冗余度机器人操作机运动学及其设计的研究

近年来学者们对机器人冗余的研究越来越兴趣，现有机器人冗余的研究涉及面很广，从操作操作机设计，运动学算法到控制系统的设计，本文对冗余度操作机运动学衣其设计理论进行了系统综述，讨论并比较了各种运动学算法的优缺点，分析了冗余度操作机设计的准则，并对伪逆控制重复性问题几种观点进行了探讨。文中最后对冗余度操作机运动学及其设计的进一步研究提出了一些看法。     

具有全局特性的冗余度机器人逆解

本文用变分法研究了冗余度操作机逆解问题，得到了具有全局特性的冗度操作机逆解。     

冗余度机器人自运动中的混沌运动及其控制

以一个平面3R刚性冗余度机器人为研究对象,采用PD调节器进行工作空间内的负反馈,控制机器人末端重复跟踪工作空间内封闭路径,对此过程中机器人自运动中可能存在的混沌运动进行了研究.通过运动仿真和相图,以及计算系统的最大李亚普诺夫指数,研究发现,基于雅可比矩阵的伪逆,求解冗余度机器人运动学逆解时其自运动是混沌的.首次应用延迟反馈控制法对所发现的混沌运动进行控制,在适当的参数条件下,成功地将混沌运动转变为规则的周期运动.􀁱 􀁽     

基于能源消耗最小的自治水下机器人机械手系统协调运动研究

描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计．鉴于自治水下机器人—机械手系统是运动学冗余的且自带能源，因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解，设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法．仿真表明，该算法在解决系统冗余度的同时，有效地减小了系统能源消耗．     

基于能源消耗最小的自治水下机器人一机械手系统协调运动研究

描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计．鉴于自治水下机器人一机械手系统是运动学冗余的且自带能源，因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解，设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法．仿真表明，该算法在解决系统冗余度的同时，有效地减小了系统能源消耗．     

用阻尼伪逆法控制冗余度机器人的一种新方案

提出一种带次级性能指标优化的阻尼伪逆控制方案,它是通常的阻尼伪逆解的扩展形 式.使用文中给出的方案和阻尼因子、优化因子选择法,冗余度机器人的灵活性有望得到更为有效 地利用.基于奇异值分解(SVD)方法,还提供一种高效并行算法,以利于在实际的机器人控制系统 中实施.仿真结果表明了所提方法比其它相关方法所具有的优点.     

基于神经网络的冗余度TT-VGT机器人的运动学求解

应用BP神经网络对冗余度TT-VGT机器人的位姿正解进行训练学习,进而求解机器人 的位姿反解问题．根据网络模型求得机器人的一、二阶影响系数,应用神经网络求解雅可比 矩阵的伪逆．并对七重四面体的变几何桁架机器人进行了仿真计算．     

电力巡检移动操作机控制系统的分析与设计

为了提高电力巡检移动机器人的实时性和可操作性,介绍一种以嵌入式Linux系统为核心的电力巡检移动操作机控制系统的软硬件体系结构。给出移动操作臂的动态模型,并基于D-H方法和公式法,给出基于该体系结构的具有冗余自由度电力巡检移动操作机逆运动学分析。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。进一步分析说明了所设计的体系结构的合理性和可行性。     

基于变阻抗控制的冗余驱动并联机器人多目标内力优化

由于冗余驱动的存在,冗余驱动并联机器人系统逆动力学模型存在无限组可跟踪期望轨迹的控制力矩解,这使得机器人在运行过程中具有完成附加任务的能力.以实现骨科机器人的安全精准操控为目的,提出了基于变阻抗控制的冗余驱动并联机器人多目标内力优化方法.首先,采用支链分解法对冗余驱动并联机器人的动力学进行建模.其次,为实现机器人的安全操作,设计了冗余驱动并联机器人时变阻抗控制器,利用李雅普诺夫理论分析了系统的稳定性;在此基础上,以消除冗余驱动并联机器人运动过程中的传动间隙为附加任务,提出了一种以力矩传递性能、驱动功率和控制力为优化目标的多目标融合驱动力优化方法.最后,通过仿真实验与对比分析,验证了所提方法的有效性,实现了机器人系统传动间隙的消除.     

