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.     

等臂多关节型机器人逆向运动的求解

本文针对我校自行研制的等臂五自由度多关节型教学机器人，提出了一种几何解析的方法，以解决机器人运动逆解的简单算法，提高了运算速度。     

一种适用于虚拟数控机床的碰撞检测算法

虚拟数控机床碰撞检测系统是对实际加工中刀具的快速定位、刀具与加工环境设备的碰撞以及对NC程序编写错误导致的碰撞进行检测,从而避免刀具的损坏及设备事故的发生。在分析了FDH包围盒和AABB包围盒等的优缺点之后,提出了一种适用于数控系统设备模型的碰撞检测方法,即对设备模型的包围盒进行预处理、包围盒分割并逐步求精的方法。降低了算法的复杂度,提高了数控加工中碰撞检测的效率。     

一种基于物理造型的球体弹性碰撞模拟算法

虚拟环境是一种逼真的视、听、觉一体化的计算机生成环境 ,虚物实化的目标是不仅要使虚拟环境下的虚拟物体在外观上有逼真感 ,而且在行为 (运动与变形 )上符合物理学规律。本文从较简单的弹性小球的平面碰撞入手 ,建立了一种解决纯弹性碰撞问题的实践方法 ,实现了虚物实化的目标。该算法对于物理造型的进一步研究有一定的理论价值和实用意义。     

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。     

复杂装置环境侧装装校系统碰撞检测

分析了复杂装置环境侧装系统所装校的在线可替换单元装校过程的特殊性,建立了基于区域划分的侧装系统的方向包围盒,运用包围盒的闵可夫斯基和基础上的分离轴优化组合理论与碰撞的局部性原理,构建了一种动态的方向包围盒层次树检测方法,经过我国大型高功率激光装置侧装系统的装校仿真实践,结果表明适合我国装置特点及国情的实时连续检测方法高效可靠。     

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。     

Collision detection in the robot simulation system SMART

All over the world there exist several simulation systems, of varying degrees of sophistication, for robot working cells. These systems can also perform respective operations for the analysis of situations in the robot work cell, such as output of the actual parameters of all joints of the robot, graphic/display options and collision detection algorithms. A systematic analysis of existing robot simulation systems showed that only a very few of them are able to perform a collision test. Although, in the field of computational geometry and computer algebra, there exist several approaches for doing collision checks, most of them seem to be not at a stage at which they can be really implemented or efficiently used. In this paper we describe algorithms for static and dynamic collision detection, and its implementations in the frame of the robot simulation system SMART.