基于ROS的六自由度机械臂运动规划

针对传统机器人在复杂环境下的安全问题以及运动规划问题,采用开源机器人操作系统ROS搭建了机器人仿真平台,并进行运动规划。在ROS平台下,利用URDF文件完成机械臂3D建模;利用Movelt配置助手(setup assistant)配置机械臂模型并且生成启动文件。在Rviz中显示三维模型;利用Movelt完成对六自由度机械臂的运动规划,以及避障轨迹规划。结果表明,通过Rqt_plot导出机械臂运动过程中六个关节的位置关系信息,可为进一步改善和研究机械臂轨迹规划提供更加直观的方法。     

基于PSO的空间机械臂轨迹规划技术研究

研究机器人的机械臂轨迹优化问题,空间机器人系统的机械臂和基座之间存在动力学耦合,基座姿态稳定性容易受到机械臂运动的反作用干扰.为了使空间机器人系统的姿态稳定性不受的影响,提出了一种基于PSO(粒子群优化算法)的参数化5-3-5轨迹规划方法.利用PSO的优化能力找到合适的参数组合,进行关节空间轨迹规划.通过对比实验,运用动力学仿真对方法的有效性进行了验证.仿真结果表明,方法规划出的轨迹运动光滑,且按段轨迹运动机械臂对基座姿态的扰动符合预期要求,证明规划轨迹的有效性.     

基于ROS六轴机械臂运动规划研究

使用机器人操作系统（Robot Operating System, ROS）作为仿真平台，基于六自由度机械臂，对其工作效率及安全性的运动规划问题展开研究。通过SolidWorks建立机械臂模型，并通过SW2URDF插件将模型转换为XML格式的URDF机器人描述文件。利用ROS Moveit！中内置机械臂设置助手Moveit! Setup Assistant生成运动规划相关文件，通过Moveit!下C++接口对机械臂进行轨迹规划，在可视化三维平台Rviz中对笛卡尔空间直线与圆弧插补进行仿真。使用快速扩张随机树和渐进最优快速随机搜索树路径规划算法，实现高维空间的无碰撞路径规划，并通过仿真结果得出RRT-star算法收敛速度更快、搜索成功率更高的结论，保证机械臂的正常作业。     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

六自由度机械臂建模与工作空间分析

在危险环境条件下,为确保人员安全,考虑使用机械臂代替人类的工作,针对以上需求设计一种六自由度机械臂。根据D-H多体运动学建模方法,分析建立机械臂各关节坐标系并确定连杆参数,建立机械臂的运动学模型;通过齐次变换推导末端执行器的姿态和位置,通过仿真和数学计算结果比较证明建模的准确性。根据关节空间到工作空间的映射关系,采用蒙特卡洛法分析、求解机械臂的工作空间,在MATLAB中描绘出工作空间的三维云图。为后续的机器人轨迹规划、运动控制和参数优化提供参考。     

基于Markov对策的机械臂二维路径规划

针对机械臂应用环境状况较复杂、不确定条件较多,文中使用基于Markov对策的算法对二维机械臂进行路径规划.二维机械臂路径规划是三维多关节机器人规划的基础.首先根据实际的工作环境设定机械臂的运动范围并选择经常出现的动作组合作为机械臂运动的基本行为集,给出各种情况可能获得的报酬,依据多智能体Q值学习算法更新每个关节的报酬值,反解出对应最大报酬值的动作组合.文中仿真绘制最佳动作组合时的运动轨迹,分别仿真绘制机械臂运动环境中无障碍与放置圆形障碍物时的二维运动轨迹,并确定轨迹的误差     

基于机器视觉的目标定位与机器人规划系统研究

为完成机械臂在非特定复杂背景环境下的自主抓取,通过设计RGB-D相机对场景内的物体进行实时检测,采用基于深度学习的目标检测定位方法,并对相机-机械臂-目标物体的三维标定模型进行研究。将物体的三维坐标信息通过ROS话题机制发送给机械臂,并通过moveIT编程规划抓取规划。 通过设计一套基于ROS的视觉检测和机械臂抓取系统,将计算机视觉检测技术以及机械臂运动规划抓取应用在机器人操作系统ROS平台上。实验结果表明,该系统可以实时高效地操作机器人来完成指定的控制作业,提高了系统对环境的适应能力,该系统具有抓取准确、物体识别准确率高的特点,解决了传统机械臂操控中的不足。     

