未知模型机器人的碰撞检测算法

针对工业机器人在模型未知情况下的碰撞检测问题,提出一种基于参数辨识和广义动量的新型碰撞检测算法.首先,通过整体辨识的方法,得到较为精准的机器人动力学模型.然后,基于动力学模型、电机反馈位置与驱动电流信号计算机器人运行过程中的动量偏差来观测碰撞力矩的大小和方向.通过等效为带通滤波器来分析调节观测器的参数,进一步对碰撞力矩...     

基于网格包络的工业机器人仿真碰撞检测算法

为提高工业机器人在复杂作业环境下的碰撞检测效率,提出了一种网格包络的碰撞检测算法,以大量等尺寸的立方体网格来包络模型本身,并在网格内部建立网格子模型的AABB树结构。该算法在建模过程中将网格的空间坐标进行有序存储,在遍历阶段可快速搜索到相交的网格,之后遍历网格内部的树结构来进一步判断模型是否碰撞。该算法网格内部的子模型几何数据量远小于整体模型几何数据量,其网格内的检测速度远快于以整体模型建模的传统层次包围盒方法的检测速度。实验结果表明,在大型复杂模型碰撞检测仿真中,该算法在不同网格数量下的检测效率比传统的Solid算法的检测效率快数倍到数十倍。     

基于碰撞检测的机器人运动仿真系统

介绍和分析了一种机器人机械手三维实时动画的仿真系统,通过OpenGL图形库进行开发,建立了机器人的三维运动学模型,进行了运动过程中的碰撞检测,实现了机器人运动的实时模拟。该系统具有友好的用户交互性、良好的开放性和通用性,可以极大地方便机器人的分析和研究。     

工业机器人仿真系统碰撞检测快速算法

根据6R机器人杆系的特有结构,提出了三角形包围法和端点矢量投影法来提高双机器人协调工作时连杆碰撞检测的效率。通过改进公共面法来进行几何元素的碰撞和干涉检测,给出了相关的数值仿真结果。     

ESD模型参数识别的差分进化方法

提出了一种以差分进化算法对静电放电模型进行参数辨识的新方法。以基于Heidler雷电流方程的静电放电模型参数为辨识对象,分别以仿真和实验数据验证了该方法的可行性,并从电流波形整体和局部两方面对拟合效果进行了评估。结果表明,与遗传算法相比,差分进化算法的执行速度更快,所得的辨识参数精度更高,对电流波形的整体和局部关键点的拟合度均高于遗传算法。因此,差分进化算法比遗传算法更适用于解决静电放电模型参数辨识问题。从实例可以看出,差分进化算法不需要过多的初始参数值先验知识,而只需提供一个较宽的初始参数搜索范围即可获得良好的辨识结果。此外,本文还以差分进化算法对Bruce-Golden和Gaussian函数静电放电模型进行参数辨识,验证了该方法的适用性。     

基于高阶扰动观测器的机器人碰撞检测算法

协作机器人在人机协作过程中有发生碰撞的可能,如果碰撞发生会对机器人或操作人员造成较大的伤害。为了提高机器人在协作过程中的安全性,提出了一种基于高阶扰动观测器的碰撞检测算法,提出的高阶扰动观测器比一阶扰动观测器具有更好的实时性和鲁棒性。在高阶扰动观测器给出的外力矩基础上提出了接触危险系数的碰撞阈值用于检测是否发生碰撞,通过数值仿真模型对高阶扰动观测器及碰撞检测阈值进行了仿真验证。最后在机器人上进行了碰撞检测实验,实验结果表明该碰撞检测算法具有良好的检测效果,能够实现碰撞的实时检测,提高了机器人的人机协作安全性。     

基于6维力/力矩传感器的并联机器人惯性参数辨识方法

提出了基于6维力/力矩传感器的并联机器人惯性参数辨识新方法,这种方法不需要了解关节摩擦和驱动器动力学特性的精确模型,推导了一般并联机器人的惯性参数辨识模型,分析了并联机器人的基惯性参数,提出了并联机器人惯性参数辨识轨迹的选择原则,并给出了两种新型空间并联机器人的分析实例。     

基于连接组合体方法的关节机器人动力学参数辨识

为获得不受负载影响的机器人动力学参数的独立值,采用连接组合体方法辨识机器人动力学参数,即辨识时按照一定的方式及次序锁定其他关节,每次仅让某几个关节运动,从而辨识出全部参数的独立值。编写了机器人动力学参数辨识程序,对某确定工业机器人进行了动力学参数辨识计算。结果表明：该方法能够获得独立的机器人动力学参数;绝大多数参数能够获得理想的辨识精度;受噪声影响,部分参数辨识结果与理想值差距较大,原因在于这些参数对力矩的贡献很小,在噪声存在的情况下,其信息被淹没;基于辨识结果的力矩计算结果与机器人控制理想力矩具有很高的吻合度,验证了该方法的正确性。     

