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相似文献
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1.
研究机器人的机械臂轨迹优化问题,空间机器人系统的机械臂和基座之间存在动力学耦合,基座姿态稳定性容易受到机械臂运动的反作用干扰.为了使空间机器人系统的姿态稳定性不受的影响,提出了一种基于PSO(粒子群优化算法)的参数化5-3-5轨迹规划方法.利用PSO的优化能力找到合适的参数组合,进行关节空间轨迹规划.通过对比实验,运用动力学仿真对方法的有效性进行了验证.仿真结果表明,方法规划出的轨迹运动光滑,且按段轨迹运动机械臂对基座姿态的扰动符合预期要求,证明规划轨迹的有效性.  相似文献   

2.
空间机器人捕获运动目标的协调规划与控制方法   总被引:2,自引:0,他引:2  
徐文福  李成  梁斌  刘宇  强文义 《自动化学报》2009,35(9):1216-1225
针对目标以任意轨迹运动且其轨迹可能与``有保证工作空间'不相交的问题, 提出了空间机器人捕获运动目标的协调规划与控制方法. 首先, 根据手眼视觉测量数据, 预测目标的运动路径, 由此确定空间机器人对目标的最优交会姿态及最佳捕获臂型; 其次, 规划基座姿态及机械臂关节角的轨迹; 最后, 采用协调控制的方法, 实现空间机器人系统对运动目标的最优捕获(以最优交会姿态及最佳捕获臂型对目标进行捕获). 仿真结果表明了该方法的有效性.  相似文献   

3.
冗余度卫星搭载机械臂神经网络优化控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究了节点变换函数参数可调的多层神经网络,并将这种神经网络用于控制冗余度卫星搭载机器人系统;提出了卫星位姿最小摄动的冗余度机器人臂神经网络控制方案,在这种方案中将系统的正运动学方程作为神经网络学习的对象,由神经网络学习拟合系统运动学,实现了机器人臂运动和卫星运动的解耦,在机器人臂的运动和卫星本体解耦的基础上,基于带动量项的BP解法,实现了系统的最小动能优化控制,利用平面4关节星载机器人系统进行了仿真,取得比较理想的效果。  相似文献   

4.
本文首先推导了基座姿态受控空间机器人系统运动学关系,得到了广义雅可比矩阵。根据目标的运动来规划机械臂末端在惯性空间的期望轨迹。对机器人动力学和运动学关系进行线性参数化,分别对动力学待估参数和运动学待估参数设计在线修正律,在关键空间采用自适应控制。对于存在动力学参数不确定性的机器人系统,该自适应控制算法保证了系统的渐近稳定,在完成目标捕获任务的同时,控制基座姿态保持在期望范围之内。以平面两关节空间机器人系统为对象进行了仿真,结果表明了算法的可行性和有效性。  相似文献   

5.
保持基座稳定的双臂空间机器人轨迹规划研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对双臂空间机器人在轨执行任务中需要利用平衡臂稳定基座的问题, 提出了两种典型应用需求——基座质心位置稳定、基座姿态和质心位置同时稳定的协调规划方法.首 先,提出了“系统质心等效机械臂”的概念并推导其运动学模型,基于此模型的位置级反解规 划平衡臂的运动轨迹,使基座质心位置稳定在期望位置;其次,根据角动量守恒定律确定反作用飞 轮的运动速度,将飞轮与平衡臂的运动相结合,同时稳定基座姿态和质心位置;最后,建立双臂空间机器人系统的多体动力学模型并开展仿真研究.所提出的方法克服了以往基于微分运动学所无法回避的奇异问题,且不对平衡臂的质量特性和安装位置作特殊规定,仿真结果证明了方法的有效性.  相似文献   