基于视觉/力觉辅助的遥操作系统研究与实现

针对多变未知的作业环境以及复杂繁多的作业任务,设计一种基于视觉/力觉辅助作业的遥操作系统.首先,利用Kinect摄像头采集作业现场的3D点云数据,结合虚拟现实技术,在计算机上将虚拟机械臂模型叠加到真实环境中,同时显示虚拟模型与现场信息,提高操作人员的现场感知能力;根据获取的障碍物和目标物体位置信息,建立人工势场,增强操作者控制远端机械臂进行避障及接近目标物体操作的能力,完成环绕和避障任务.该方案在7自由度Schunk机械臂上得到了实现.结果表明,此方案可以很好地弥补虚拟环境缺乏现场信息的缺点,提高了遥操作系统的可靠性.     

双臂空间机器人的避自碰轨迹规划研究*

本文针对自由漂浮的双臂空间机器人系统研究了一种基于危险域的避自碰轨迹规划方案。首先,引入危险域的概念,用来评估两个机械臂之间发生碰撞的危险程度。其次,在路径规划的基础之上,利用危险域的反馈信息,设计了一种安全避自碰的轨迹规划方案,用以保证两个机械臂可以运动在安全位型,从而避免发生自碰。最后,针对一个双臂冗余空间机器人系统进行运动仿真,仿真结果验证了本文方法的有效性。     

葡萄套袋机器人机械臂运动学分析与轨迹规划仿真

本文针对葡萄套袋机器人机械臂,建立基于Denavit—Hartenberg法则的运动学模型,对机械臂的正运动学与逆运动学进行求解与分析,利用MATLABRoboticsToolbox对其结果进行仿真,验证了模型的正确性。利用RoboticsToolbox对机械臂进行了在关节空间的轨迹规划仿真分析,为葡萄套袋机器人机械臂的控制研究提供了基础。     

微机机器人仿真系统PCROBSM

微机机器人仿真系统（ＰＣＲＯＢＳＭ）是一个适用于ＩＢＭ－ＰＣ及其兼容机的机器人仿真系统，该系统功能齐全，可以对机器人的运动学，轨迹规划，动力学，控制算法，力传感器和典型任务等进行仿真，它的主要特色在于具有丰富的机器人控制算法和轨迹规划算法，系统具有良好的用户界面，为用户设计，验证自己的轨迹规划和控制算法提供了方便的环境，如系统提供了机器人语言ＳＶＡＬ，三维示教和三维图显功能，同时为了更接近实用，系     

Automated camera planning to film robot operations

Automatic 3D animation generation techniques are becoming increasingly popular in different areas related to computer graphics such as video games and animated movies. They help automate the filmmaking process even by non professionals without or with minimal intervention of animators and computer graphics programmers. Based on specified cinematographic principles and filming rules, they plan the sequence of virtual cameras that the best render a 3D scene. In this paper, we present an approach for automatic movie generation using linear temporal logic to express these filming and cinematography rules. We consider the filming of a 3D scene as a sequence of shots satisfying given filming rules, conveying constraints on the desirable configuration (position, orientation, and zoom) of virtual cameras. The selection of camera configurations at different points in time is understood as a camera plan, which is computed using a temporal-logic based planning system (TLPlan) to obtain a 3D movie. The camera planner is used within an automated planning application for generating 3D tasks demonstrations involving a teleoperated robot arm on the the International Space Station (ISS). A typical task demonstration involves moving the robot arm from one configuration to another. The main challenge is to automatically plan the configurations of virtual cameras to film the arm in a manner that conveys the best awareness of the robot trajectory to the user. The robot trajectory is generated using a path-planner. The camera planner is then invoked to find a sequence of configurations of virtual cameras to film the trajectory.     

带电作业绝缘斗臂车虚拟仿真系统的设计与开发

将带电作业中的绝缘斗臂车操作训练与虚拟现实技术相结合,以Quest3D4.0和VC++ 6.0等软件为开发平台,在完成整体设计的基础上实现了绝缘斗臂车虚拟仿真系统。系统通过建立视景仿真和绝缘斗臂车模拟控制系统,受训者可在虚拟操作环境中真实体验在现实世界中的工况,有力地保障了仿真培训的效果,为电力系统的带电作业培训提供了一种新的思维方式。     

