基于神经网络机械臂自适应控制的研究与实现

提出了一种基于神经网络的机械臂自适应控制方法,该方法主要利用DIRECT模型,采用八叉树算法构建基于空间的神经网络,避免建立复杂的机械臂运动学模型,通过随机映射的方法建立机械臂与运动空间的关系,实现了自适应轨迹规划.仿真实验结果表明,所提出的机械臂自适应控制方法更容易实现.     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

一种基于遗传算法的空间机械臂避障轨迹规划方法

针对空间机械臂系统的一系列特殊需求,提出了一种空间机械臂轨迹规划方法.假设机械臂在关节空间下存在一条可以用两段高次样条曲线分段描述、满足所有空间机械臂运动特性要求的理想轨迹.这两段样条轨迹之间的连接点参数能够影响两段样条函数在空间中的扭曲形状,从而使机械臂在遵从样条轨迹运动的同时避开所有障碍.首先建立理想轨迹的分段描述方程,将方程中的未知量用与中间点有关的参数进行描述,将不能够确定的中间点相关参数提取出来作为待定参数,从而将空间机械臂轨迹规划问题转变为一个多目标优化求解问题;其次应用遗传算法进行求解,在分析空间机械臂控制需求和障碍的笛卡儿空间描述的基础上,通过加权系数法建立关于笛卡儿空间机械臂末端轨迹长度、关节空间机械臂运动角度、运动过程中关节最大扭矩、机械臂总运动时间和碰撞情况的遗传算法适应度评定函数.最后应用遗传算法在关节空间下规划出一条无碰撞、动力学特性满足裕度要求、轨迹长度和运动时间较短的理想轨迹.另外,上述方法具有拓展性,通过多次分解轨迹求取中间点,能够使机械臂避开非常复杂的障碍.利用该方法在通过C语言建立的空间机械臂仿真平台上进行验证,结果表明该方法稳定、有效,生成的轨迹满足空间机械臂的性能要求.     

实验教学SCARA机械臂控制算法研究与实现

针对实验教学,设计一种开放式的SCARA教学机械臂,把对控制算法的研究作为教学重点。首次采用仿真设计和实物设计,作为示教的两个主要部分。通过D-H参数法确定运动学方程,根据运动学方程对机械臂进行了正逆运动学分析,结合轨迹规划完成机械臂运动规划。MATLAB建立机械臂模型,通过仿真模型运动验证了前期控制算法分析的准确性。利用Visual Studio 2013实现算法,完成上位机控制系统,通过上位机编程控制机械臂完成物体搬运工作。机械臂能够精准地实现旋转和搬运功能,并验证了控制算法研究和仿真设计的正确性,能够较好地达到实验教学的需求。     

基于STM32的果实收获机械臂运动控制系统研究

为了实现果实的收割,设计了一种基于STM32处理器的机械臂运动控制系统。该系统以STM32F103微控制器为核心,完成机械臂运动控制模块的设计;利用D-H参数法研究分析多关节机械臂的正、逆运动学问题,建立机械臂的运动学仿真模型,并实现机械臂平面作业轨迹跟踪仿真,验证其运动学正逆解的正确性。基于PC+STM32运动控制模块,控制实现机械臂的运动轨迹跟踪,利用机械臂完成运动控制实验。实验结果表明该控制系统能够实现果实收割。     

羽毛球机器人机械臂运动轨迹多目标规划

为了实现羽毛球机器人机械臂高速连续平滑地击打羽毛球动作,提出了一种新的多目标机械臂运动轨迹优化模型。首先,该轨迹优化模型根据D-H运动学模型,通过坐标变换建立机械臂的位姿表达式。然后,采用牛顿下山法求出给定路径关键点的运动学逆解集,并基于最短路径算法从逆解集中求出最优解。最后,根据所求出最优解,采用三次样条插值建立电机转角函数,以实现机械臂的连续平滑运动。实验结果表明：新的轨迹优化模型能够有效地降低电机能耗和提高转动效率,从而保证了机械臂响应速度。     

