机器人手臂笛卡尔空间轨迹计算机仿真规划

研究了基于机器人手臂关节笛卡尔空间的轨迹规划问题。通过在MATLAB软件环境下对该算法的计算机仿真测试试验,使规划的轨迹路径连续而平滑,从而保证机器人运动的平稳性,验证该算法在机器手臂轨迹规划过程中的可行性。重点讨论基于机器人手臂笛卡儿空间运动的轨迹规划和轨迹生成方法。     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

考虑多约束的机器人平滑轨迹规划

由于受电机参数的制约,对机器人进行轨迹规划过程中需要考虑关节速度、关节加速度等多个约束条件。通过对约束条件的分析,提出一种基于参数化修正梯形的时间最优平滑轨迹规划算法。利用参数化修正梯形轨迹规划法将考虑运动学、动力学约束的时间最优轨迹规划转化为两参数的寻优问题,通过遗传算法获得时间最优轨迹。最后利用提出的规划方法对二自由度混联机械手进行轨迹规划,并通过仿真验证了该方法的有效性。结果表明该轨迹规划方法能充分发挥伺服电机的性能,并保证关节加速度和驱动力矩的连续性。     

一种基于多项式和Newton插值法的机械手轨迹规划方法

针对机械手多工位多节点的作业任务,提出了在关节空间中采用多项式插值和Newton插值相结合的轨迹规划方法。该方法在起始段和终止段采用五次多项式插值,中间段采用Newton插值。将该方法用于一类四自由度平面关节机械手的轨迹规划中,实验结果表明,在给定的6个路径点的轨迹规划中,利用该规划方法可以获得连续的轨迹,满足机械手多工位操作的需要。     

一种改进的机器人轨迹规划方法

为了提高机器人的工作效率和操作精度,提出了一种改进的多项式插值轨迹规划方法,它可以在满足运动学约束的前提下实现时间和冲击的综合最优。通过确定机器人在操作空间中轨迹的位置序列,由逆运动学运算得到对应的关节空间中的位置序列,且由分段多项式插值构造关节轨迹,采用序列二次规划方法求得最优运行时间,结合关节空间位置序列的运动学参数确定最终的关节轨迹。将该方法用于一种支链嵌套3自由度并联机器人的轨迹规划,证明该轨迹规划方法不仅可以使机器人的运动轨迹平滑,而且有利于减小冲击。     

高速并联机械手最优时间轨迹规划及实现

以一种新型二维平动两自由度爿：联机械手为研究对象,为满足机械手高速精确平滑工作的要求。在关节空间进行了三次样条插值轨迹规划,并在考虑关节速度和加速度等约束条件下运用遗传算法对各分段轨迹时间间隔进行了优化。理论和实验结果表明,该轨迹规划方法能够满足工作要求。     

RV12L-6R机器人轨迹规划及其应用研究

机器人的轨迹规划可以在关节空间中进行,也可以在直角坐标空间中进行。分析了这两种轨迹规划的特点,给出了基于关节空间的轨迹规划算法和基于直角坐标空间的轨迹规划算法。针对ＩＶＥＣＯ横梁的焊接,进行了机器人的轨迹规划研究,并进行了计算机仿真,该研究成果已应用于ＩＶＥＣＯ横梁焊接工作站系统。     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划

针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析,并在关节空间中运用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划,从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Matlab机器人工具箱和Labview编程软件进行了仿真与实验,完成了对机器人末端空间直线轨迹规划的任务。     

冗余度机器人具有最小关节力矩的关节轨迹规划

对冗余度机器人最小关节力矩的关节轨迹规划进行了研究，提出了一种具有变系数复合指标的关节轨迹规划方法。该方法利用关节力矩和关节加速度构成一总目标函数，并由变系数根据耐要自动地调整关节加速度项对总目标函数的影响程度，从而既降低了关节力矩的最大值又不使其平均值增加过多，提高了算法的全局稳定性。最后，本文还给出了一个平面３Ｒ机器人的仿真实例。     

机器人在焊接相贯线时的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于工作空间焊接机器人无碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法。该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法。借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题。     

智能车大角度弯道转向曲率连续的轨迹规划方法

为了使智能车能够顺利地在大角度弯道上行驶,提出一种新的曲率连续的无碰轨迹规划方法。该轨迹规划方法基于β样条曲线,利用β样条曲线的凸多边形属性,考虑避碰约束、曲率约束、转向速度约束以及状态约束等非完整约束条件对运动轨迹规划的影响,生成一条曲率连续的无碰行驶轨迹。实车试验结果表明,提出的方法比传统方法更加有效可行,规划的轨迹曲率连续,且能够使得车辆顺畅地进行循迹行驶。     