高压带电作业双臂机器人系统设计

摘要：传统带电作业采用人工方式,但高空、高压危险作业环境与高劳动强度对作业人员人身安全构成一定威胁。针对10KV配电网带电作业的实际需求,采用12米高液压升降平台和两台协作型六轴机械臂,设计开发了双臂六轴机器人系统。采用ARM嵌入式处理器,设计开发了双臂机器人控制器硬件和软件,根据实际作业应用需求,给出了机械臂运动路径规划方法,通过WiFi无线通讯方式和SOCKET编程实现了对双臂机器人的现场操作控制,采用LoRa无线通讯网络,设计开发了LoRa主站模块和LoRa专用工具模块,采用LoRa定点扫描通讯方式,实现了各工具模块和机器人控制器的相互通讯。在某培训实验基地10KV配电线路上,对带电作业机器人系统进行了现场实验,验证了剥皮、接引流线等各项设计功能,机器人从接收到剥皮指令开始到剥皮作业完成,整个过程用时3分20秒;完成接引流线作业全程用时2分50秒。     

基于虚拟现实的计算机辅助立体定向神经外科手术系统

介绍了一个计算机辅助立体定向神经外科手术系统,该系统基于实时可视化绘制、机器人和虚拟现实技术,辅助医生完成立体定向神经外科手术,系统首先利用患者脑部的扫描数据重构并绘制出患者脑部的三维组织结构,为医生调整和确定手术规划提供参照。系统采用了标记点的校准方法,在手术前和手术中分别进行脑部模型和患者的坐标校准。通过机械臂的导航,使机械壁达到了手术规划规定的位置和姿态,医生利用安装在机械臂上的手术器械完成     

虚拟现实技术下分拣机器人嵌入式遥控系统设计

为了解决当前遥控系统控制分拣机器人执行既定任务时存在目标轨迹跟踪效果不佳、跟踪误差较大,任务执行成功率较低、失误率较高以及系统响应延迟时间较长等缺点,提出并设计了基于虚拟现实技术的分拣机器人嵌入式遥控系统,研究通过分析虚拟现实系统组成结构基础上,将虚拟现实技术与分拣机器人技术有机结合,依据模块化、标准化、开放性和可用性原则,利用虚拟现实技术设计了具有临场感的操作指令输入输子系统和分拣机器人具有真实感的虚拟场景仿真子系统的嵌入式遥控系统;并给出了嵌入式遥控系统的基本功能单元和具体操作流程;依据该流程采用QNX Neutrino系统作为分拣机器人本体控制器,同时采用工业现场总线EtherCAT作为系统网络通信支撑,设计了嵌入式遥控系统软件控制程序,完成了基于虚拟现实技术的分拣机器人嵌入式遥控系统设计。模拟实验结果验证了设计系统的有效性,获得了较好的目标跟踪效果,减小了跟踪误差,提高了分拣机器人任务执行成功率,同时提高了系统效率。     

遥操作正骨机器人虚拟手术仿真系统研究

分析了将虚拟现实技术引入医疗机器人系统的重要性,结合本实验室研制的医疗正骨机器人系统提出了一种基于Java3D、视觉反馈和力反馈的遥操作正骨机器人虚拟手术仿真系统．文章介绍了系统的总体结构、工作原理和软、硬件平台,分析了虚拟和现实两个子系统的工作流程,并描述了系统内各主要模块的功能．     

蒸汽发生器检修机械臂监控软件设计

为实现对蒸汽发生器检修机械臂的远程控制和操作模拟与训练,设计了一套上位机监控软件.在VC 平台下,利用OpenGL和3DMAX建立了机械臂、蒸汽发生器水室和检修工具模型;设计了监控软件与六个关节控制器CAN通讯算法,实现了六个关节的协调控制;设计了轨迹规划算法和避碰监测算法,实现了机械臂的无碰撞运动;设计了机械臂单关节的重力矩补偿,提高了关节的控制精度.实际工作验证了监控软件的有效性,利用软件可实现对机械臂的远程控制,完成蒸汽发生器的检修任务.并可用于对操作人员的模拟训练.     

基于VR技术的虚拟维修仿真系统设计与应用

针对产品并行研发模式下的维修性问题,将虚拟现实技术引入到产品维修仿真中,即在计算机生成的虚拟现实环境中对产品进行维修仿真分析。文中以单通道被动立体投影系统为虚拟现实环境,以DELMIA、VRCO VisTool、CDVI、Pro/E等软件为虚拟现实软件系统,构建了一个虚拟维修系统,阐述了系统中VR外设集成、环境建模与数据转换、碰撞检测、人机工效和立体显示等关键技术。最后以某型雷达天线转台维修为例,验证了虚拟维修的有效性。