多臂机器人关节间的碰撞检测研究

将多臂机器人各运动关节简化为具有一定直径的圆柱体 ,通过计算两圆柱体中心线间最短距离来进行机器人的碰撞检测研究。在此过程中 ,首先通过总结提炼两空间线段间的相互位置关系 ,在进行解析 ,推导的基础上 ,提出了 8个有意义的解析几何推论 ,直接可得出两空间线段间的最短距离 ,然后根据得出的结果 ,设计了一个机器人运动关节间的碰撞检测算法。该算法程序设计简单 ,计算量小 ,能有效地满足实际应用需要。     

多臂机器人的碰撞动力学模型

讨论了多臂机器人的手臂在协调工作时发生碰撞的动力学问题．利用机器人动力学理论和经典碰撞理论，导出了这个过程中的动力学方程，所得方程易于通过计算机编程求解。本文的工作对机器人动力学研究具有较大的实用价值。     

电流反馈的机械臂碰撞检测研究

本文以机械臂碰撞检测为研究对象,提出了 一种基于电流变化速度的碰撞检测方法,弥补动力学模型理论电流的碰撞检测方法存在参数辨识过程复杂、对动力学模型精度要求高等缺点.试验发现在机械臂有碰撞的时候会产生电流突变,当电流变化速度大于给定的阈值时就判定有碰撞.通过大量试验发现电机不同转速下电流变化速度的阈值也不同,于是提出电机...     

基于碰撞检测的机器人运动仿真系统

介绍和分析了一种机器人机械手三维实时动画的仿真系统,通过OpenGL图形库进行开发,建立了机器人的三维运动学模型,进行了运动过程中的碰撞检测,实现了机器人运动的实时模拟。该系统具有友好的用户交互性、良好的开放性和通用性,可以极大地方便机器人的分析和研究。     

未知模型机器人的碰撞检测算法

针对工业机器人在模型未知情况下的碰撞检测问题,提出一种基于参数辨识和广义动量的新型碰撞检测算法.首先,通过整体辨识的方法,得到较为精准的机器人动力学模型.然后,基于动力学模型、电机反馈位置与驱动电流信号计算机器人运行过程中的动量偏差来观测碰撞力矩的大小和方向.通过等效为带通滤波器来分析调节观测器的参数,进一步对碰撞力矩...     

双机械臂碰撞检测算法研究

为保障双机械臂在公共活动空间的安全性,提出了一种准确高效的碰撞检测算法。采用球体和胶囊体包围盒简化机械臂模型,根据包围盒之间的相交情况判断是否发生碰撞。通过二次投影法实现快速检测,将包围盒投影为线段,若投影线段未重叠则包围盒未相交;若投影线段有重叠,则将问题进一步转化为空间点到点、点到线段、线段到线段的最短距离求解。通过仿真软件和实体机械臂实验平台对算法进行了分析,结果说明,该算法检测效率高,可直接植入机械臂控制器程序中,满足安全性需要。     

基于高阶扰动观测器的机器人碰撞检测算法

协作机器人在人机协作过程中有发生碰撞的可能,如果碰撞发生会对机器人或操作人员造成较大的伤害。为了提高机器人在协作过程中的安全性,提出了一种基于高阶扰动观测器的碰撞检测算法,提出的高阶扰动观测器比一阶扰动观测器具有更好的实时性和鲁棒性。在高阶扰动观测器给出的外力矩基础上提出了接触危险系数的碰撞阈值用于检测是否发生碰撞,通过数值仿真模型对高阶扰动观测器及碰撞检测阈值进行了仿真验证。最后在机器人上进行了碰撞检测实验,实验结果表明该碰撞检测算法具有良好的检测效果,能够实现碰撞的实时检测,提高了机器人的人机协作安全性。     

京剧机器人双臂碰撞检测的研究与实现

对京剧机器人双臂实时碰撞检测的方法进行了研究。首先,通过机器人运动学求出各关节坐标系间的变换矩阵,获得手臂各关节点在机器人基坐标系下的矢量坐标;然后,建立手臂的几何模型,通过几何法实时检测两手臂的最短距离Dmin,并与碰撞发生的临界距离dmax进行实时比较,当Dmin〈dmax时,系统发出暂停信号停止手臂运动;最后利用机器人AS语言,实现了最短距离算法和双臂的通讯,验证了双臂实时碰撞检测方法的可行性。     

一种基于包围盒技术的机械臂碰撞检测算法

为满足机械臂碰撞事件检测的速度和精度要求,结合遥操作临场感系统自身特点,提出了一种简化的包围盒碰撞检测算法.该包围盒技术摈弃以往采用单一层次包围盒的方法,综合运用了空间分解技术、降维技术、包围球技术和AABB包围盒技术,将整个虚拟场景的碰撞检测工作分解为几个复杂度不同的部分,并在各个部分中采用不同的包围盒算法.研究结果表明,这种根据检测对象的特点采用不同检测手段的方法避免了部分冗余的检测工作,提高了碰撞检测的效率.     