6.
李克讷  张增  王温鑫 《计算机应用》2005,40(12):3695-3700
针对导轨机械臂在任务执行过程中出现的关节速度偏离期望值的问题,提出了一种基于伪逆算法的导轨机械臂关节速度纠偏运动规划方案。首先,根据机械臂的关节角状态和末端执行器的运动状态,运用伪逆算法对导轨机械臂在速度层上进行冗余度解析。然后,设计时变函数对关节速度进行约束调整,使偏离后的关节速度收敛于期望值。接着,针对末端执行器出现的位置误差设计了误差修正方法以保证轨迹跟踪任务的顺利执行。最后,将运动规划方案在Matlab软件上以基座直线移动和弧形移动的四连杆冗余度机械臂为例进行了仿真实验。仿真结果表明了该方案能纠正导轨机械臂在任务执行过程中偏离期望值的关节速度,且能使末端执行器的轨迹跟踪达到较高的精度。  相似文献   

7.
李希  谭建豪 《机器人》2019,41(1):9-18
针对旋翼飞行多关节机械臂内部参数不确定性、外部环境和自身机械臂规划运动对飞行平台的干扰问题设计了一种姿态控制方法.首先将跟踪微分器作为期望姿态角的过渡过程,利用自适应RBFNN(径向基函数神经网络)算法对旋翼飞行多关节机械臂内、外部干扰进行逼近估计并实时补偿.然后采用非线性状态误差反馈控制来实现旋翼飞行多关节机械臂的姿态跟踪控制,并利用李亚普诺夫函数进行稳定性分析.最后,在仿真平台上实现该算法,将其仿真结果分别与PID(比例-积分-微分)控制、传统自抗扰控制(ARDC)进行比较分析.并且在实际旋翼飞行多关节机械臂系统上进行了实验,在0.4 s之内三轴姿态角可从0快速跟踪到0.6 rad且无超调.该算法对各通道的扰动有较强的抗干扰性,对系统参数有较强的鲁棒性,并且明显优于ARDC和PID算法.结果说明该算法能有效地解决系统不确定性干扰问题以实现姿态角的准确、快速跟踪.  相似文献   

8.
一种基于矢量分析的视觉伺服冗余机器人运动规划方法   总被引:8,自引:0,他引:8  
罗翔  沈洁  颜景平 《机器人》2000,22(4):264-270
本文提出了一种适用于视觉伺服冗余机器人的运动规划方法.针对大多数具有三轴 相交手腕的操作臂,文章把操作臂的运动规划分解为两个方面.一方面,采用腕部速度矢量 在操作臂关节空间极小最小二乘分解的方法规划操作臂关节速度.另一方面,用欧拉角矢量 递推的方法规划操作臂手爪的姿态.该方法的特点是物理意义明确,算法简单.同时具有一 定的运动学鲁棒性.文中还采用该方法对8R操作臂进行了仿真研究.  相似文献   

9.
根据D-H参数法确定六自由度机械臂的运动学方程,结合平面几何法和欧拉角变换法将机械臂的逆运动学求解问题分为两部分,一通过平面几何法确定机械臂腕部点的坐标与前三个关节角的关系,二通过欧拉角变换法确定机械臂末端姿态与后三个关节角的关系,根据逆运动解的选取原则从八组解中选取最优解;利用MATLAB中的Robotics Toolbox建立机械臂的正运动学模型,通过多组位姿下的正逆运动解对比验证逆运动学求解算法的准确性;利用VC++中的QueryPerformanceCounter函数和MATLAB中tic-toc语句得到不同算法所消耗的平均时间,通过消耗时间的对比说明该算法的快速性;利用VC++编程实现机械臂写字的过程,通过对比输入字的形状与机械臂末端的实际运动轨迹,进一步验证该算法是一种快速而准确的逆运动学求解算法。  相似文献   

