基于动态运动基元的移动机器人路径规划

针对二维环境下移动机器人路径规划问题,提出一种基于动态运动基元(DMPs)的路径规划方法。该方法首先用手柄来控制机器人,记录机器人的运动轨迹,然后将记录的轨迹作为DMPs算法的学习样本,利用轨迹样本进行训练获得DMPs算法的模型参!,从而实现机器人的路径规划。当运动环境中有障碍物时,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,在此基础上,改变机器人运动的目标位置,可以完成对新目标的泛化推广。仿真和实验结果表明,DMPs算法在移动机器人路径规划上具有可行性。     

基于动态运动基元的微小型四旋翼无人机路径规划

针对微小型四旋翼无人机的路径规划问题,引入运动学习框架,提出了一种基于动态运动基元的路径规划方法。该方法通过对给定运动样本的学习提取出运动基元,并将学习结果推广到新的飞行目标,从而泛化出相应的运动轨迹。有障碍物的情况下,在已有学习基础上通过设计耦合因子规划出避障路径,然后将规划的轨迹点集提供给微小型四旋翼无人机完成路径跟踪飞行任务。该路径规划方法的可行性通过微小型四旋翼无人机不同目标点的飞行任务仿真得到了验证。仿真实验还验证了该方法在三维空间进行有效避障的性能。     

基于Dobot机械臂的包装自动线运动规划与仿真

目的 针对手工包装作业劳动强度大、生产速率低、一致性差等问题,基于Dobot轻型机械臂设计一种针对校园纪念品包装的自动化线.方法 首先对自动包装线各工序进行分析,确定各工步关键路径点,对各工序内的工步机械臂运动进行轨迹规划.其次利用Robotics Toolbox工具箱建立机械臂仿真模型,进行运动仿真分析.最后联合Matlab和Inventor进行可视化运动虚拟仿真.结果 运动仿真结果显示,在机械臂执行轨迹规划任务过程中各关节角位移无突变,且角速度和角加速度曲线平滑,能保证机械臂运行平稳,可视化虚拟仿真显示机械臂运行平顺.结论 证明各工序机械臂运动规划可行,符合各工步任务要求,可以满足包装自动化任务要求.     

基于LabVIEW的机械臂控制与图像处理示教平台设计

本文设计一种基于LabVIEW的机械臂控制与图像处理示教平台,使用六自由度机械臂进行拖动示教功能演示,并设计基于MATLAB的GUI界面进行图像处理演示。实验证明：该平台能实现多种环境的拖动示教演示,进行单舵机运动、多舵机同时运动、机器人动作组重复运动等,增加了图像处理示教功能;同时,将多门学科融合,在测控技术与仪器、机器人工程等专业开展示教及综合实验,提升了学生的创新实践能力。     

基于分段速度规划的机器人臂运动平滑减振方法

目的 保证机器人臂在生产作业时,其末端速度、加速度、jerk曲线光滑且连续,避免机器人臂在高速运行时发生剧烈振动。方法 提出一种基于分段速度包络轨迹规划方法,该方法与传统样条算法相比,边界条件的确定和计算量大大简化,仅需给定运行轨迹点和期望运行时间,就能实现机器人臂末端轨迹的速度、加速度以及jerk曲线光滑连续,并且通过调节因子和分段时间间隔可以单独控制加速度、jerk曲线的波动幅值和整体运动周期。结果 在双臂并联机器人平台上,依次进行本文算法与三次样条算法的对比实验,以及本文算法在不同调节因子取值下的对比实验。在第1组实验中发现采用本文算法运行机械臂更加平稳,所得轨迹也很平滑,而三次样条算法运行机械臂振动较大;通过第2组对比实验可得,在分段时间间隔一定的情况下,调节因子取值越大机械臂运行就会越流畅,振动也会进一步减小。结论 文中提出的方法能够有效抑制机器人臂振动,可以使机器人高速平稳的运行。     

