全向移动操作臂动力学建模与实验分析

为了提高全向移动操作臂的控制精度,建立其运动学模型与动力学模型。首先,根据Mecanum轮的特性建立全向移动平台运动学模型,根据DH法则推导5自由度操作臂的运动学方程,并将操作臂基坐标与移动平台质心合而为一,推导出统一运动学方程;然后,在统一运动学模型的基础上,运用第二类拉格朗日方程,考虑移动平台和操作臂之间的耦合关系,考虑能量耗散问题,建立全向移动操作臂统一动力学模型;最后,依据设计搭建实验样机,并采用两种不同的转矩间接测量方法,在样机以不同运动方式情况下测量实时转矩,将之与由动力学方程算得的转矩计算值对比。结果表明,所建动力学模型正确可靠,为以后的运动控制提供了理论基础。     

基于动态解区间的操作臂路径规划寻优算法

在机器人操作臂的控制过程中,末端执行器到达目标的路径规划是不可回避的问题,它是机器人操作臂控制的基础.提出了一种有动态解区间关节转角约束且有n个自由度的操作臂最优路径的算法,该算法在操作臂的初始位姿及目标住姿已知的情况下,采用各关节转角之和最小作为最优指标,寻找最佳路径.通过对平面10自由度操作臂的仿真,给出了最优解算例.将该算法向空间推广,成功地应用于YJP-Ⅱ机器人操作臂的控制中,在工程上具有较强的实用性.     

基于混合遗传算法的机器人操作臂最优路径规划

针对目标物体在空间的位置和姿态确定的情况下,机器人操作臂如何选择一条满足关节转角约束,且使所有关节转动角度之和为最小的最佳路径这一问题,提出了一种将遗传算法与SWIFT算法相结合的混合遗传算法,用于冗余度机器人操作臂最优路径的规划,该算法具有全局最优.最后通过对YJP-Ⅱ机器人6自由度操作臂的仿真结果,验证了该算法的正确性和可行性.     

焊接机器人操作臂空间路径的数学建模

通过对焊接机器人操作臂关节自由度的位置、速度和加速度的时间历程计算,利用关节空间规划方法逆运动学理论,将运动路径的中间点转换成一系列期望的关节角,推演出经过各中间点并终止于目标点的n个关节的高阶多项式函数,从而获得机器人操作臂在多维空间中所期望的运动模式,为机器人运动仿真和结构设计提供依据。     

两机械臂协调操作的容错运动规划

针对两机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先,建立了两机械臂协调操作的运动学方程,给出了容错空间的计算步骤。然后,构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标,并基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。利用该算法可以确定被持物体的最优初始位置,从而同时实现故障时刻和故障后的容错操作。最后,利用两面积3R机械臂的仿真实例证明了其有效性。     

机器人操作臂振动的最优控制理论研究

本文就操作臂的末杆在其运动终点的振动控制问题进行了理论研究。首先建立了末杆的力学模型,并用有限元法建立了该模型的动力学方程;然后建立了振动控制问题的框图,并给出了有关的传递函数和脉冲响应函数的表达式;进而建立了振动抑制问题的最优控制的数学模型;最后就该数学模型提出了一种近似解析方法,并给出了一示例。     

一种全向移动操作机器人建模与交互作用分析

全向移动操作机器人（Omni-directional Mobile Manipulating Robots,OMMR）是由全向移动平台以及在平台上加装一个或多个操作臂组成的具有主动作业能力的新型机器人系统。在移动平台上加装操作臂后,整个系统动力学行为的复杂性将会因为移动平台与操作臂之间的耦合效应而大大增加,涉及地面-移动平台、移动平台-操作臂、操作臂-操作环境的动态交互,给系统的建模带来极大困难。在建立OMMR运动学、静力学模型的基础上,提出了一种简化的OMMR系统动力学建模方法;基于该动力学模型,建立车-臂交互作用模型并对其交互作用进行分析。仿真和实验验证了车-臂交互作用模型的正确性,间接证明了所提OMMR系统动力学建模方法的合理性和有效性,为机器人运动规划和运动控制提供了模型数据。     

6R操作臂逆运动学分析与轨迹规划

提出一种依赖初始位形的6R串联操作臂运动学逆解模型与轨迹规划方法。以折叠状态下6R串联操作臂各关节轴线方向单位矢量和位置矢量为基础,运用旋量理论与指数积方法建立该操作臂在初始状态下的运动学模型,以解析法得到该操作臂的16组运动学逆解,通过规划末端执行器在全局坐标系下的位置和姿态运动轨迹,应用运动学逆解得到各关节的运动轨迹。仿真结果表明该操作臂运动学模型、逆解方法与轨迹规划结果正确。该方法建立的6R串联操作臂运动学模型及逆解方法具有建模简单、易于求解、便于轨迹规划等优点。     

移动机械臂无碰抓取方法的研究

提出了一种基于A*算法的移动机械臂无碰抓取方法。根据机械臂的初始姿态和目标物体的空间位置以及障碍物的约束,利用A*算法规划出机械臂末端无碰的轨迹,进而利用冗余度机械臂多解的特性,结合逆运动学,给出障碍物约束下基于最小关节角偏移量优化指标的关节角优化方法。同时,机械臂可根据当前环境的变化更新其末端轨迹,并相应调整姿态以提高适应性。仿真验证了该算法的有效性。     

