基于关节驱动力矩的自由飞行空间机器人捕捉目标控制算法

本文研究了自由飞行空间机器人(FFSR)关节驱动力 矩的求解算法及在其基础上的捕捉目标控制算法．首先,建立了计算FFSR关节驱动力矩的求 解算法;其次结合基于广义雅可比矩阵的分解运动速度控制法提出了一种捕捉目标的力矩控 制算法;最后,计算机仿真验证了本文提出算法的有效性．     

农田信息采集机器人机构设计与奇异性分析

提出一种四轮并联机构的新型农田信息采集机器人．结构和越障原理分析结果表明,该机器人具有较 强的地形适应能力．为了研究机器人的奇异位形,根据雅可比矩阵的定义和D-H 矩阵法直接求出雅可比矩阵的解析 表达．根据机构的奇异性分类,利用动力学分析软件ADAMS 仿真得到了各奇异位形的精确位置和运动特点,与理 论分析相一致．根据以上分析设计的机器人物理样机能有效避免奇异位形．     

基于Robotics Toolbox的机器人分步速度控制仿真研究

分步速度控制方法是利用雅可比矩阵计算关节速度以得到预定的笛卡尔速度。文章首先介绍了分步速度控制方法,然后在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了平面3R机器人,最后编写M文件对该机器人进行了分步速度控制仿真。通过仿真,得到了机器人各个关节的运动与时间的关系,实现了预定的目标,进而验证了分步速度控制方法的正确性和可行性。     

关节式带电清扫机器人的绝缘性及安全性设计

关节式带电清扫机器人（简称“HVCR II”）是一种遥操作机器人,用于330kV变电所高压设备外绝缘瓷瓶的带电清扫．本文介绍了其在绝缘性和安全性设计上的一些研究工作,包括绝缘结构设计、绝缘操作方式、控制系统以及泄漏电流实时监测及报警系统的设计．工频耐压试验和模拟带电清扫试验表明,关节式带电清扫机器人有良好的绝缘性能,并具备了明朗的应用前景．     

双足机器人避开奇异位姿补偿研究

奇异位姿将引起双足机器人跌倒导致行走失败,避开奇异位姿是机器人行走控制研究的重点之一。主要研究了雅可比矩阵行列式为零或趋近零时的奇异位姿问题,通过传感器检测关节角数据进行补偿,可以避开雅可比矩阵奇异时机器人的奇异位姿,得到优化的关节角时间序列,即得到机器人的行走模式。三维仿真实验分析表明:关节角补偿方法能够避开奇异位姿,较真实地仿真出双足机器人的行走动作,将此行走模式发送到下位机,可以用来控制实际机器人,以使双足机器人成功实现步行运动。     

双臂搬运机器人反应式导航控制系统设计

为增强双臂搬运机器人在作业任务过程中的行进避障能力,使其运动行为得到连续有效控制,设计双臂搬运机器人的反应式导航控制系统。根据单片机与电机电路的连接形式,选择合适的ARM微处理器元件与PIC单片机结构,再联合HN-9移动平台、智能导航平台、ROS操作平台,完善反应式导航子模块的运行能力,实现控制系统的硬件单元设计。求取绝对位姿向量、相对位姿向量的计算结果,以此作为自变量系数,确定速度雅可比指标,并推断得出动力学递推表达式,完成对双臂搬运机器人的协调控制,联合相关硬件应用结构,实现双臂搬运机器人反应式导航控制系统的设计。对比实验结果：反应式导航控制系统可使机器人准确躲避行进障碍物,且躲避过程中机器人完成作业任务的能力不会受到影响,符合连续有效控制机器人搬运行为的实际应用需求。     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

机器人自动化上下料应用设计

本文主要针对机器人在摩托车车架弯管线的应用设计,介绍自动化上下料的设计方式、项目应用过程以及自动化工作站在生产中的优势。     

数控机床上下料机器人运动控制轨迹优化研究

运动轨迹优化是工业机器人研究的一个重要领域.七段S型曲线是从传统的梯形加减速算法基础上发展而来的,尽管S型速度曲线控制算法提高了加减速过程中的稳定性,使运动过程中的速度变化连续,有较好的平滑性,但其加加速度仍存在阶跃变化问题,导致加速度存在明显的拐点,容易造成机器人在运动过程中发生冲击或振动.在上述研究的基础上,将多项式速度曲线控制算法与S型速度曲线控制算法相结合,提出了一种改进的S型速度曲线控制算法,通过优化加加速度,使其速度、加速度连续变化,曲线平滑性更好.在新代机械手臂控制系统下,对改进后S型速度曲线控制算法进行试验,证明所提出的算法在加减速过程中能够获得更加平滑的速度和加速度.     