基于ROS六轴机械臂运动规划研究

使用机器人操作系统（Robot Operating System, ROS）作为仿真平台，基于六自由度机械臂，对其工作效率及安全性的运动规划问题展开研究。通过SolidWorks建立机械臂模型，并通过SW2URDF插件将模型转换为XML格式的URDF机器人描述文件。利用ROS Moveit！中内置机械臂设置助手Moveit! Setup Assistant生成运动规划相关文件，通过Moveit!下C++接口对机械臂进行轨迹规划，在可视化三维平台Rviz中对笛卡尔空间直线与圆弧插补进行仿真。使用快速扩张随机树和渐进最优快速随机搜索树路径规划算法，实现高维空间的无碰撞路径规划，并通过仿真结果得出RRT-star算法收敛速度更快、搜索成功率更高的结论，保证机械臂的正常作业。     

机械臂轨迹跟踪控制--基于EC-RBF神经网络的机械臂模型参考自适应控制

针对机械臂运动轨迹控制中存在的跟踪精度不高的问题,采用了一种基于EC-RBF神经网络的模型参考自适应控制方案对机械臂进行模型辨识与轨迹跟踪控制。该方案采用了两个RBF神经网络,运用EC-RBF学习算法,采用离线与在线相结合的方法来训练神经网络,一个用来实现对机械臂进行模型辨识,一个用来实现对机械臂轨迹跟踪控制。对二自由度机械臂进行仿真,结果表明,使用该控制方案对机械臂进行轨迹跟踪控制具有较高的控制精度,且因采用EC-RBF学习算法使网络具有更快的训练速度,从而使得控制过程较迅速。     

基于ROS的六自由度机械臂运动规划

针对传统机器人在复杂环境下的安全问题以及运动规划问题,采用开源机器人操作系统ROS搭建了机器人仿真平台,并进行运动规划。在ROS平台下,利用URDF文件完成机械臂3D建模;利用Movelt配置助手(setup assistant)配置机械臂模型并且生成启动文件。在Rviz中显示三维模型;利用Movelt完成对六自由度机械臂的运动规划,以及避障轨迹规划。结果表明,通过Rqt_plot导出机械臂运动过程中六个关节的位置关系信息,可为进一步改善和研究机械臂轨迹规划提供更加直观的方法。     

基于SimMechanics的三自由度并联机器人仿真

Delta型机器人是一种三自由度纯平动并联机构,介绍了应用Simulink的SimMechanics模块集对Delta平台进行仿真研究的方法。运用SimMechanics模块对并联机器人进行建模,并根据机构的几何特性建立运动学逆解求取模块,给出动平台规划运动轨迹,通过运动学逆解求取模块生成机构驱动轴输入运动信号,对机构模型进行运动仿真。仿真结果表明,所建立的机械模型和逆解求取模块以及轨迹跟踪都符合实际系统特性,仿真方法高效、实用。     

基于MFC和OpenGL的喷砼机器人三维仿真平台的设计

以PJR-2X喷砼机器人为例,介绍了一种基于VC++的MFC和OpenGL的人机交互式三维仿真平台的设计方法。该方法采用Solidworks软件对该机器人建模,并将三维模型保存为.STL文件,然后导入3DSMax中确立纹理坐标,输出的3DS文件再导入Deep Exploration中进行三维模型材质、纹理的二次处理,最后通过MFC导入到以OpenGL为标准建立的工作场景中进行场景渲染,从而得到逼真的机器人三维虚拟仿真平台。实际应用表明,该仿真平台能精确表达机器人的正逆运动特性,并能示教演示。     

面向对象的机器人仿真与监控系统

通过对机器人的几何建模和运动学建模进行了研究，论述了使用VC6．0语言作为开发平台，以OpenGL三维显示技术完成三维可视化，以VRML作为外部机器人模型表示，实现运行时可交互的机器人三维实时图形仿真系统的开发技术与方法。系统通过网络与机器人控制器进行通信，实时接收机器人控制器发来的状态数据，将它们动态地以三维模拟方式显示，用户能够动态地监视机器人的运动状态，在必要时对机器人的动作进行控制，为其它机器人的研究提供通用的仿真与模拟平台。     

