基于Java 3D的空间机器人运动仿真系统

重点阐述了空间机器人仿真系统的体系结构、空间机器人运动分析与仿真建模、机器人避碰原则、空间机器人碰撞检测与避碰的实现、空间机器人仿真系统基于Java 3D的实现.     

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。     

空间机器人的建模及仿真

空间机器人在未来的太空探索中将代替宇航员从事空间作业，而空间机器人在计算机上的寞及仿真是设计及研制中的重要组成部分，此文详细讨论了空间机器人的建模方法，包括建立几何模型和运动学模型，文中第３节介绍了哈尔滨工业大学研制的空间机器人仿真系统的各组成部分及所完成的功能，并在第４节中给出了实验仿真结果，仿真结果表明该仿真系统具有可靠性，实时性。     

双臂自由飞行空间机器人地面实验平台系统设计

本文主要讨论在地面上模拟的空间微重力环境下能 够自主捕捉目标的双臂自由飞行空间机器人地面实验平台的系统设计方案．该系统由机器人 实验模型、视觉系统、通讯系统、主机系统、气浮平台及浮动目标六个子模块组成．本文首 先讨论系统各子模块的设计原则,其中重点讨论机器人实验模型设计,其次讨论基于层次递 减式控制系统结构,它由用户界面、策略控制及运动控制三个层次组成．最后讨论机器人本 体飞行运动控制算法和机械手臂操作控制算法．     

空间机器人操作任务可视化仿真研究

利用先进的可视化软件仿真空间机器人的复杂任务过程是进行空问机器人研究的重要途径.围绕空间机器人操作任务的可视化仿真,在分析空间机器人任务过程基础上,采用层次建模思想构建空间机器人几何模型.基于几何模型库的树状层次结构,以配置文件和动态链接库相结合的方式实现空间机器人特征功能,并通过动态数据分发管理、区域过滤、多频采样插值等方法实现仿真系统的数据交互与处理.最后利用Orbiter软件的OrbiterAPI进行二次开发,实现了空间机器人任务过程的可视化仿真,真实度高,仿真效果好.研究成果可扩展应用到其它新型航天器系统的可视化仿真.     

机器人运动控制仿真系统研究与实现

机器人仿真是当前机器人研究领域中最新的研究方向之一,并引起了广泛的注意。本文介绍了进行仿真研究的意义,对国内外在机器人仿真的研究工作进行了综述,指出了各自的侧重点及不足之处,并详细地阐述了研究目标、系统实现原理及研究的未来前景。     

空间机器人的虚拟环境建模及其仿真

参考1997年11月日本发射成功的世界上第一颗机器人卫星ETS-VII,在Indigo2工作站上利用建模工具Alias和开发软件Performer开发了机器人卫星的三维虚拟环境模型及其仿真系统.该系统仿真主要完成以下操作:1.自动地释放折叠在一起的机器人手臂;2.对任务板上的螺栓进行拧紧和拧开;3.对任务板上的部件进行插拔操作(如计算机电路板等);4.捕捉目标卫星;5.捕捉浮游的球形目标.初步取得了较好的仿真效果.     

机器人仿真赛策略设计与平台改进

本文详细介绍参加2010中国机器人大赛暨RoboCup公开赛中微软机器人仿真项目的比赛方案,总结各个项目的优势技术和存在的不足之处,同时对比和其他参赛队伍的差距,针对具体平台提出建议。     

自由飞行空间机器人的关节驱动力矩递失算法及其仿真

由于空间特有的微重力环境和卫星本体重心不固定,机械手和卫星本体之间存在运动学和动力学耦合作用,已有针对地面机器人提出的计算关节力矩的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅｒ法和地面机器人的控制策略不能直接应用于自由飞行空间机器人（ＦＦＳＲ）的研究报告。文中首先分析了ＦＦＳＲ的速度和加速度关系,在此基础上建立了计算ＦＦＳＲ机械手各链杆的速度和加速度的递推公式;其次基于已有的针对地面机器人提出的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｅｕｌｅ     

基于URWPGSim仿真平台的机器人教学探索

基于URWPGSim仿真平台的机器人教学定位本科高等教育创新型人才培养体系建设,依托自开发水中机器人URWPGSim仿真教学项目,阐述在创新实践教学和机器人竞赛的牵引下,如何引导学员学习并实践仿真实验、开发并实现仿真项目,形成不断循环、充满活力的实验环境,培养学员工程实践能力、科研创新能力和综合应用能力,对学员创新能力培养具有重要的意义和作用。     

工业机器人遥操作系统的空间映射与控制策略

针对工业机器人遥操作系统中存在的主从机器人工作空间差异以及运动控制精度与安全问题,提出了一种工作空间映射算法与位置—速度混合控制策略。首先,将遥操作划分为自由运动和交互两个阶段,在自由运动阶段采用映射算法使主从机器人的工作空间高度覆盖,使主机器人可操控的从机器人运动范围最大化。进一步,在交互阶段设计了一种位置—速度混合控制策略对工业机器人的运动进行准确的控制,使主从机器人的实际位置轨迹准确的跟随,并进一步引入反馈引导力以实现安全的控制。最后在Touch-ABB IRB120主从机器人遥操作实验平台上对所提控制方法进行验证,实验结果表明该方法使得主从机器人运动范围在高度覆盖的同时可以保证遥操作控制的精度。     

空间机器人遥操作预测仿真系统研究

针对通讯信号在天地传输过程中产生的较大时延导致对空间机器人的遥操作产生巨大困难,提出了通过虚拟现实技术对遥操作结果进行预测仿真.以规避传输时延影响的方法,并通过虚拟夹具技术降低操作复杂度;通过基于时间戳的修正策略以确保预测结果的准确性;针对具体任务环境提出了九点碰撞检测算法以提高系统运行效率.进行了多次与实物相结合的实验,实验结果表明,该系统运行快速、预测准确,可以有效地规避大时延天地传输带来的弊端,帮助地面操作员完成空间机器人的遥操作.     

