基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点（ZMP—the Zero-Moment Point）方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。     

一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

Motoman-UP20机器人运动学分析及求解

采用Denavit—Hartenberg坐标变换法建立Motoman—UP20六自由度机器人运动学模型，并将机器人分解为位置结构和姿态结构，利用臂腕分离法对手臂进行逆运动学分析，并在此基础上推导出末端执行器的逆运动学算法，该算法计算量最小，误差也较小，且可利用机器人的示教盒进行快速检验。利用仿真软件Rotsy建立机器人及其工作环境，仿真证明了该方法的有效性。该算法用于对开发机器人离线编程系统具有重要的作用。     

自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制

研究了自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制问题。针对自由浮动空间机器人姿态稳定控制的主要特点,通过分析自由浮动冗余度空间机械臂惯性矩阵的伪逆和零空间特性,结合空间机器人的运动学方程推导出了基于本体姿态稳定的广义雅可比矩阵。采用基于该矩阵的分解运动速度控制方法,保证机械臂末端执行器在跟踪期望轨迹的同时不对本体姿态产生干扰。最后,对平面三自由度空间机器人进行了仿真实验,实验结果表明了该方法的有效性。     

六自由度平面双足机器人的步态规划

稳定高效的行走是双足机器人在独立工作或者协助人类工作所必备的条件,也是最终目标实现的基础。稳定高效的行走可以通过合理的步态规划来实现。论文根据六自由度双足平面机器人的特点,并考虑到单、双足支撑的光滑过度的重要性,对机器人进行了正逆运动学分析,最后基于三次样条插值法规划出机器人步态,并用仿真试验进行了验证。     

双足机器人蹲式行走步态的设计与研究

双足机器人具有结构复杂、系统耦合度高的特征,步态行走易受外部环境干扰。为有效提高双足机器人的行走稳定性,设计了一种蹲式行走步态。根据结构特点进行自由度配置,并完成运动学模型的建立。文章阐述了双足机器人蹲式行走步态的过程,对其质心及关键关节进行轨迹规划,并搭建了双足机器人实验平台。实验结果表明：在蹲式步行过程中,运动轨迹偏差小于0.5 cm,有利于保证行走时的稳定性。     

7自由度串联机器人运动学分析

以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分解为位置逆解和姿态逆解两部分,并结合几何法和最短行程原则优化计算位置逆解和姿态逆解,继而完成了该机器人的运动学逆解求解。仿真结果验证了该7自由度串联机器人运动学逆解求解方法的正确性,且证明了该方法具有运算量小和精度高等特点。     

自重构仿生四足机器人运动学分析及仿真

自重构模块化机器人是由多个相同的单元模块构成,可以在复杂环境中独自完成各种构型和工作姿态.在分析自重构模块化机器人单元模块机构的基础上,提出一种由10个相同单元模块构成的自重构仿生四足机器人,建立其运动学模型,运用D-H法推导出该机器人的正运动学和逆运动学方程,将设计出的机器人三维模型导入Adams/view中进行运动仿真分析,验证该机器人运动的可行性与设计的合理性.     

关节型双足机器人设计与运动分析

对仿生人类腰部以下结构,设计一种关节型双足机器人.构建其行走与站立两种基本运动的运动学模型,通过逆运动学分析对其关键数值进行解算.实验验证了机器人设计及运动分析的合理性.     

基于ADAMS的双足机器人运动学建模及仿真

由于对环境良好的适应性,双足机器人在各领域具有广泛的应用前景,步态规划是其研究重点之一.基于虚拟样机技术,根据双足机器人的行走步态,用D-H齐次坐标变换法建立双足机器人的运动学模型.设定髋部及踝部的运动轨迹,建立逆运动学方程,在MATLAB中求出前向和侧向各关节的运动参数.将求得的参数导入ADAMS中,作为虚拟样机模型的驱动,实现了机器人的静态稳定行走.仿真结果与规划的步态基本一致,验证了运动学模型的正确性,为双足机器人的结构设计和步态规划提供了理论依据.     

A QP Artificial Neural Network inverse kinematic solution for accurate robot path control

In recent decades, Artificial Neural Networks (ANNs) have become the focus of considerable attention in many disciplines, including robot control, where they can be used to solve nonlinear control problems. One of these ANNs applications is that of the inverse kinematic problem, which is important in robot path planning. In this paper, a neural network is employed to analyse of inverse kinematics of PUMA 560 type robot. The neural network is designed to find exact kinematics of the robot. The neural network is a feedforward neural network (FNN). The FNN is trained with different types of learning algorithm for designing exact inverse model of the robot. The Unimation PUMA 560 is a robot with six degrees of freedom and rotational joints. Inverse neural network model of the robot is trained with different learning algorithms for finding exact model of the robot. From the simulation results, the proposed neural network has superior performance for modelling complex robot’s kinematics.     

