工业机器人逆运动学的奇异回避算法

针对工业机器人运动学反解过程中奇异位形的回避问题,基于阻尼最小二乘法,推导雅克比矩阵条件数的一个新的上界估计式,并在此基础上提出一种连续阻尼自适应调节方法,使得在运算量较小的条件下能有效的保证算法求解的稳定性。仿真和实验结果表明,与其他相关方法相比,该算法在奇异位形附近关节速度超调小,稳定性好。     

基于奇异值分解的ERA改进算法及模态定阶

研究了一种基于奇异值分解的ERA改进算法和模态定阶方法。在奇异值分解基础上,根据选定阶次在动态系统中所占比重,提出一种模态定阶指标——奇异值百分比,将该指标应用在改进后的特征系统算法中。首先,利用脉冲响应信号构造初始Hankel矩阵,对此矩阵进行奇异值分解生成去噪后的信号矩阵;其次,根据Cadzow算法重构Hankel矩阵;最后,利用奇异值指标确定模态阶次。通过仿真算例验证了改进后的特征系统实现算法具有良好的抗噪能力,利用定阶指标能有效确定模态阶次、剔除虚假模态,对于阻尼识别精度更高。应用该方法对某三厢车排气系统进行了模态参数识别,通过与LMS系统识别结果比较验证了方法的准确性。     

机器人位移逆解MATLAB实现与多值判别

文中对关节机器人位移逆解的多值选择问题进行了分析,选择位置逆解中排除运动范围外的结果,选用与上一解运动趋势相同的解。描述了回避球形手腕奇异位置的方法,实时考察手臂是否接近奇异状态,随后保持末端位姿,调整奇异位形关节的动作。给出了选择逆解和回避奇异位置的算法流程。     

一类非完整机械手的链式变换特性及其运动规划方法

针对一类非完整三关节机械手提出了规避链式逆变换奇异位形的运动规划方法。根据非完整机械手的结构特点分离出广义坐标向量中的自由变量,将其边界值作为控制输入中的待定系数进行求解。对于非完整机械手在链式逆变换过程中出现的奇异性问题,提出令链式空间中一条轨迹向关节空间映射有解的不等式约束条件,利用增加附加位形约束的方法来规避非完整机械手的链式逆变换奇异位形。仿真与实验结果证明了运动规划算法的可行性与有效性。     

冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划

在研究冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划以实现在空间机器人末端进行连续路径跟踪的过程中基座姿态无扰动。提出一种具有奇异鲁棒特性的反作用零空间算法以完成冗余空间机器人关节运动与基座姿态扰动的解耦控制,其克服了传统基于反作用零空间算法中的算法奇异问题,且结合奇异鲁棒逆以及变阻尼系数克服动力学奇异,进而得到奇异鲁棒的空间机器人基座姿态无扰动路径规划算法。建立基于MATLAB/Simulink的空间机器人数值仿真系统以验证所提出算法的实用性以及可靠性,仿真结果表明提出的算法具有可行性。     

基于奇异值分解的频响函数降噪方法

为了提高外场测试中频响函数的信噪比,提出了一种基于奇异值分解的频响函数降噪方法。该方法首先对脉冲响应函数在相空间内进行重构;然后对重构轨道矩阵进行奇异值分解达到降噪的目的。其中,降噪阶次通过奇异熵增量进行确定。采用GARTEUR飞机模型建立具有密集模态的仿真算例进行验证。结果表明,在噪声干扰较大时,该降噪方法能够显著改善模态参数的识别精度,尤其是阻尼的识别精度。     

基于区域分割的指纹奇异性检测及中心点计算

提出了一种基于区域分割的指纹奇异性检测以及中心点计算算法。该算法在对指纹奇异性分析的基础上,采用Gabor滤波、方差分析、图形二值化等分析手段,将指纹图样按不同的指纹脊线方向进行区域分割,根据合成图样每个元素邻域的灰阶变化次数以及相应的灰阶信息来检测指纹的奇异区。最后通过计算各奇异区质心的方法,实现指纹奇异点的定位,并进一步讨论了通过指纹奇异点计算指纹中心点的方法。实验结果表明,本算法可以有效实现不同类型指纹奇异性的检测及中心点的准确定位,算法简单,具有较好的鲁棒性。     

一种全方位移动机械手的可操作度分析

将机械手可操作度的概念推广到移动机械手，定义了广义可操作度。建立了基于全方位移动平台的移动机械手的广义运动学模型。在广义可操作度概念的基础上，分析了全方位移动平台对机械手奇异位姿、可操作度及方向可操作度的影响，并与受非完整约束的差分移动平台对机械手的相应影响进行了比较。     

参数不确定柔性机械手的神经滑模控制

通过重新定义系统的输出,将具有不确定性参数的柔性机械手系统分成输入输出子系统与零动态子系统。对输入输出子系统提出神经滑模控制策略,通过满足滑模可达条件对径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的权值进行在线修正,以逼近系统的非奇异终端滑模控制输入,该方法可有效消除抖振;重新定义的系统输出中的系数,通过将零动态子系统在稳定工作点附近的近似线性化来选取。仿真试验结果表明,该方法实现了柔性机械手点到点的准确控制,消除了柔性机械手末端的弹性振动。     

