评价指标,机体尺寸和质心位置作为优化设计变量,通过改进的粒子群算法和理想点法进行优化,最终得到一组最优机体尺寸和质心位置.结果表明,优化前,四足机器人机体在左右两侧进行加减速翻转,其最大翻转角为10.10°;优化后,机体最大翻转角为4.34°,较优化前下降5.76°,且保持在同一侧的较小范围内稳定波动.四足机器人试验样机运动平稳,验证了该优化方法的有效性,为四足类机器人的稳定性研究提供了一定的理论参考.     

2TPR&2TPS 并联机构的位姿误差建模与补偿研究

位姿精度是评价机器人性能好坏的一个重要指标,建立有效的补偿算法是提高机器人位姿精度的重要保证。 本文以 一种 2TPR&2TPS 并联机器人为研究对象,建立了基于正解的误差模型,根据该误差模型得出了动、静平台位置参数误差及 驱动杆零点长度误差与机器人末端位姿误差的关系,同时建立了基于逆解的补偿算法。 通过粒子群算法对误差函数的最小 值寻优,得到了机器人驱动杆补偿量和位姿补偿量,仿真得出该机器人的平均位置精度提升了 98. 148% ;将驱动杆补偿量与 理想位姿对应的驱动杆长叠加作为机器人的驱动杆输入量进行实验验证,实验得出机器人的平均位置精度提升了 87. 457% ,补偿效果显著。     

冗余约束绳驱并联机器人的张力分配研究

提出一种改进的二次规划方法求解冗余约束绳驱并联机器人的绳索张力分配问题.建立一般冗余约束绳驱并联机器人运动学模型,对机构进行受力分析,得到一般冗余约束绳驱并联机器人的动力学方程.结合力封闭的思想,引入参考力的概念,改进传统的二次规划方法,得到了适用于冗余约束绳驱并联机器人的绳索张力分配优化模型.以八绳六自由度绳驱并联机器人为例,利用MATLAB/Simulink/xPC工具进行实时仿真实验,实现该并联机器人在两种典型空间运动轨迹下的动态运行,分别运用改进的二次规划算法、传统二次规划算法和Closed-form算法求解绳索张力分配问题,比较3种张力分配算法的仿真结果,验证了改进的二次规划算法求解绳索张力分配的合理性.     

电动车辆控制参数自动优化标定系统的研究及验证

为解决电动车辆控制参数依靠人工经验选取、优化模型缺少验证的问题,首先利用正交试验选取对综合评价指标影响较大的控制参数;其次利用Isight、dSPACE等工具,开发出自动优化标定系统仿真平台.通过优化算法自动选取参数及结果分析.最后利用台架对优化模型进行验证.仿真结果表明:优化后综合评价指标提高了19.74％,整车节油...     

电动汽车动力电池充电能量的预测方法

提出了一种基于机器学习中Stacking模型的电池充电能量预测方法,该方法通过对充电数据进行数据探索、特征工程和模型筛选,选取RMSE作为预测结果的评价指标,最后采用Stacking模型对充电能量作出预测。为了验证Stacking模型的预测结果,将Stacking模型与采用单个算法模型的预测结果进行对比,以确保方案的可行性。其结果表明,采用该模型进行预测时,其预测结果的RMSE分值为0.104 1,实现了比单个算法模型更好的预测效果。     

四足机器人的步态仿真研究

在对一种四足机器人的设计和步态规划后,通过仿真技术分析它的适应环境能力和承载能力.在四足步行机器人初始结构参数基础上,用三维软件Pro/E建立机器人仿真模型.该机器人的摆动腿是一种串联机构,在行走过程中,每个腿起到摆动前进和支撑的作用.将模型导入仿真软件完成行走过程,以稳定性为评价指标对机器人进行优化和评价,最后在一定路面上进行一定量的承载和适应环境方面的分析,为智能化机器人提供一种分析方式.     

机械臂逆运动学算法推导与实验研究

针对求解机器人操作臂逆运动学问题,在D-H方法基础上,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,提出一种简化实用的机械臂解析运动学模型,通过该运动学模型求取逆运动学方程,从而实现在控制系统中的实时计算.最后,进行机器人手臂抓取的仿真实验及把该算法模型应用于机器人的轨迹规划系统实物抓取实验.实验表明,采用该解析运动学模型能实现对目标物体的准确抓取.     

基于磁钉阵列的牛舍清洁机器人导航系统研究

针对无人机器人牛舍清洁的需求,提出一种基于机器人模型、磁钉修正算法、纯跟踪算法的导航控制系统。因机器人模型受外界干扰大,单纯靠模型实时定位存在累计误差,故在机器人移动的路径上,每隔一段距离设计1个磁钉,在磁钉位置修正机器人的位置误差,并利用纯跟踪算法精确按照设定路径运行。该系统利用机器人模型计算实时航向值替代磁力计,降低硬件成本,且在工程上易于实现。