体能训练机器人操作臂交互轨迹规划方法

体能训练机器人操作臂的力方向可操作度直接影响着运动轨迹规划精度。基于此,研究了体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划方法,分析体能训练机器人操作臂的力方向可操作度,利用多维支持向量机代替高斯混合模型,在李雅普洛夫第二方法的基础上确定稳定性约束条件,构建基于支持向量机的轨迹规划模型,实现体能训练机器人操作臂交互动态轨迹规划。实验结果表明,所提方法的角位移更小、噪声识别值和超参数更高,验证了所提方法轨迹规划弹性规划能力较好且轨迹规划精度较高。     

移动机器人路径规划技术的研究现状与发展趋势

路径规划技术是移动机器人技术研究中的一个重要领域。介绍了移动机器人路径规划技术的分类,综述了基于模型的环境已知的全局路径规划和基于传感器的环境未知的局部路径规划的发展现状,指出了各种方法的优点与不足;同时分别探讨了反应式规划和慎思规划、全局规划和局部规划、传统方法和新的智能方法之间的结合状况,总结了有关路径规划技术的一些新的发展趋势。     

Motion Planning Algorithms of Redundant Manipulators Based on Self-motion Manifolds

The current motion planning approaches for redundant manipulators mainly includes two categories: improved gradient-projection method and some other efficiency numerical methods. The former is excessively sensitive to parameters, which makes adjustment difficult; and the latter treats the motion planning as general task by ignoring the particularity, which has good universal property but reduces the solving speed for on-line real-time planning. In this paper, a novel stepwise solution based on self-motion manifold is proposed for motion planning of redundant manipulators, namely, the chief tasks and secondary tasks are implemented step by step. Firstly, the posture tracking of end-effector is achieved accurately by employing the non-redundant joint. Secondly, the end-effector is set to keep stationary. Finally, self-motion of manipulator is realized via additional work on the gradient of redundant joint displacement. To verify this solution, experiments of round obstacle avoiding are carried out via the planar 3 degree-of-freedom manipulator. And the experimental results indicate that this motion planning algorithm can effectively achieve obstacle avoiding and posture tracking of the end-effector. Compared with traditional gradient projection method, this approach can accelerate the problem-solving process, and is more applicable to obstacle avoiding and other additional work in displacement level.     

基于稀疏节点快速扩展随机树的移动机械臂运动规划

针对传统移动机械臂运动规划未考虑停靠误差、规划效率低等问题,提出一种基于稀疏节点快速扩展随机树的移动机械臂运动规划方法.研究了停靠误差对移动机械臂运动规划的影响,制定了基于坐标转换的误差补偿措施.针对快速扩展随机树算法在局部空间中过度搜索的问题,改进回归过滤机制,避免了节点重复扩展.考虑边界节点的有效性,提出了随机点边...     

自重构模块机器人的研究与发展现状

自重构模块机器人能够根据工作任务及工作环境的变化而自动改变自身的结构配置，构成与其相适应的最佳构形，完成操作任务，不但扩大了机器人的应用范围，更由于模块的均一性和互换性降低了制造及维护成本，提高了操作的可靠性，介绍了该领域的国内外发展状况，总结了主要研究方法及存在的主要问题，提出了自重构模块机器人的发展方向。     

清洁机器人研究发展现状

对清洁机器人的研究发展现状及其关键技术进行了系统的综述。电源技术、机器感知技术、路径规划与定位技术是清洁机器人的关键技术。传感器技术则是制约智能机器人发展的瓶颈,增加机器人的专家知识可以弥补机器人获取信息量不足的缺憾,并可提高机器人的智能化水平。     

非完整移动机器人的路径光滑化研究

针对非完整移动机器人的路径光滑问题进行了研究.在传统的路径规划研究中,仅仅考虑某一或某些性能指标,如路径最短、运行时间最少等等,这样规划出的路径存在曲率不连续现象,不能直接用于移动机器人的路径跟踪.文中利用立方螺线作为过渡曲线,对原有路径进行修正,且修正过程中考虑机器人的最小转弯半径约束以及移动机器人的非完整约束,建立的过渡曲线不仅能够保证过渡点处的曲率连续,而且能较好地逼近原有路径.文章最后针对不同初始情况进行了计算,仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于遗传算法的移动机械手运动规划

讨论移动机械手非完整运动最优规划问题.利用遗传算法对移动机械手进行了两点和多点运动规划,采用了浮点数编码及适应度最优保存策略.通过仿真试验,验证了该方法的有效性和可行性.     

A~*算法在移动机器人路径规划中的应用

采用A*算法对已知环境中的移动机器人路径规划问题进行研究。利用栅格法建立环境模型,然后对节点的选择进行分析,最后通过MATLAB仿真。仿真结果表明算法能找到一条从起点到终点的较优路径,验证了算法的有效性。     

使用非视觉传感器的移动机器人定位问题的研究方法

回顾使用非视觉信息的移动机器人定位问题研究状况,根据各种方法研究的侧重点将经问题分为４类,即使用信标的定位,基于环境模型的定位,基于多传感器融合信息的方法以及定位和环境建模同时进行的方法,且指出各种方法的优缺点。     

自主移动服务机器人现状与关键技术研究综述

随着社会的发展,自主移动服务机器人技术迅速成为服务机器人领域中的一个研究热点,具有广泛的应用和广阔的发展前景.简要介绍了国内外服务机器人的研究背景及其发展现状,对自主移动机器人的关键技术即多传感器信息融合技术、路径规划与导航技术、电源技术和人-机交互技术分别进行了介绍,并对目前存在的主要问题和解决方法进行了探讨.