6-SPS并联机构位置正解的改进粒子群算法

对6-SPS并联机构的运动学正解进行研究,得出6-SPS并联机构运动学正解的数学模型为一个非线性方程组.将所得的非线性方程组转化为无约束优化问题,并使用粒子群算法对其求解.针对并联机构运动学正解问题的多解性,提出改进的共享适应度粒子群算法.最后,用一个实例证明该方法是行之有效的.     

基于粒子群算法的并联机器人运动学正解研究

并联机器人运动学正解问题由于涉及到求解非线性方程组问题而不易解决。在对粒子群算法研究的基础上,对其进行改进,以提高全局搜索能力。同时结合外点罚函数法,对并联机器人运动学正解问题重新进行建模,以便于使用粒子群算法进行求解。结合二者形成新的正解求解方法。最后使用该方法,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解。     

基于神经网络-牛顿混合算法的盾构机掘进位姿求解研究

为了解决盾构机推进系统运动学建模及正解求解困难等问题,采用简化等效模型法,构建了盾构机推进系统简化模型,将n-SPS的盾构并联推进系统简化为4-SPS的等效并联推进机构,并构建其运动学模型.根据建立的等效机构运动学模型,采用神经网络-牛顿混合算法求解盾构掘进位姿;利用神经网络的解域搜索功能,对初值进行预测并把预测结果代入牛顿迭代法进行计算求解,分析比较了单一神经网络预测值与BP神经网络-牛顿迭代混合算法计算结果的优劣性.研究发现,盾构机推进系统等效模型的建立可以大大简化运动学建模复杂度,而且利用混合算法求解运动学正解的求解精度更高,可以提高盾构机掘进位姿控制精度,从而提高掘进隧洞质量.     

基于遗传算法和神经网络的六自由度并联平台位置正解

位置正解是并联平台机构应用的基础。提出了用GA +BP混合算法求六自由度并联平台位置正解的方法。首先用改进的Newton Raphson法对数学迭代模型进行求解运算 ,将所得的输入输出数据组作为训练样本 ,再用GA+BP混合算法对该模型进行了精确求解 ,仿真研究表明GA +BP混合算法运算速度快、计算精度高 ,用于求解并联平台机构的位置正解是一种比较理想的方法。     

位移补偿BP神经网络的3-PPR并联机构的正解研究

针对3-PPR并联机构的正运动学问题,利用运动学逆解结果,结合Levenberg-Marquardt训练方法,先后采用BP神经网络和改进型BP神经网络完成了该机构位姿从关节变量空间到工作变量空间的非线性映射,从而求得其运动学正解。为进一步提高正解精度,提出一种位移补偿算法对BP神经网络进行优化。将所提方法应用于该机构,并利用MATLAB进行求解,结果显示经过2.17 ms的迭代计算,正解结果的精度由10-3级提高到10-6级,从而验证了该算法的有效性和正确性,实现了3-PPR并联机构位姿的高精度和实时性控制。     

并联机构位置正解的人工蜂群和牛顿组合算法

将智能优化算法与数值迭代方法有机组合,构造一种并联机构位置正解求解的通用算法——混合人工蜂群和Newton迭代(Hybrid artificial bee colony and Newton iteration,HABC-Newton)算法。将差分进化(Differential evolution,DE)算法融入人工蜂群(Artificial bee colony,ABC)算法,形成一种能快速收敛到问题近优解的混合人工蜂群(Hybrid ABC,HABC)算法,再以该近优解为初值,应用Newton-Шамарский迭代法求出高精度位置正解。以4自由度4-SPS-CU并联机构正运动学分析为例,阐述基于HABC-Newton算法的并联机构正运动学分析方法。为了验证算法的有效性和普适性,给出4-SPS-CU、3-RRR两种耦合并联机构位置正解的数值算例。结果表明,HABC-Newton算法能以较少计算开销求得并联机构的全部高精度位置正解。还比较了HABC-Newton、ABC、DE和粒子群算法求并联机构位置正解的性能,数值实验显示,HABC-Newton算法的精度、稳健性和计算效率高于对比算法。     