多操作机排牙机器人的下位机控制系统设计

为了满足多操作机排牙机器人实现人类全口义齿排牙对实时性和准确性的需要以及解决对大批量步进电机进行控制的难题,提出采用主从式单片机控制方案,开发了基于MSP430单片机的多操作机排牙机器人下位机控制系统。详细介绍了多操作机排牙机器人的结构及工作过程、多操作机排牙机器人下位机控制系统的硬件实现和软件系统。实验结果表明,该控制系统设计合理,具有控制精确、开放性好、可靠性高等优点。     

基于遗传算法的机器人运动学逆解

在分析以往逆解方法的基础上，提出了用遗传算法求解机器人运动学逆解的方法，给出了用于优化求解的适合度函数，并提出用二次编码法提高解的精度．计算机模拟证明：该方法能快速收敛于全局最优解，能给出机器人的可能解，并能计算冗余度机器人的逆解．     

多操作机排牙机器人的高精度运动控制

根据多操作机排牙机器人的结构特点及其高精度运动控制的要求,并结合软、硬件控制的特点,确定了通过软件来实现多操作机排牙机器人高精度运动控制的方案．通过对多操作机排牙机器人控制系统的研究,分析了影响控制精度的各个环节,提出了预设定时和实时定时的两种控制软件实现方法．通过测试及排牙控制实验对两种实现方法的控制精度及稳定性进行了比较分析,验证了实时定时的控制软件实现方法可实现多操作机排牙机器人的高精度运动控制．     

欠驱动冗余度空间机器人优化控制

欠驱动控制是空间技术中容错技术的重要方面.本文研究了被动关节中有制动器的欠驱动冗余度空间机器人系统的运动优化控制问题.从系统动力学方程出发,分析了欠驱动冗余度空间机器人的优化能力和控制方法;给出了主、被动关节间的耦合度指标;提出了欠驱动冗余度空间机器人系统的“虚拟模型引导控制”方法,在这种方法中采用与欠驱动机器人机构等价的全驱动机器人作为模型来规划机器人的运动,使欠驱动系统在关节空间中逼近给出的规划轨迹,实现了机器人末端运动的连续轨迹运动优化控制;通过末关节为被动关节的平面三连杆机器人进行了仿真,仿真的结果证明了提出算法的有效性.     

CUBE计算中的MMST树以及BIT形成算法

首先介绍了联机分析处理（ＯＬＡＰ）中的ＣＵＢＥ运算符以及几种计算ＣＵＢ的优化方法，然后分析了以减少１０操作优化方法为主的ＭＭＳＴ优化策略，并给出了形成ＭＭＳＴ树的ＢＩＴ算法以及伪代码。该ＢＩＴ算法概念清晰，实现简捷快速，在以ＭＭＳＴ树为基础的ＣＵＢＥ计算中非常关键。     

冗余度机器人扩展作业空间方法算法奇异的研究

本文对冗余度操作机最为常用的求逆解方法——扩展作业空间方法的算法奇异问题进行了深 入的研究．Klein［2，4］及Cho［3，5］提出冗余度机器人采用扩展作业空 间方法必须首先确定由于性能指标函数及扩展Jacobian矩阵所引起的算法奇异在关节空间中 的分布区域，只有这样才能避免方法引起的算法奇异．通过本文对扩展作业空间方法的优化 性能指标函数的必要条件及算法奇异产生的条件的比较及研究，得出了在应用扩展作业空间 方法时，不可能出现算法奇异的情况．因此在应用扩展作业空间方法时无需考虑算法奇异问 题．     

EMR系统机器人运动学和工作空间的分析

本文研究了EMR系统机器人的运动学和工作空间。首先对机器人的工作空间进行了分析,并提出了求解机器人末端灵活性的方法;接着解决了机器人位姿正运动学描述和逆运动学求解的问题;最后针对欠自由度的机器人结构,提出采用一组变量来描述机器人的速度运动学,避免了采用伪逆求逆速度运动学。     

柔性冗余度机器人残余振动的抑制研究

柔性冗余度机器人兼具柔性机器人与冗余度机器人的特点，在航空航天等领域有着十分广泛的应用前景．但是存在的结构柔性及其引起的振动造成机器人的精确控制极为困难．本文研究了柔性冗余度机器人残余振动的抑制问题，给出了一种控制方法．这种控制方法通过机器人在末端运动停止后依然进行某种自运动对残余振动进行主动的控制，使其迅速衰减．最后通过仿真验证了其可行性     

用可编程控制器实现BEPC安全联锁系统——PLC在测控系统中…

本文介绍一种设计安全联锁系统的新方法，它的基本思想是采用可编程控制器（ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ ＣＯＮＴＲＯＬＥＲ或ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥＬＯＧＩＣＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ－ＰＬＣ）替代过去的继电器和逻辑的控制，组成分布系统，以提高要靠性和可维护性，增加灵活性，缩短工期，节省人力和资金，一台多媒体ＩＢＭ－ＰＣ兼容机有作业上位机，监控整个系统。     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

具有冗余度机器人最佳力矩的控制

本文主要研究具有冗余度机器人的轨迹规划,提出了一种在 Chebysbev 意义下,用于极小化关节驱动力矩的最优化方法。最小力矩的控制,可通过在加速度水平上,选择 Jacobian 矩阵的零空间矢量,用一般的线性规划方法求解。文中以平面的三连杆机械手为例验证了本文所提出的方法。仿真结果表明,按照这种方法进行轨迹规划,机械手的主要关节驱动力矩比伪逆方法显著减小。