10.
机械臂绝对定位精度测量   总被引:1,自引:1,他引:1  
提出了用激光跟踪仪标定机械臂的D-H参数、测量机械臂绝对位姿以及对机械臂的绝对定位精度进行分析的方法;用激光跟踪仪测量机械臂各个关节单独运动时得到的一系列离散点,就可确定机械臂各个关节的轴线,由此建立机械臂的D-H坐标系,并对D-H参数进行标定;然后,给出了由6D激光头位姿确定机械臂末端位姿的方法;最后,推出了由测量位姿值与命令位姿值相比较,得到机械臂绝对定位的位置和姿态偏差的方法;这些方法可以有效、迅速地完成对机械臂绝对定位精度的测量.  相似文献   

11.
欠驱动冗余度空间机器人优化控制   总被引:2,自引:2,他引:2       下载免费PDF全文
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.  相似文献   

12.
机械臂是多臂机器人的重要组成部分,针对基于姿态识别控制及位置识别控制系统受到被控量振荡影响,而导致机械臂运动轨迹控制不精准的问题,提出了基于FuzzyP的多臂机器人机械臂控制系统设计;基于FuzzyP控制系统,找到系统控制平衡点,设计系统硬件结构包含3个机械臂,共十八个自由度,简化关节控制器连线,选择直流有刷电机,采用增量型编码器,设计H桥电路,配合74ACT244增强驱动电路,利用NRF24L01无线模块获取与处理位置信息;使用FuzzyP控制器,抑制被控量振荡,控制连杆运动,完成多臂机器人机械臂控制方案设计;由实验结果可知,该系统轨迹与预期轨迹基本一致,较好解决多臂机器人机械臂对接精确定位要求。  相似文献   

13.
《Advanced Robotics》2013,27(4):451-476
In this paper, the non-holonomic characteristic of a free-floating space robotic system is used to plan the path of the manipulator joints, by whose motion the base attitude and the manipulator joints attain the desired states. Here, we parameterize the joint trajectory using sinusoidal functions, whose arguments are high-order polynomials. Then, we define the cost function for optimization according to the constraint conditions and the accuracy of the space robot. Finally, genetic algorithms (GAs) are used to search for the solutions of the parameters. Compared with others, our approach has advantages as follows. (i) The motion of the manipulator and the disturbance on the base are practically constrained. (ii) The dynamic singularities cannot affect the algorithm since only the direct kinematic equations are utilized. (iii) The planned path is smooth and more applicable for the control of the manipulator. (iv) The convergence of the algorithm is not affected by the attitude singularity since the orientation error is represented by quaternion, which is globally singularity-free. The simulation results of the spacecraft with a 6-d.o.f. manipulator verify the performance and the validity of the proposed method.  相似文献   

14.
机械臂关节控制过程存在姿态误差,提出基于最小二乘法的桥式起重机机械臂关节控制系统设计;设计机械臂总体架构,达到级联组成末端位姿目的,使用全驱动灵巧手,包含1手掌和3手指,采用多个连杆串并联混合的形式传递运动和力矩,借助AT89C51单片机设计电路结构;采用最小二乘法构建机械臂的响应面模型,通过H-D参数法计算机械臂末端运动关节间位姿误差,建立误差模型,利用DETMAX算法分析运动参数,实现最小姿态选取,将机械臂运行速度数据记录在控制系统平台中,根据机械臂运行速度信息获取其均匀性控制状况,实现控制;激光测振仪的输出单位为1 mm/V,柔性机械臂的振动周期200ms,训练样本集大小为300,测试集样本大小为100,实验结果可表明,该方法机械臂关节运动拟合度与实际情况基本一致,位置跟随误差见效时间需要0.05~0.2 s,之后位置跟随误差便能够保持在较小的范围之内.  相似文献   

15.
This paper tackles the problem of integrated translation and rotation stabilization of the spacecraft in proximity operations by proposing a novel manipulator actuation strategy. To do so, by theoretically integrating the attitude/position motion of the spacecraft and the joint motion of the manipulator, a coupled translational and rotational kinematics of the spacecraft with a single space manipulator mounted is formulated, where system unknown parameters and residual system momentum are taken into account and analyzed. Taking the joint motion as the control input, a projection-based adaptive control scheme is then developed such that the translation and rotation of the spacecraft can be robustly stabilized with the manipulator-based actuation. The closed-loop asymptotic stability is guaranteed within Lyapunov framework. Meanwhile, considering the constrained joint motion of the manipulator, the resulting control constraint issue is handled by developing an optimization based bound analysis method, which also facilitates the determination of control parameters. Two scenario numerical simulations demonstrate the effect of the designed control scheme.  相似文献   