平底刀五轴端铣3D刀补中运动突变的检测算法

应用3D刀补功能进行五轴端铣加工时,如果某一点处的刀具半径补偿矢量出现奇异解,会导致直线轴控制点在该位置附近发生运动突变。为了准确检测出发生运动突变的位置,从而为进一步解决该类型突变问题提供前提条件,以平底刀为研究对象,在建立切触点与直线轴控制点空间映射关系的基础上,分析了3D刀补中加工奇异点产生的原因;针对奇异点、奇异点相邻点以及奇异区域边界三处会发生运动突变的位置,给出了基于计算刀轴法矢量夹角与观察刀轴姿态主导角符号的检测算法。仿真实验证明了该算法的正确性与有效性。     

机器人逆运动学的奇异鲁棒性算法

为了解决机器人逆运动学数值解法中的雅可比矩阵奇异性问题,提出了一种新的奇异处理算法。在阻尼最小二乘法的基础上,利用雅可比矩阵奇异值分解,构建了一个新的奇异性指标--第二条件数k2,弥补了条件数k对奇异性表示的不全面性,并通过实验验证了k2的实用性和准确性,继而基于k2提出了一种新的阻尼系数自适应调整方法,增强了逆解算法的奇异鲁棒性。实验及仿真结果验证了算法的有效性,即在奇异点附近求逆稳定,各关节运动连续平稳。     

基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态测量系统的姿态解算

提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点.利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线段间的相交矢量关系推导出了一种新的基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态解算模型.算法结合Rodrigues参数集切换理论避免了奇异性的发生,并给出了这种姿态解算方法的流程.仿真结果表明,与四元数算法相比,该算法在未损失计算精度的前提下,计算消耗时间减少了37.6％,实时性优于四元数法,并且避免了奇异性问题.     

3-RTT并联机器人奇异位形空间分析

采用基于机构瞬时运动分析的方法，建立了3—RTT并联机器人的奇异位形判别阵。分析了3—RTT机器人处于奇异位形时机构所满足的几何条件。编制了基于三维搜索算法的奇异位形空间分析程序，时实例进行搜索计算和分析，给出了3-RTT机器人的奇异位形空间的图形，并对其分布规律进行了分析。     

双稳态平面并联机构

以提高多自由度并联机构的运动性能为目标,探索柔顺双稳态机构在克服并联机构力奇异问题中的应用。提出一种双稳态凸轮柔顺机构,利用双稳态机构在非稳态位形的非零内力,为并联机构提供柔顺过驱动输入,利用柔顺过驱动输入消除并联机构在运动奇异和力奇异位形时的运动或操作力不确定性。以平面五杆2-DOF并联机构为例进行了机构工作空间分析、运动奇异位形分析、以及力奇异位形分析。计算结果证明采用提出的双稳态凸轮柔顺机构能实现该平面2-DOF机构奇异位形的控制。     

光学系统计算机辅助装调中的一种优化算法

如何快速、准确、稳定地确定失调量是光学系统计算机辅助装调技术的一个关键部分.本文首先进行数学建模,建立了失调量与引入像差的关系式,然后提出了求解失调量的伪逆及奇异值巩固逆算法,以解决直接按最小二乘法方程组求解所带来的数值不稳定性及解的不精确性问题.最后,利用本文所建立的数值分析模型,进行了模拟计算,计算结果表明,本文的计算方法是合理可行、有效的.     

Gough-Stewart并联机构奇异轨迹的性质识别

基于Gough-Stewart并联机构奇异轨迹的解析表达式，推导出了该并联机构在主截面上的奇异轨迹，并对此奇异轨迹的性质进行了识别。研究结果表明，Gough-Stewart并联机构在相互平行的主截面上的奇异轨迹总是一个二次多项式，包括四对相交直线、一条抛物线及双曲线束。对奇异的几何特性进行了研究。     

奇点分析单元法在断裂问题中的应用

将裂纹应力计算问题导向哈密顿体系，利用分离变量法及本征函数向量展开等方法，推导出裂纹尖端的尖力奇性解的计算公式。结合变分原理，提出一种解决应力奇性计算的奇点分析单元。将此分析单元与有限元法相结合，可以进行某些断裂力学或复合材料等应力奇性问题的计算及分析。数值计算结果表明，该方法具有精度同，使用十分方便、灵活等优点，是哈密顿体系优越性的一次具体体现。     

基于改进蚁群算法的Stewart平台奇异性分析

针对Stewart平台的奇异性分析,以雅可比矩阵行列式为目标函数,将奇异性分析问题转化为在并联机构可达工作空间内的连续优化问题。通过对基本蚁群算法中的全局搜索、局部搜索以及信息素更新规则等环节进行有效的调整,构成了更加适用于连续优化问题求解的改进蚁群算法。采用该算法进行了Stewart平台的奇异性分析,结果证实了改进蚁群算法具有较好的全局优化能力和较快的收敛速度,从而为解决并联机构奇异性分析这一类问题提供了有价值的参考。     

一种新型3-RPR并联机构及其运动学分析

提出了一种能实现沿Y、Z轴平移和绕X轴转动的3-RPR型三自由度并联机构,运用螺旋理论分析了该并联机构实现二维平移和一维转动的机构学原理,计算了机构自由度,进行了驱动输入选取与论证,并进行了奇异分析,提出了减少奇异的参数设计条件,运用多体系统运动学理论建立了运动学模型,研究了运动学正反求解,并进行了数值仿真验证,最后分析了机构的工作空间。该并联机构是一种支链完全相同的半对称并联机构,结构较为简单,是对2T1R并联机构的重要补充,可应用于工业装配机器人、姿态调节器、并联机床、工作台等领域。