基于动态碰撞时间预测的机器人区域射门算法

为提高机器人足球比赛中射门成功率,提出一种基于动态碰撞时间预测的区域射门算法.该算法根据实时预测的射门机器人与球发生碰撞的时间计算、调整机器人左右轮速,实现了机器人走曲线和走直线的平滑过渡.实验仿真结果表明,该方法在快速动态环境下的射门成功率明显提高.     

焊接机器人在三维空间的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于欧式空间焊接机器人碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法．该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法．借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题．     

基于几何算法的静态环境中移动机器人路径规划的研究

基于Pioneer Ⅱ DXE移动机器人，旨在解决静态环境中移动机器人与障碍物发生碰撞的可能性判断和避开障碍的路径规划。提出了采用几何计算的方法判断机器人和障碍物之间发生碰撞的条件，将基本避开理论和几何算法有机结合起来，获得切线最短路径，提高机器人避开障碍的效率，并通过仿真实验验证该算法的正确性和可行性。     

基于D＿Star算法的巡检机器人路径规划优化研究

随着施工现场巡检机器人的广泛运用,由巡检机器人与工作空间碰撞造成的问题是导致建筑施工场地产生安全风险的重要因素.避免或减少巡检机器人的空间碰撞问题对降低施工场地的安全风险具有十分重要的意义.论文在施工场地工作空间类型分析和巡检机器人对施工活动的干扰权重分析的基础上,开展了D_Star算法优化研究,提出了一种基于D_Star算法的路径规划优化方法,利用D_Star算法获得了机器人完成位移任务的最优路径并与Bug2算法的模拟实验结果进行了分析比较.研究结果表明:D_Star算法在运算速度和复杂环境的适应程度均优于Bug2算法.D_Star算法计算的最优路径充分考虑了巡检机器人在无法避免与工作空间产生碰撞时对施工活动的干扰,降低了干扰程度,从而也降低了可能发生空间碰撞事故的概率和安全风险,对提高施工场地的安全管理水平和效率具有实际应用价值.     

基于混合包围体层次树的机器人碰撞检测试验

为解决喷涂、焊接、装配等工业现场中能快速检测出机器人与周边环境是否发生碰撞,提出一种适用于铰接模型机器人的碰撞检测算法——混合包围体层次树算法。该算法利用了不同包围体所具有的优势:由OBB包围机器人连杆时更紧凑和以OBB为基元构建球包围体时计算简化和耗时少。该算法采用由顶层、中间层和底层3层结构构成的包围体层次树技术。如果包围体层次树中父节点包围体不存在碰撞,则无须对子节点包围体进行碰撞检测,且顶层与中间层采用二叉树结构来存储数据,以此加快碰撞检测速度。而且该算法可以随着机器人实际运动时各连杆间相对位置的变化而动态更新,以此适应机器人的碰撞检测。通过开发OpenGL上位机控制软件和搭建Parker控制器等构建的机器人实体实验平台验证所提出的碰撞检测算法的有效性。     

CRT工业机器人控制代码的碰撞检测

以降低碰撞检测的复杂程度为指导原则,从CRT工业机器人的运动特点出发,提出了基于最大运动空间分层索引模型的碰撞检测方法。结果表明,该方法将CRT工业机器人运动过程中的三维碰撞问题有效地简化为判断平面上一点与一封闭轮廓曲线之间位置关系的二维问题,具有算法简单、检测速度快和检测碰撞点准确等特点。通过实际开发系统实例的运行,证明了方法是正确和有效的。     

CRT工业机器人控制代码的碰撞检测

以降低碰撞检测的复杂程度为指导原则,从CRT工业机器人的运动特点出发,提出了基于最大运动空间分层索引模型的碰撞检测方法。结果表明,该方法将CRT工业机器人运动过程中的三维碰撞问题有效地简化为判断平面上一点与一封闭轮廓曲线之间位置关系的二维问题,具有算法简单、检测速度快和检测碰撞点准确等特点。通过实际开发系统实例的运行,证明了方法是正确和有效的。     

基于光流的非结构化环境中移动机器人避障方法

为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒性.然后,使用光流散度来计算相碰撞时间(time-to-contact,TTC),并利用TTC构建障碍地图.设计的航向决策算法能在机器人与障碍物发生碰撞危险时,为机器人选择最优的前进方向.对提出的避障方法进行了仿真及物理实验,实验结果表明:利用该避障方法可以实现移动机器人在复杂非结构化环境中无碰撞地行走.     

一种柔性机器人系统建模方法

目的提出一种更实用的柔性机器人系统建模方法,方法采用改进的人工神经网络（ANN）的算法与结构,在建模过程所用数据全部取自一个运动中的非常柔软的铜质弹性杆,这个弹性杆被固定在一个FANUCS-300型机器人操作机的终端上,结果理论分析与实验结果表明这个建模方法更适合于具有快变动力学特性的柔性系统,与已有的建模方法相比,它更精确和更适合于实时应用,结论这种建模方法适合于具有快变特性的柔性机器人系统的建模。     