基于神经网络的自由漂浮空间机器人关节空间鲁棒跟踪控制

针对存在不确定性以及干扰的自由漂浮空间机器人关节空间轨迹跟踪问题,提出了一种基于鲁棒控制思想的神经网络鲁棒控制方法.对于控制器中由系统惯性参数不确定性引起的非线性不确定项,利用径向基函数(RBF)神经网络进行逼近,并且利用鲁棒控制器使系统镇定并保证从干扰到跟踪误差的增益小于或等于给定的指标.最后,对本文提出的控制方案进...     

考虑空间系绳释放特性的空间绳系机器人协调耦合控制

针对空间绳系机器人的轨迹跟踪控制问题,提出考虑系绳释放特性的跟踪轨迹协调控制方法.该方法考虑系绳释放的动力学特性,在最优轨迹规划过程中将系绳释放速度作为一个规划量,将系绳释放机构的转矩作为一个控制输入,结合操作机器人上推力器控制输入设计协调耦合位姿控制器.该方法的优点是控制输入易于施加,可工程实现系绳协调控制.仿真结果表明,操作机器人能精确跟踪最优轨迹,末端误差为±0.1 m,且能有效跟踪期望姿态,精度在±0.2°.     

基于运动控制卡的机器人智能切割系统

本文介绍了基于运动控制卡的机器人智能切割系统的软硬件设计。该机器人具有四个自由度,采用三轴联动的工作方式,第三轴可与选定的两轴的运动轨迹保持正切。实验表明该机器人切割系统工作稳定,满足玻璃切割等行业的加工要求。     

基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统设计

为了减小智能探测机器人运动轨迹误差,实现精准控制,提高智能探测机器人运动控制效率,设计基于大数据聚类的智能探测机器人运动控制系统;采用TMS320LF2407A主控芯片,集成650 V功率管,在电感电流断续模式下工作,提供系统驱动能量,设置光电耦合器,处理控制信号发射,调整控制电路内部电流关系;选用6ES7214-1AG40-0XB0控制器以及信号和通信模块扩展,控制机器人运动轨迹,结合内部驱动装置,整合运动数据信息进行存储,实现运动控制系统硬件结构设计;通过调节程序开始数据,结合内部脉冲数据,构建软件平台管理模块,获取机器人运动轨迹数据;采用大数据聚类技术,建立控制系统大数据分布结构模型,模拟非线性时变LFM控制信号,提取特征并聚类运动轨迹数据,获取精准运动轨迹数据,减少运动轨迹偏差程度,完成运动控制系统软件设计;实验结果表明,基于大数据聚类的运动控制系统的运动轨迹误差较小,能够有效实现精准控制,提高运动控制效率.     

自由漂浮空间机器人轨迹跟踪的模型预测控制

针对传统控制方法难以解决自由漂浮空间机器人(free-floating space robot, FFSR)轨迹跟踪过程中的各类约束的问题,采用模型预测控制对自由漂浮空间机器人的轨迹跟踪问题进行了研究.在自由漂浮空间机器人拉格朗日动力学模型的基础上,建立了系统伪线性化的扩展状态空间模型;在给定系统的性能指标和各类约束的情况下,基于拉盖尔模型设计相应的离散模型预测控制器,并证明控制器的稳定性,控制器中引入任务空间滑模变量实现了对末端期望位置和期望速度的同时跟踪;以平面二杆自由漂浮空间机器人为例,对无约束末端轨迹跟踪和有约束末端轨迹跟踪两种情况进行对比仿真验证.仿真结果表明,该模型预测控制器不仅可以实现对末端期望轨迹的有效跟踪,还能满足各类约束.     

Balance recovery control for biped robot based on reaction null space method

A biped walking robot should be able to keep balance even in the presence of disturbing forces.This paper presents a step strategy concept of biped walking robot that is stabilized by using reaction null space method.The called "step strategy" can be modeled by means of the reaction null space method that introduced earlier to tackle dynamic interaction problems of free-floating robots,or moving base robots in general.6-DOF biped robot model simulations are used to confirm the validity.     

Balance recovery control for biped robot based on reaction null space method

A biped walking robot should be able to keep balance even in the presence of disturbing forces. This paper presents a step strategy concept of biped walking robot that is stabilized by using reaction null space method. The called ＂step strategy＂ can be modeled by means of the reaction null space method that introduced earlier to tackle dynamic interaction problems of free-floating robots, or moving base robots in general. 6-DOF biped robot model simulations are used to confirm the validity.