高速重载工业机器人臂机构研究

研究出一种新的机器人臂机构－－“并联放大”复合臂机构，介绍了其机构原理，结构设计及测试实验，实验表明：载荷25kg时，臂机构末端运动速度可达到10m/s，该臂机构具有高速运动及抗冲击振动的能力。     

面向关系的碰撞检测方法研究

碰撞检测和干涉校验一直是虚拟现实技术的难点，即如何在实现碰撞检测和干涉校验的完全性和唯一性的基础上，提高虚拟环境的渲染效率。提出了基于分类的动态图结构，详细阐明了这一结构的抽象类表示和实现方法。以CDG结构为基础，实现了一个虚拟加工环境，该环境能对用户输入的G代码进行实时加工模拟，预估计加工的过程和结果。实验证明，这一虚拟加工环境实现了碰撞检测、干涉校验和关联运动，并有很好的实时性，即使在Internet上进行渲染也有很高的渲染效率。     

基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞检测与避障

针对协作机械臂与未知环境安全交互问题,提出基于二分试探的平面冗余机械臂碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,基本思想为碰撞臂杆绕选定二分点旋转微小角位移,期间根据关节电流信息判断是否发生进一步碰撞,从而确定碰撞位置所处二分区间,以此迭代试探缩小碰撞位置估计误差至可接受范围。建立冗余机械臂碰撞臂杆以选定二分点为不动点的逆运动学模型,解决机械臂二分试探运动控制问题;通过简化改进二阶前馈外力观测器,建立基于关节电流的快速碰撞检测算法;根据碰撞位置与碰撞臂杆位姿信息,建立基于包络法的虚拟碰撞空间模型,以近似表征障碍物空间信息。仿真与实验结果表明,所提出的基于二分试探的碰撞位置检测与虚拟碰撞空间估计方法,可为主从任务转化闭环控制避障算法提供有效的障碍物信息,实现平面冗余机械臂安全避障,提高协作机械臂与环境交互安全性。     

基于逆滚动螺旋的机器人转动关节研究

提出了一种新型基于逆滚动螺旋的机器人转动关节包括单螺旋和双螺旋关节。它具有体积小,输出力矩大,结构紧凑等特点;并介绍了其工作原理,结构,分类和加工过程;进行了运动学、负载计算,滚珠接触分析,接触共振以及系统动态特性分析。     

基于网格包络的工业机器人仿真碰撞检测算法

为提高工业机器人在复杂作业环境下的碰撞检测效率,提出了一种网格包络的碰撞检测算法,以大量等尺寸的立方体网格来包络模型本身,并在网格内部建立网格子模型的AABB树结构。该算法在建模过程中将网格的空间坐标进行有序存储,在遍历阶段可快速搜索到相交的网格,之后遍历网格内部的树结构来进一步判断模型是否碰撞。该算法网格内部的子模型几何数据量远小于整体模型几何数据量,其网格内的检测速度远快于以整体模型建模的传统层次包围盒方法的检测速度。实验结果表明,在大型复杂模型碰撞检测仿真中,该算法在不同网格数量下的检测效率比传统的Solid算法的检测效率快数倍到数十倍。     

基于模糊控制的碰撞干涉检测优化算法

分析了现有几何干涉检测算法,在时间离散法的基础上提出了一个基于模糊逻辑控制的碰撞干涉检测优化算法。根据几何与运动因素的复杂性分析及其指标估计,建立了复杂形体的几何简化模型,引入时间间隔放大因子来动态调节检测时间片长度,并设计了时间间隔放大因子的模糊控制算法。最后,通过在数控弯管机仿真系统中的应用,验证了该算法的有效性。     

一种基于多CCD的碰撞检测新方法

针对由RX60和RX90机器人组成的联合作业系统,通过选择机器人基点的特征函数值作为阀值门限,在HSV颜色空间下直接对采集的彩色图像进行二值化处理,提取出目标机器人。提出了一种新的基于“层切”理论的碰撞检测算法,并在含有目标机器人的二值图像中运用该算法成功实现了对联合作业机器人系统的实时碰撞监测,为进行复杂三维物体间的实时碰撞检测作出了有益探索。     

虚拟环境中基于二级2D投影图的动态碰撞检测机制

一种良好的动态碰撞检测机制应该遵循实时性、用户透明性、用户空间认知度等准则。基于这些准则，提出了一种基于二级2D平面投影图的水平动态碰撞检测机制TMBHDCD，阐述了其具体实现及体系结构。二级平面投影图Free Space Map和Detail Projection Map在不同阶段提供化身的空间信息；该机制将碰撞检测处理分为碰撞判定、碰撞避免和路径修复三个阶段，提出动态障碍物碰撞预警域、碰撞互斥域及碰撞互斥带的概念，结合Detail Proiection Map进行碰撞判定、避免和修正。     

机器人捕获漂浮目标的碰撞研究

随着机器人应用领域的不断扩展,需要机器人能够捕获漂浮目标。由于漂浮目标在捕获过程中不可避免地会和机器人操作器发生碰撞,导致目标器发生较大的位姿偏移。对此,利用六自由度漂浮模拟装置,对捕获碰撞进行了研究,得到了机器人抓捕特定目标的规律,实现了提高捕获可靠性的目的。     

工业机器人仿真系统碰撞检测快速算法

根据6R机器人杆系的特有结构,提出了三角形包围法和端点矢量投影法来提高双机器人协调工作时连杆碰撞检测的效率。通过改进公共面法来进行几何元素的碰撞和干涉检测,给出了相关的数值仿真结果。