智能化水下机械手的研究

水下机械手的研究和设计对水下机器人的应用和发展具有重要的影响,而智能化水下机械手要具有自主路径规划和目标类型判断的功能.文中首先简要叙述了水下机械手的发展现状和存在问题,然后通过分析抓取任务及环境信息的获取,设计了系统的硬件结构和软件组成.接着通过对水下机械手进行数学建模,阐述了抓取操作的工作原理,并给出了一个抓取过程的实例曲线.     

面向水下阀门开闭的水下机械手轨迹规划仿真

为了实现水下机械手自主旋转水下阀门自动控制优化设计,研究了水下机械手的轨迹规划.水下机械手自主旋转水下阀门过程分为接近、旋转两部分.在机械手接近阀门的规划轨迹中,引入梯度投影法(GPM)优化关节角,并提出了一种新的配置GPM优化因子方案;在机械手旋转启闭阀门轨迹规划中,使用五次多项式完成关节空间轨迹优化并形成末端的圆形轨迹,结合几何法和欧拉角法求解运动学逆解;在Matlab中完成仿真,证明了GPM比加权最小范数法更好的关节角优化效果,实现较高的末端轨迹精度;验证了圆形轨迹和逆运动学理论的合理性.     

六自由度机械手三维可视化仿真研究

针对Reniovo型六自由度机械手的特定构型,分析了机械手的基本结构,用D-H方法建立了其运动学模型,并推导了基于解析法的机械手正、逆运动学求解方法,针对运动学逆解,推导了基于多解自动寻优的方法,提高了机械手的可行工作空间和避碰能力,最终在运动学求解基础上设计了机械手的运动轨迹规划算法。此外,利用3ds Max进行机械手三维建模,并利用Open Gl技术实现机械手三维运动显示,以三维可视化仿真的方式对机械手的逆解及轨迹规划算法进行了仿真验证,仿真结果显示仿真机械手可以准确执行预期轨迹并达到预定的位姿,证明了上述的仿真方法对于研究机械手工作原理、工作空间及进行碰撞检测都具有参考意义。     

滑动控制理论在机器人运动轨迹控制中的应用

本文提供了滑动控制理论在机械手运动轨迹控制中的最新研究成果,对具有线性插入的滑动控制方法的实际应用进行了有意义的研究和探索.实验结果表明,滑动控制方法对机械手运动轨迹的控制有较强的实际意义.     

基于解析法和遗传算法的机械手运动学逆解

研究优化机械手轨迹规划问题,机械手运动时要具有稳定性避障性能。针对平面3自由度冗余机械手优化控制问题,建立机械手的结构模型。提出用解析法和遗传算法相结合满足具有计算量小和适应性强的特点。在给定机械手末端执行器的运动轨迹,按着机械手冗余自由度,运动轨迹上每个点对应的关节角有无穷多个解。而通过算法可以找到一组最优的关节角,可得到优化机械手运动过程中柔顺性和避障点。仿真结果表明,该算法可以快速收敛到全局最优解,可用于计算冗余机械手运动学逆解,并可实现机器人的轨迹规划和避障优化控制。     

六自由度机械手三维运动仿真研究

以六自由度机械手三维运动仿真为背景,介绍了利用OpenGL实现机械手运动仿真的有效方法,重点分析了机械手运动学模型的构建以及运动轨迹规划的实现。对于一般的机械手运动仿真系统,该实例具有一般普遍性。     

基于模糊推理水下作业系统运动控制研究

水下作业系统是运动学冗余系统.本文将模糊推理方法融入基于任务优先运动学控制算法,对系统载体与机械手进行协调运动分配,同时对系统多个任务进行优化.通过带有3自由度水下机械手的水下作业系统进行算例仿真研究,说明运动控制算法的有效性,     

基于事件相关电位的水下机械手脑电波控制

为了解放水下机械手操作人员的双手,本文将脑-机接口(BCI)技术应用到水下机器人作业中,通过解析脑电信号并将其映射为具体指令从而控制机械手.现有的脑电波控制机械手方法在实时性、准确性方面无法满足实际的水下作业要求,提出了基于视觉诱发模式的ERP(事件相关电位)脑电信号来控制水下机械手的策略.通过融合脑电波控制与水下机械手作业的各自特点和优化ERP视觉诱发界面,使操作人员能够快速地完成给定任务.8位被试被邀请在建立的实验平台上进行控制实验,最终得到的辨识操作人员意图平均准确率、系统信息传输率与完成任务平均控制时间分别为91.5%、27.7 bits/min与90.1 s.与同类系统相比,本文所提控制策略系统性能更好,且作业效率满足实际作业要求.     

基于部分可观马氏决策的AUV全局路径规划

自治式水下机器人在复杂海洋环境航行时要求寻找一条从给定起始点到终止点的较优的运动路径,安全、无碰撞地绕过所有的障碍物.提出了一种基于部分可观察马尔可夫决策过程,并结合预测障碍物运动的全局路径规划新方法; 给出了部分可观马尔可夫决策的数学模型;建立了树状的分层部分可观马尔可夫决策模型,并在路径规划中应用;提出了短期预测和长期预测两种针对水下障碍物运动轨迹预测的方法;最后通过仿真实验对AUV的全局路径规划能力进行了仿真验证,为今后的实艇试验打下了很好的基础.     

缆控水下机器人两型机械手的研制

本文介绍了我国自行研制的水下６００ｍ作业型缆控水下机器人的两型水下机械的主要技术性能及特点，笔者针对水下机器人的工作环境其工作特点，重点阐述了两型水机械手的设计，研制中的若干技术问题，并对水下机械手的设计观点和方法作了一些新的探索和尝试。