基于迭代学习的柔性机械臂振动联合抑制方法

传统柔性机械臂振动联合抑制方法存在振动位移过大的缺陷,机械臂振动联合抑制效果不佳。为此,本文提出基于迭代学习的柔性机械臂振动联合抑制方法。分析柔性机械臂基座和关节重心间的关系,确定柔性机械臂的空间位姿,获取包括弹性变形模量、弹性变形系数、关节动能在内的柔性机械臂关节柔性参数,构建二阶非齐次线性方程,采用迭代学习求解方程的解,实现柔性机械臂振动联合抑制。实验结果表明：在位移跟踪角度60°与90°两种实验条件下,此次设计的柔性机械臂振动联合抑制方法,比奇异摄动方法、改进蚁群算法的振动位移均值分别少4.066 mm和4.255 mm,证明在融合迭代学习算法后,此次设计的柔性机械臂振动联合抑制方法效果更好。     

基于TSA*算法的双机械臂协同避障规划方法

提出了一种基于时序A*(TSA*)算法的双机械臂路径规划方法.针对A*算法在高维环境下计算时间急剧增加的问题,引入期望步数Fs避开无效节点,减少计算工作量;在高维空间搜索时,因open表急剧变大导致维持open表最小二叉堆结构的时间大幅增加,通过对open表进行拆分,进而降低维持open表结构的时间消耗.主臂在静态环境...     

摩擦对机械臂运动的影响

本文以平面运动的三关节机械臂为例,建立它的力学模型和动力学方程。采用D. A. Haessig. Jr等提出的重新定位(Reset Integrator)摩擦模型,用数值方法研究典型激励下机械臂运动的响应,比较不同参数情况的计算结果,发现摩擦力对运动的影响大小不仅取决于摩擦系数的大小,而且与关节传动刚度、驱动速度和重力均有密切关系。     

基于凸规划的机械臂轨迹规划方法

研究了快速求解具有时间约束的机械臂轨迹规划问题,提出了一种基于凸规划的轨迹规划方法。该方法针对机械臂轨迹规划中动力学约束非线性强、时间约束不易处理的问题,首先通过变量替换,将非线性约束转化为线性约束,然后添加新的约束,将原始非凸优化问题转化为凸规划问题,在此基础上,将其写作二阶锥规划（SOCP）形式,使用SeDuMi等优化工具包近似实时求解。该方法具有以下优点：计算高效,凸规划问题能够在多项式时间内得到求解;算法全局稳定,能收敛到全局最优解,不需要提供优化初值;可扩展性强,工业机器人的多种约束以及性能指标如加速度平滑约束、功率等均可扩充。仿真实验表明,与现有方法相比,该方法能够有效提高轨迹规划的效率,机器人的轨迹规划可以近似实时求解。     

二次曲线型终态神经网络:时变神经计算与冗余机械臂重复运动规划

提出二次曲线型终态神经网络,包括双曲线型、椭圆型和抛物线型3种终态神经网络,网络各变量取值有限,易于实现。详细分析了这类网络的有限时间收敛特性,给出了具体的收敛时间表达式,并以双曲线型终态神经网络为例,将其应用于时变线性矩阵方程求解以及机器人轨迹规划。对于一般时变线性矩阵方程的求解,讨论了时变Lyapunov方程和时变Sylvester方程,分别给出了终态神经网络用于求解这2类时变矩阵方程的计算结果,验证了该网络能在有限时间内精确收敛到理论解。对于冗余机械臂重复运动规划,文中将重复运动指标设计为终态收敛性能指标,在初始位置偏移的情况下,利用该终态神经网络进行求解,实现冗余机械臂有限时间收敛的重复运动规划任务。     

基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。     

基于径向基函数量子蚁群的机械臂路径规划

目前,机械臂在工业生产中得到了日益普遍的使用,但是其运动轨迹的规划仍未得到较好的解决。该文重点研究了一种以径向基功能和量子蚂蚁为基础的机器人手臂的轨迹优化方法,它引入了径向基功能神经网络,并将蚁群算法与径向基功能网络相融合,利用蚂蚁算法对网络的权重和门限进行了训练,从而使蚂蚁神经网络既具备神经网络的宽泛的映射功能,又具备蚂蚁算法的快速、全局收敛以及启发式的优点,从而在一定意义上克服了仅利用神经网络的缺点。该文将该方法应用到机器人的运动轨迹优化中,取得了较好成果。该方法不仅具备大规模的神经网络映射,还具备蚂蚁优化和分布式计算的优点。     