基于OpenGL的DELTA并联机器人实时动态仿真

该文以DELTA并联机器人三维实时动态仿真系统为背景，介绍了OpenGL图形库的功能和特点以及OpenGL与Windows图形接口的设置方法；在建立了DELTA机器人数学模型的基础上，重点分析了DELTA机器人的运动学，并给出了DELTA机器人运动学逆问题的详细数值解法；阐述了利用OpenGL和VC 6．0联合编程以实现并联机器人动态仿真的方法，并给出了详细的设计步骤和开发的软件界面；最后讨论了OpenGL在机器人仿真中的应用前景。用OpenGL图形库进行机器人仿真真实感强，因而具有较高的使用价值和良好的应用前景。     

机器人虚拟仿真及远程控制系统的研究及实现

机器人虚拟仿真及其与远程控制相结合,表现出独特的优势,应用前景广阔。应用OpenGL和WinSock技术,设计并实现了机器人虚拟仿真及其远程控制系统。建立基于C#与OpenGL的虚拟仿真平台,实现了机器人虚拟现实的运动仿真;建立基于WinSock的远程控制系统,提出基于反射原理的解释器模式,实现了机器人远程面板或程序控制;提出基于速度向量场的改进无碰轨迹规划算法,有效对静态与动态障碍物安全避障。系统测试结果表明该机器人虚拟仿真及远程控制系统有较好的准确性和稳定性。     

基于网络和Linux的机器人仿真和监控系统

本文介绍了一种新的基于网络的机器人仿真、监控系统, 该系统运行于Linux操作系 统的PC机上,采用OpenGL图形库进行开发,能够实时模拟机器人的运动,并且通过网络与机 器人控制器进行通讯,能够实时接收机器人控制器发来的状态数据,将它们动态地以三维模 拟方式显示或者将其存储起来以备将来分析,用户能够动态地监视机器人的运动状态,在必 要时对机器人的动作进行控制．     

机器人三维图形仿真的实现

机器人三维图形仿真是机器人离线控制系统开发中的重要一环。与OpenGL程序设计、0pen Inventor程序设计相比较，运用Cortonss SDK能实现较为理想的效果。该文对此作了详细的分析比较，介绍了VRML在机器人建模中的应用，以Puma560机器人手臂为例，实现了机器人三维图形仿真。     

三维图形仿真在机器人控制系统中的运用

在机器人离线控制系统的开发中，机器人三维图形仿真是重要的一环。本文通过详细的分析比较，指出了Cortona SDK建模的运用优势。介绍了VRML在机器人建模中的应用以及网络平台上的建模方法，以Puma560机器人手臂为例，实现了机器人三维图形仿真。     

自由飞行空间机器人仿真试验平台的设计与实现*

首先介绍了VC++6.0,OpenGL和MATLAB 6.0三种软件各自特点;其次在各自特点的基础上,建立了基于三者相结合的自由飞行空间机器人仿真试验平台;最后以建立自由飞行空间机器人的运动仿真系统为例,说明了该试验平台的优越性和有效性。     

弧焊机器人工作站离线编程系统-WROBCAM

针对第一、二代示教再现型弧焊机器人自动化焊接的现状，提出了自主开发并无缝集成流行几何造型内核的新的设计模式，自行开发了大型弧焊机器人工作站离线编程CAD／CAM系统-WROBCAM?A3甒ROBCAM是交互式全中文菜单驱动环境，由7大模块组成；它是基于面向对象的思想，在Visual C 环境下开发的．文中着重介绍WROBCAM系统中主要模块的功能及实现技术．仿真结果验证了该系统的可行性．     

移动机器人虚拟仿真平台设计与实现

机器人的三维仿真在机器人的研究中起着重要作用,论文以实验室中的移动机器人为背景,利用3D Studio Max建立了该移动机器人的三维实体模型(3DS模型),然后以VC++6.0为开发工具,利用C++编程功能,并调用OpenGL函数,实现机器人模型在编译环境下的重绘;而且根据移动机器人在指定路径下的运动学坐标变化,给出控制移动机器人的运动的方法;文中创建的虚拟实验环境为研究机器人提供了一个生动形象的仿真平台,为进一步研究移动机器人控制算法和路径规划创造了条件。