基于角度传感器的3-RSR并联机构位置分析

为实现包装线旋转装置的自动定位功能，提高3-RSR并联机构的位置分析的求解效率和求解方法的通用性，对其运动学算法展开系统的研究。首先对3-RSR并联机构的运动特性进行分析，基于机构的位置逆解和几何特征结合封闭解法建立约束方程，利用代数消元法将约束方程中的未知数消元，得到只含有一个未知数的一元高次约束方程；然后，在3-RSR并联机构的任意分支球副处添加2个方向相互垂直的角度传感器，基于旋转矩阵及约束方程构建含参数的求解模型；最后运用求解模型对3-RSR并联机构进行MATLAB算例仿真，求解得到了该机构的可视化编程结果和机构的运动学正解。算例仿真结果表明：在可视化求解结果中展现出来的3-RSR并联机构的位置正解方程组具有唯一解0.9125，且与实际设定位姿参数位型一致，从而确定唯一性。通过该位置分析方法可以有效正确求解机构的运动学正解，避免了正解存在多解的问题，有效解决包装线旋转装置的定位准确性。     

冗余机器人喷涂系统改进人工鱼群逆运动学求解算法

针对一种带有冗余自由度的船舶分段机器人喷涂系统逆运动学问题,使用改进Denavit-Hartenberg(DH)参数法建立了机器人系统的运动学模型。以位姿误差最小及关节行程最短为目标,构建了冗余机器人逆运动学问题优化模型,提出一种改进人工鱼群算法( IAFSA)对模型进行求解。IAFSA引入基于正态分布的视野范围及移动步长动态调整策略来改善解的精度并缩短计算时间,提高算法综合性能。与人工鱼群算法和混合改进人工鱼群算法进行了对比实验,实验结果表明IAFSA搜索能力强、收敛速度快、计算时间较短,逆解良好的精度和误差稳定性在SolidWorks Motion仿真中得到验证,体现了IAFSA算法在冗余机器人逆运动学求解问题中的有效性。     

基于连续蚁群算法的3-RPS并联机构正解

为了避免传统数值方法求解并联机构正解问题的弊端,提出了一种将并联机构正解问题转化为目标函数优化问题的求解方法。并联机构正解的核心问题是求解一组多元耦合非线性方程组,以此为依据建立了并联机构正解的目标函数优化模型,并提出了一种简单的连续蚁群算法来求解该优化模型。以求解3-RPS并联机构正解为例进行了仿真分析。结果表明,该算法具有良好的全局寻优功能,能够避免初始值和局部极小值对计算结果的影响,不用计算雅可比矩阵及其逆阵,且计算精度满足并联机构正解的要求。     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行研究。建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组。基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解。并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础。     

仿袋鼠机器人跳跃运动步态的运动学

提出了仿袋鼠跳跃机器人机构模型及运动学研究的方法。基于对袋鼠的运动结构及录像资料的研究,提出了仿袋鼠机器人单腿四杆跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地与腾空两个阶段的运动学方程, 进行了正运动学研究,给出了机器人在跳跃过程中的运动位姿及躯干质心的运动轨迹表达式,并利用雅可比矩阵建立了机器人躯干质心与关节之间的微分运动关系及速度分析方法。采用Matlab编程,结合实例对机器人进行了运动仿真运算,对结果进行了分析讨论,解释了袋鼠跳跃运动跃远度大而耗能低和运动稳健的运动机理。研究结果与录像观察和生物学实测研究结果相吻合,从而证明了这一仿生跳跃机构模型的可行性和仿生机构运动研究方法的有效性。     

仿生直立双足机器人的稳定性控制算法

仿生直立双足机器人共有7个旋转自由度,对其稳定性控制是保证双足机器人稳定行走和姿态变换的关键。传统方法中对仿生直立双足机器人的稳定性控制采用二自由度超外差控制方法,对直立双足机器人抓握和操控的运动规划效果不好。提出一种基于末端效应逆运动学分解的仿生直立双足机器人的稳定性控制算法,构建了仿生直立双足机器人运动学结构模型,采用末端效应逆运动学分解方法对机器人的运动学模型进行七自由度重构,在重构的运动学状态空间中实现仿生直立双足机器人稳定性控制,实现控制算法改进。仿真结果表明,采用该算法进行机器人稳定性控制,机器人行走过程中各个机构部件具有稳定运动学参量的输出,仿生双足机器人的控制机构参数仿真结果与理论值在一定的波动范围内相符,保证了机器人在行走和各种行为动作实施过程的姿态稳定性。     