智能车运动轨迹规划中的关键技术研究现状

智能车行驶过程中的运动轨迹规划方法是智能车辆技术研究的重要组成部分。给出了运动轨迹规划方法研究的主要内容,讨论了该方法涉及的关键技术:轨迹曲率连续技术,轨迹动态规划技术和轨迹优化技术,并分析了各种技术的优点和不足之处。最后,在总结全文的基础上对运动轨迹规划方法今后的发展方向做出了展望。     

Toward autonomous mining: design and development of an unmanned electric shovel via point cloud-based optimal trajectory planning

With the proposal of intelligent mines, unmanned mining has become a research hotspot in recent years. In the field of autonomous excavation, environmental perception and excavation trajectory planning are two key issues because they have considerable influences on operation performance. In this study, an unmanned electric shovel (UES) is developed, and key robotization processes consisting of environment modeling and optimal excavation trajectory planning are presented. Initially, the point cloud of the material surface is collected and reconstructed by polynomial response surface (PRS) method. Then, by establishing the dynamical model of the UES, a point to point (PTP) excavation trajectory planning method is developed to improve both the mining efficiency and fill factor and to reduce the energy consumption. Based on optimal trajectory command, the UES performs autonomous excavation. The experimental results show that the proposed surface reconstruction method can accurately represent the material surface. On the basis of reconstructed surface, the PTP trajectory planning method rapidly obtains a reasonable mining trajectory with high fill factor and mining efficiency. Compared with the common excavation trajectory planning approaches, the proposed method tends to be more capable in terms of mining time and energy consumption, ensuring high-performance excavation of the UES in practical mining environment.     

一种适用于乒乓球机械臂的固定时间梯形加速度轨迹规划方法

针对当前常见的轨迹规划方法存在的电机利用率低、规划成功率较低的问题,提出了一种适用于乒乓球机械臂的固定时间梯形加速度轨迹规划方法。该轨迹规划方法具有连续的加速度和速度;与五次多项式规划相比,在相同的最大加速度、最大速度和Jerk值限制下,规划成功率从72.3%提高到93.7%。详细介绍了轨迹规划的方法,最后通过实验验证了算法的跟踪效果。     

基于轨迹规划的水下机械手电液控制系统研究

水下机械手是海洋油气开采及应急作业的重要装备,针对其作业特点,建立了机械手三维结构模型,分析了其运动学正逆解,研究了其末端执行器直线运动轨迹规划方法、电液系统模型及控制方法,以此为基础提出了基于轨迹规划的水下机械手电液控制方法。在Matlab／Simulink环境下建立了电液控制系统的仿真模型。     

利用切换策略实现冗余度机器人最小关节力矩的轨迹规划

对冗余度机器人最小关节力矩的轨迹规划问题进行了研究，提出一种新的轨迹规划方法——切换策略。该方法属于局部最优法，适用于机器人的在线控制，同时又具有良好的全局性能。     

一种基于微粒群优化算法的冗余机械手轨迹规划法

针对冗余机械手应用遗传算法(或免疫遗传算法)的轨迹规划所存在的不足，提出了基于微粒群优化算法的冗余机械手轨迹规划方法。利用此算法对寻优过程进行仿真研究，所得结果令人满意，与遗传算法相比，微粒群算法简单、容易，且收敛速度快。此方法能够有效地进行机械手轨迹规划，从而能够为充分发挥冗余度的作用为改善机械手运动提供新的思路。     

合作机器人轨迹规划及实验研究

为实现合作机器人(Cobot)的虚拟轨迹控制,提出了基于操作力的轨迹规划方法;根据操作力、期望轨迹和Cobot末端当前位置,对Cobot进行了轨迹规划,建立了Cobot的轨迹规划模型,并对Cobot跟踪直线和圆弧轨迹进行了实验研究。结果表明,基于操作力的轨迹规划方法能在人机合作的条件下使Cobot跟踪期望轨迹,且操作力的大小不影响Cobot的运动轨迹,Cobot的运动速度随着操作力的增加而增大,符合人机合作要求。基于操作力的轨迹规划模型可应用于外科手术、物料搬运和零件装配的人机合作机器人中。