16.
《Advanced Robotics》2013,27(1-2):113-143
The non-holonomic characteristic of a free-floating space robotic system is used to plan the path of the manipulator joints, by whose motion the base attitude and the inertial pose (the position and orientation with respect to the inertial frame) of the end-effector attain the desired values. First, the kinematic equations of a free-floating space robot are simplified and the system state variables are transformed to another form composed of base attitude and joint angles. Then, the joint trajectories are parameterized using sinusoidal functions, whose arguments are seven-order polynomials. Third, the planning problem is transformed to an optimization problem; the cost function, defined according to the accuracy requirements of system variables, is the function of the parameters to be determined. Finally, the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to search the solutions of the parameters that determine the joint trajectories. The presented method meets three typical applications: (i) point-to-point maneuver of the end-effector without changing the base attitude, (ii) attitude maneuver of the base without changing the end-effector's pose and (iii) point-to-point maneuver of the end-effector with adjusting the base attitude synchronously. The simulation results of a spacecraft with a 6-d.o.f. manipulator verify the performance and the validity of the proposed method.  相似文献   

17.
空间机器人最优能耗捕获目标的自适应跟踪控制   总被引:1,自引:0,他引:1  
柳强  金明河  刘宏  王滨 《机器人》2022,44(1):77-89
提出了一种能够引导末端执行器以期望速度跟踪目标的轨迹规划方法。该方法可以实现避障并满足关节限制要求。基于轨迹规划方法,设计了一种利用自由飘浮空间机器人跟踪与捕获章动自旋卫星的自适应控制策略。此外,该控制策略还考虑了最优能耗、测量误差和优化误差。首先,为了使执行器的跟踪误差和机械臂的能耗最小,将空间机器人的控制策略描述为一个关于关节速度、力矩和避障距离的不等式约束优化问题。然后,推导出一个系数为下三角矩阵的显式状态方程,并对目标函数进行解耦和线性化。设计了一种关节速度和力矩分段优化方法去代替传统的凸二次规划方法求解最优问题,这种方法具有较高的计算效率。最后,利用李雅普诺夫稳定性理论验证了所提控制方法的收敛性。  相似文献   

18.
自由漂浮空间机器人的笛卡尔连续路径规划   总被引:1,自引:0,他引:1  
对于自由漂浮空间机器人,位置级逆运动学方程不适合于笛卡尔连续路径的规划,而且机械臂的运动会对基座产生扰动.为此提出了基于速度级逆运动学方程的方法,可实现5个目标:1)惯性空间连续位姿跟踪;2)基座姿态无扰动的连续位置跟踪;3)基座姿态无扰动的连续姿态跟踪;4)基座姿态调整的连续位置跟踪;5)基座姿态调整的连续姿态跟踪.采用阻尼最小方差法回避动力学奇异,所规划的路径连续平滑.仿真结果表明了该方法的有效性.  相似文献   

19.
《Advanced Robotics》2013,27(4):345-359
As each joint actuator of a robot manipulator has a limit value of torque, the motion control system should consider the torque saturation. In order to consider the torque saturation in a transient state, this paper proposes a new redundant motion control system using the autonomous consideration algorithm on torque saturation. A Jacobian matrix of a redundant robot manipulator can select the optimal one considering its motion energy in the steady state. When the motion control system carries out fast motion and quick disturbance suppression, a high joint torque is required in a transient state. In the experimental results, under the condition of having a large payload torque and a fast motion reference, the proposed redundant manipulator control realizes the quick robot motion robustly and smoothly.  相似文献   

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