基于概率地图的工业机器人路径搜索优化算法

为解决机器人在装配、焊接、喷涂等工业生产中的路径规划调试时间长、效率低等问题,提出一种新的基于概率地图的路径搜索优化算法。该算法首先利用混合包围体层次树碰撞检测算法的优势,在每两个采样位姿点间选出无碰撞的局部路径;然后,在获取始末点位姿信息后,引入A*算法搜索全局路径;最后采用提出的路径优化算法对搜索得到的全局路径进行优化。以此实现只需给出运动初始点与目标点,算法就能自动搜索出一条无碰撞的全局优化路径。仿真和机器人实体实验表明该算法适用于工业机器人的路径搜索,所得机器人运动路径简短,并有效地避开障碍物。     

具有最优初始位形的冗余度柔性杆机器人关节驱动力矩优化

提出一种在最优初始位形的基础上进行冗余度柔性机器人全程驱动力矩最优规划的方法,动力学数值模拟表明,这一方法可以取得比较好的效果。     

基于倍矩阵的1P5R串联机械手逆运动学分析

将倍矩阵引入到串联机械手运动学分析的建模中,结合四维旋转矩阵,提出了一种空间1P5R串联机械手逆运动学分析的新方法。基于倍矩阵和四维旋转矩阵对空间1P5R串联机械手进行运动学建模,直接得到14个逆运动学约束方程;将14个方程通过线性消元和Sylvester结式消元,得到只含1个关节变量的一元16次方程。通过数字实例求解和SolidWorks软件仿真验证了所提方法的正确性。所提方法最大的优势在于可直接获得14个逆运动学约束方程,不需要进行矢量运算或者投影等,为空间其他串联机械手的逆运动学建模提供了一种新思路。     

Obstacle Avoidance Method for a Redundant Manipulator Based on a Configuration Plane

This paper presents a novel approach of obstacle avoidance for redundant manipulators, which is challenging with the considerations of the building of universal kinematics, the formation of dynamics, and the generation of trajectories. A universal approach to deal with obstacle avoidance for the redundant manipulator, that is based on the configuration plane, is presented. The paper also examines common serial robot configurations and introduces a method for classification, partitioning, simplification, and forms of expression used in the workspace to define the configuration plane. This relatively new method is combined with a weighted space vector method to match the configuration plane and solve the inverse kinematics problem. The proposed planner is demonstrated with examples, in which the proposed planner is shown to be capable of providing a smoother trajectory.     

气动软体自折叠机械臂的驱动和负载性能

提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案. 基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布. 结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性. 通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力. 随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小. 所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.     

求解机械手间接位置问题的一种数值方法

本文给出了一种解决机械手间接位置问题的新数值方法。该方法避免了对于非线性方程在列方程、消元时所遇到的困难。能够较容易地求解6R及6R以上的任意结构参数的机械手的间接位置问题。稍加推广,便可对任意结构参数的闭链型7R空间机构进行位移分析。     

一种模块化机械臂的设计与运动学分析

研制一种新型机械臂模块化旋转关节.为使模块化关节结构更紧凑,采用电机、编码器和制动器轴线平行的布置方式,具有标准的机械、电气接口,可以根据需求组装成不同构型的机械臂;针对模块化机械臂运动学不具有通用性的问题,基于构型平面匹配的方法,将空间构形转换为平面几何关系,实现对机械臂的模块化运动学求解;设计了机械臂运动学仿真平台,能够快速获得不同构型机械臂的运动学;结合该模块化旋转关节的特点,构建分布式控制系统,实现了对各种构型机械臂的控制.     

网格计算环境中的球面并联机器人动力学仿真

基于以子结构为基本单元的建模思想,建立了3-DOF球面并联机器人的动力学解析模型,并基于网格计算技术构建了球面并联机器人动力学仿真的分布式并行计算环境。在网格计算环境中,由网格计算节点利用离线生成的动力学解析模型完成球面并联机器人动力学模型的并行仿真计算,减少了机器人动力学模型在线计算量和计算时间,为机器人的实时控制和仿真提供了有利条件。给出了球面并联机器人动力学模型矩阵的解析代码生成和仿真计算实例,研究了可调尺寸参数和惯性参数对机器人驱动力矩的影响。     

On the Dynamics of Space Manipulators

ＯｎｔｈｅＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＳｐａｃｅＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓＣＨＥＮＸｉｏｎｇｂｉａｏ；ＹＡＯＹｉｎｇｘｕｅ；ＹＵＡＮＺｈｅｊｕｎ；ＨＡＮＸｉａｎｇｌｉ（陈雄标，姚英学，袁哲俊，韩向利）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，...     

柔性双连杆机械臂脉冲力矩控制的数值仿真和实验研究

在刚性双连杆机械臂控制方案的基础上,提出了柔性双连杆机械臂的轨迹跟踪和振动抑制的脉冲力矩控制方案,针对竖直平面双连杆柔性机械臂进行了数值仿真和实验研究。     

一类新型空间并联机器人的构型设计与位置分析

突破了传统并联机器人结构创新设计的思维定势,提出了空间并联机器人构型创新设计的新思路,该设计思路主要包括三个步骤:根据具体设计需求选择合适的平面并联机构,并将其替代传统空间并联机器人的动平台;对选择出来的平面并联机器人进行必要的改进,使其满足并联机器人的一般性设计原则,然后选择适当的支路(或运动链)来连接动、静平台;对设计出来的结果进行分析、判断和优选,得到满足设计要求的新型并联机器人机构.并利用该方法提出了一类新型空间并联机器人机构,该机构具有运动学分析简单、控制方便等优点.