基于神经网络的机器人视觉伺服控制

视觉伺服可以应用于机器人初始定位自动导引、自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等控制系统中。传统的视觉伺服系统在运行时包括工作空间定位和动力学逆运算两个过程,需要实时计算视觉雅可比矩阵和机器人逆雅可比矩阵,计算量大,系统结构复杂。本文分析了基于图像的机器人视觉伺服的基本原理,使用BP神经网络来确定达到指定位姿所需要的关节角度,将视觉信息直接融入伺服过程,在保证伺服精度的情况下大大简化了控制算法。文中针对Puma560工业机器人的模型进行了仿真实验,结果验证了该方法的有效性。     

机器人DKP符号模型的计算机自动生成软件系统

本文系统地分析了系列 D-H 矩阵相乘运算过程中三角化简等化简运算的存在性及其运算化简规律.基于这些运算化简规律,以及系列 D-H 矩阵之间的递推关系,用 C 语言在微机上编制了操作手运动学正问题(DKP)及雅可比矩阵求解的符号模型自动生成软件.     

空间机器人连续运动轨迹控制建模和仿真研究

基于地面机器人常用的D-H 建模方法和空间机器人（SR）满足的动量守恒和角动量守恒原理,提出 了SR 连续运动轨迹控制建模算法．首先基于地面机器人雅可比矩阵的思想和D-H 法,建立了适用于空间机器人 的运动学模型;其次研究了空间机器人的广义雅可比矩阵计算及其连续运动轨迹控制的有效算法;最后通过计算 机仿真验证了所提出算法的有效性．本文基于D-H 方法的SR 概念模型和运动学模型可推广到包含旋转关节和平 移关节的树型结构链杆的任何SR．     

面向足式机器人的新型可调刚度柔性关节的设计及性能测试

为提高足式机器人的运动适应能力,为其设计了一款具有刚度连续调节功能的新型柔性旋转关节.通过研究杠杆机构输出刚度与传动比的对应关系,提出以变传动比杠杆机构作为核心部件进行可调刚度柔性关节的设计.文中对关节的结构以及关节驱动方式等进行了紧凑化设计,以满足足式机器人系统对体积及重量的要求.在设计中通过分析关节输出刚度系数与关节相关结构参数之间的关系,为关节输出刚度调节选择了较为敏感的参数调节范围,提高了刚度调节的灵敏性.在此基础上,通过开展机构运动学分析,确定了关节机构的理论刚度输出固有特性.关节样机测试表明,该调节机构能够实现关节输出刚度的调整和有效控制,该关节在结构设计以及功能方面均可以满足在足式机器人腿部结构中的应用需求.     

三自由度机器人机械关节设计

多自由度机器人机械关节的研究开发是机器人机械系统设计的重要课题之一,本文从结构设计角度介绍作者关于三自由度机械关系的几种结构原理并对其运动控制等问题加以分析论证。     

双足机器人逆运动学的模糊自适应算法

针对双足机器人逆运动学的数值解法中存在的雅可比矩阵奇异性和调节参数固定问题,提出了一种改 进的求解方法．运用微分运动方程的近似解避开雅可比矩阵求逆,利用能够减小跟踪误差的自适应模糊控制法,调 节自适应参数以使近似解任意逼近精确解,从而得到了精确性极高和强鲁棒性的模糊自适应算法．通过双足机器人 运动学的仿真分析,验证了该算法的有效性．而且整套算法的计算时间约为0.35 ms,可以用于实际双足机器人的实 时控制．     

弹性关节机器人的控制

本文综述了近年来国外关于弹性关节机器人控制的研究成果,重点介绍了基于奇异摄动模型的组合控制和反馈线性化控制以及自适应控制和学习控制等方法.最后讨论了弹性关节机器人运动方程的能控性、状态观测和弹性参数估计等问题.     

柔性关节机器人非线性解耦控制

本文提出了一种柔性关节机器人模型的非线性解耦控制规律，并给出了全局线性化系统的变换方程。     

双臂空间机器人姿态控制的再生核解法

对于双臂n自由度(n为正整数)空间机器人的姿态控制问题,在控制算法中,利用再生核替代传统的Fourier基函数,能克服Fourier变换不能用于局部分析的缺点,且对奇性敏感,求解稳定,并能提高控制精度,因此该文给出了一种基于再生核理论的最优控制算法．同时给出了双臂n自由度空间机器人广义雅可比矩阵的求导公式．该求导公式较以往的推导方法具有显式、易求的特点．在数值试验中,针对双臂三自由度空间机器人的模型进行了仿真,结果表明,利用文中提出的再生核解法解决双臂空间机器人的姿态控制问题是有效的。     

全数字式机器人控制系统的设计与实验研究

我们在实验室研制了一个针对直流电机驱动的关节式机器人的全数字式连续轨迹控制系统,并利用美国RHINO教学机器人的机械操作部分进行了实验研究,取得了比较满意的结果。本文主要介绍了这个系统的软硬件结构和工作原理,说明了实验方法并给出了实验结果,还讨论了控制系统的数字化所要考虑的些问题。