五自由度打磨机器人的运动学分析

根据机器人D—H方法分析五自由度打磨机器人的特点,利用坐标变换对机器人机构运动学方程进行推导,得到五自由度打磨机器人的正、逆运动学求解通用公式,为实际的五自由度打磨机器人的位置及速度控制提供了依据。     

双足滚轮式溜冰机器人及其运动学建模

首先根据溜冰运动的特点来配置两足溜冰机器人的运动自由度,设计了两足溜冰机器人样机.在此基础上进行了溜冰机器人的运动学及逆运动学分析.采用Denavit-Hartenberg规则建立了溜冰机器人的运动学模型,并求得了运动学逆问题的显式解.     

仿生移动机器人并联机构运动学正解的鱼群算法求解

基于改进的人工鱼群算法,提出了并联机构运动学正解的求解方法。构建了仿生移动机器人处于支撑状态的并联机构模型,应用螺旋理论计算了该并联机构的空间机构自由度,构建了仿生移动机器人并联机构的运动学正解模型,利用鱼群算法对正解模型的约束方程组进行设计。对鱼群算法所用数学模型进行了构建,对改进后的人工鱼群行为进行了算法描述。仿真结果表明,该人工鱼群算法具有良好的寻优性能,满足仿生移动机器人并联机构正解模型的求解要求。     

双足机器人CPG控制研究

根据动物运动机制,提出了基于中枢模式发生器（central pattern generator,CPG）的双足机器人运动控制方法;采用Kimura神经元振荡器模型设计了双足机器人的CPG控制网络架构,分别用于控制双足机器人的髋关节、膝关节和踝关节。通过Matlab仿真和实体实验,验证了所设计的机器人CPG网络架构及双足机器人CPG控制方法的可行性和有效性。     

基于BP神经网络的机器人运动学逆解新算法

介绍了BP神经网络原理及算法并利用改进的BP神经网络算法对UY自由度机器人运动学反解问题进行了探讨。通过BP网络建立运动学模型,选择贝叶斯算法,采用Matlab神经网络工具箱进行编程,同时按照一定的范围要求提供样本,在试验及数值模型提供的样本数据范围内,得出模型测试精度都能满足工程要求。文章还进行了BP网络训练,并用训练好的网络来求解运动学逆问题,取得了较好的效果,为机器人运动学逆问题算法提供了新的思路,对机器人动力学问题、轨迹规划、运动控制也有一定的启发作用。     

基于姿态枚举算法的混凝土布料机械臂轨迹控制

混凝土布料机的控制现状多为人工牵引及单关节遥控,工人工作条件艰苦,具有安全隐患.为实现混凝土布料机械臂的末端轨迹控制,即全自动布料,提出一种基于姿态枚举算法的机械臂轨迹控制方法.该方法适用于具有多自由度的布料机械臂,首先将目标轨迹离散化为各个离散点,利用运动学逆解模型,通过给定初始布料倾角,并按一定步长对该倾角进行枚举...     

新型雕刻机器人控制策略的研究

建立了新型雕刻机器人的雕刻并联头的运动学模型,计算出了运动学的正解和反解;研究了新型雕刻并联工作头的控制策略,建立了PD算法、PD加重力补偿算法和计算力矩法3种控制策略的模型;采用Matlab/Simulink软件,仿真了3种算法搭建的数学模型,比较得出了不同控制算法的优劣。结果表明,在3种控制策略中,计算力矩法的位置控制效果最好,能够保证系统有较强的抗干扰性。所以,新型雕刻机器人选用计算力矩法作为自身的控制策略。     

基于ZMP法的仿袋鼠跳跃机器人着地阶段运动稳定性分析

基于仿袋鼠跳跃机器人五刚体机构模型,运用拉格朗日法,建立了跳跃机器人系统着地阶段的动力学方程,采用ZMP法研究了仿袋鼠弹跳机器人的运动稳定性,提出了其着地运动稳定裕度的计算方法和判据;采用Matlab仿真工具,结合实例分析,对机器人着地阶段各关节驱动力矩以及ZMP点的变化情况进行了仿真,并提出了改进刚性模型着地运动稳定性的方法。仿真结果表明:ZMP法在此模型上分析是有效的。     

高压特种作业机械手运动学分析及仿真

高压输电线路长时间暴露在外,会产生输电线路故障,需及时发现并维修。为此,设计了高压输电线路维修机械手,并对其运动学进行了分析。设计的机械手自由度为6个,且6个关节均为旋转关节。首先确定机械手的连杆坐标,连杆的D-H参数,使用Matlab来绘制机械手三维模型。运用Robotics Toolbox中的FKINE和IKINE两个函数来求解机械手的运动学的正解问题和逆解问题。