仿袋鼠跳跃机器人正运动学分析

提出了袋鼠跳跃模型和机构运动学分析的方法，推导出了正运动学计算公式并给出实例计算，验证了该方法的正确性。结合正运动学计算结果，分析讨论了袋鼠跳跃的运动特性，为仿袋鼠机器人机构设计提供了理论基础。     

凸轮连杆组合机构驱动的四足仿生马机器人运动学建模与分析

提出了一种仿生马构型的四足步行机器人,以用于马术辅助治疗。其单腿系统利用凸轮连杆组合机构驱动。在论述该仿生马机器人结构与工作原理的基础上,进行了机器人的运动学建模与分析。利用环路矢量法建立各机构运动学方程,利用牛顿迭代法对非线性位移方程进行了求解。采用Matlab开发了求解机器人行走腿位移、速度、加速度运动的统一程序。通过实例计算,对采用电机等速驱动机器人产生的行走腿端点位移、加速度特性进行了分析。为后续优化机器人性能奠定了基础。     

仿袋鼠跳跃机器人运动和力传递性能研究

在仿袋鼠机器人机构模型的基础上,建立了跳跃过程着地阶段的运动学方程;通过关节空间与操作空间速度的变换关系,定义仿袋鼠机器人跳跃运动速度和力方向可操作度;以速度和力方向可操作度为性能指标,度量仿袋鼠跳跃机器人在操作空间中的运动和力传递性能,解释了袋鼠起跳瞬间小腿与地面垂直是为了保证有足够的运动和力传递的灵活性。     

3-RRRT并联机器人位置正解的快速解法

研究3-RRRT型并联机器人的运动学及正向求解方法.根据3-RRRT型并联机器人机构特点以及关节运动的取值范围,提出了以并联机器人支链中支杆的方向余弦和动平台绝对位置坐标为系统的广义坐标的方法,并详细地推导了3-RRRT型并联机器人运动学模型.提出了一种位置正解的数值求解方法,推导了位置正解迭代格式,并利用MATLAB进行了位置正解数值仿真,结果表明求解程序稳定、快速、有效.     

仿生连续体机器人的研究现状和展望

仿生连续体机器人是一种基于章鱼臂、象鼻等生物器官仿生的新型机器人,近年来正逐步成为一个新的研究热点.文中讨论了连续体机器人的运动机理和应用领域,从仿生设计、运动学、动力学与控制等方面详细介绍了其研究现状,指出了目前连续体机器人研究中存在的问题及有待深入研究的方向.     

腿型仿生跳跃机器人运动机理的研究综述

介绍了腿型仿生跳跃机器人研究的意义。主要围绕腿型跳跃机器人运动学和动力学仿生机理，讨论了跑跳动物运动仿生研究的主要问题，简述了跳跃机器人的两种研究方法。     

仿生机器蟹步行腿结构设计及运动学、动力学分析

仿生机器蟹是一种采用微型直流伺服电机驱动的仿生步行机器人，本文详细介绍了机器蟹步行腿设计及其运动学分析、动力学分析。在对仿生机器蟹运动学特性分析的基础上得出优化结构参数，并应用于实际系统设计。同时利用先进的动力学仿真软件建立了仿生机器蟹三维仿真模型，仿真结果验证了运动学和动力学数学建模的正确性，及结构设计的可行性。     

轮式移动宜人机器人可变刚度腰部机构设计

轮式移动宜人机器人是一个仿人机器人技术研究平台,它由正交轮式移动平台、腰部、双臂、躯干及头部组成。仿人机器人腰部的构成对其运动学、动力学性能起着重要的作用。分析了目前仿人机器人腰部机构存在的问题,提出了一种具有可变刚度特征的仿人机器人腰部设计方案。设计方案使仿人机器人具有良好的柔顺性,提高了机器人与人协作时的安全性、稳定性和抗干扰能力。着重分析了腰部机构的运动学、动力学以及可变刚度特性。