一种3R机械臂最短路径规划方法

为求解机械臂最短路径问题,导出了机械臂末端路径长度的表示式,并将最短路径问题归结为一个泛函极值问题。为简化求解过程,将泛函极值问题转化成另一个同解的泛函极值问题,并利用变分法求出了表示后一问题解的微分方程组。利用上三角矩阵逆矩阵的表示式,将该微分方程组转化成了标准状态方程组,与微分几何方法相比,避免了逆矩阵计算,使转化过程更加简单。利用Matlab进行仿真,求出了3R机械臂最短路径所对应的三个关节角度的位移函数。     

基于深度学习的单自由度机械臂定位可靠性估计

针对单自由度机械臂的系统中存在多个区间不确定性参数,并在工作时受到外部随机扰动的影响,提出了一种基于深度学习神经网络模型的方法来估计单自由度机械臂的定位可靠性.对系统进行不确定性分析,利用区间数描述系统动作过程中的不确定性参数,建立单自由度机械臂的不确定模型;区间不确定参数在一次动作过程中可视为定值,通过实验数据结合参...     

机械臂刚体运动螺旋极小模方程的解系

给出了机械臂刚体运动螺旋极小模方程的解系,并将结果应用于一种特定约束解的求解问题.结果表明,利用极小模方程的解系不仅可以使该特定约束问题的求解十分简单,甚至可以应用与其它约束条件的求解.     

基于动力学分析的机械臂可达性方法研究

为实现在轨维护维修性验证技术中可达性定量化分析的目的,首先对维修任务进行任务层次法分解.在此基础上,对维修作业进行运动控制,遥控指令和自主作业指令均通过PID控制仿真器进行仿真,转化为各运动执行器的位移轨迹曲线,从而获得维修运动仿真的理想运动轨迹,进而建立维修过程中机械臂的制造和控制误差模型,最后利用虚拟运动制动器将误差的影响叠加到维修仿真中,提高维修仿真验证评价的可靠性和真实性.     

基于遗传算法的包装机械臂位置精度控制方法

目的为提高包装机械臂运行精度,解决视觉伺服控制系统中手眼标定问题,基于遗传算法设计一种机械臂运动学参数标定方法。方法在明确手眼视觉坐标的基础上,给出不同坐标系之间的变换关系。通过对比机械臂末端执行器理论位置和实际位置,确定其运动学参数标定误差模型。基于遗传算法基本原理,搭建了相关适应度函数,根据计算所得误差补偿量更新末端执行器位姿。最后,对机械臂运动控制系统进行联合调试以及实验分析。结果实际位置和理论位置之间偏差绝对值的平均值大约为0.8 mm,偏差最大值只有1.2 mm,精度比较高。结论所述手眼标定方法可以显著提高机械臂运动精度,可满足相关包装行业要求。     

基于模糊神经网络的包装机械臂定位方法研究

目的 为提高包装机械臂的抓取精度,文中基于模糊神经网络设计一种包装机械臂定位方法。方法 将激光测距仪与工业相机融合,可实现目标点的初步定位并得到位姿偏差。以机械臂末端位置误差补偿为例,设计一种模糊神经网络控制器,可实现PID控制关键参数的在线调整以提高误差补偿精度。进一步地,采用果蝇优化算法实现神经网络控制器初始值的优化,可提高控制系统性能。最后,进行实验研究。结果 实验结果表明,机械臂定位算法可使最大绝对误差从7.704 9 mm下降到1.424 2 mm;平均绝对定位误差降低约82.5%;机械臂执行效率与对照组相当。结论 该定位方法可以大幅度提高包装机械臂定位精度,可满足包装、化工、食品等相关行业要求。