多参数变化下基于参数辨识的永磁同步 电机偏差解耦控制方法

针对矢量控制下永磁同步电机d-q轴电流无法动态解耦,导致电机参数的动态变化影响其控制系统稳定性问题,提出一种基于参数辨识的永磁同步电机偏差解耦控制(PI-DDC)方法。以d-q轴电流控制器耦合系数为零推导完全解耦下偏差解耦项的传递函数,由此考虑电阻、电感和永磁体磁链等电机参数的动态变化对偏差解耦效果的影响,引入带遗忘因子递推最小二乘法在线辨识电机各参数,通过实时修正偏差解耦控制模型中的电机参数实现d-q轴电流解耦。以一台永磁同步电机为例,不同工况下的仿真和实验结果表明,所提的PI-DDC方法相比于传统偏差解耦控制方法,d-q轴电流响应时间缩短约50%,超调量分别减小约60%和70%,最大波动幅值分别减小约30%和37%,具有更好的控制精度和动态性能。     

基于快速动力学辨识的机器人力/位混合控制碰撞检测研究

针对机器人力/位混合控制时发生异常碰撞所导致的安全问题,提出一种基于快速动力学辨识的碰撞检测方案.首先,建立机器人快速动力学的辨识模型,基于拉格朗日法整理出机器人关节重力矩的最简三角函数回归矩阵,运用连续摩擦模型建模关节摩擦力;然后,采用最小二乘法分别辨识出机器人关节的重力矩最简参数集和连续摩擦模型参数集;最后,为验证...     

机器人动力学参数辨识方法的研究

在不解体情况下,采用ＣＡＤ方法计算各动力学参数值,基于多体系统动力学模型及ＰＵＭＡ机器人单关节运动试验结果修正相应动力学参数,并考虑各关节摩擦与阻尼特性。通过ＰＵＭＡ机器人各臂联动试验验证辨识参数的正确性。     

一种水平机器人动力学模型辨识方法

机器人动力学模型的辨识方法往往涉及多个参数变量,在控制应用中步骤繁琐,实施难度大.鉴于此,提出了一种水平机器人动力学模型简化的方法.通过拉格朗日原理建立水平机器人完整的动力学模型;采集本体轨迹和电流实时数据,通过理论的机械惯量参数,采用最小二乘法辨识本体的摩擦/转子惯量系数,最后进行了实验效果的验证.通过此方法,可降低动力学参数辨识过程的复杂度,可用于估算轨迹规划中的电机扭矩分布情况,从而便于优化轨迹处理.     

多臂机器人关节间的碰撞检测研究

将多臂机器人各运动关节简化为具有一定直径的圆柱体 ,通过计算两圆柱体中心线间最短距离来进行机器人的碰撞检测研究。在此过程中 ,首先通过总结提炼两空间线段间的相互位置关系 ,在进行解析 ,推导的基础上 ,提出了 8个有意义的解析几何推论 ,直接可得出两空间线段间的最短距离 ,然后根据得出的结果 ,设计了一个机器人运动关节间的碰撞检测算法。该算法程序设计简单 ,计算量小 ,能有效地满足实际应用需要。     

基于模糊优化辨识模块化机器人关节动力学参数

为了能更为合理、准确地辨识出机电结构系统结合面的等效动力学参数,提出了基于模糊优化的辨识方法。以9自由度模块化冗余机器人为研究对象,采用模糊优化方法辨识了机器人关节面等效动力学参数,并利用所识别的参数及机器人各部件有限元模型建立了机器人整机动力学模型,该模型的模态参数与试验结果具有较好的一致性,表明所提出的辨识方法具有较高的辨识精度,是合理和可行的。     

上肢康复机器人动力学模型参数辨识

上肢康复机器人是一个非线性、多耦合的系统,对其建立精确的动力学方程较为困难,故无法直接应用于控制系统中。基于拉格朗日法建立康复机器人动力学方程,设计一条激励轨迹,并运用激励轨迹得到的关节力矩和关节角度等相关数据进行动力学参数辨识。使用递归最小二乘法辨识法得到较为精确的上肢康复机器人动力学方程,并通过设计相应的验证轨迹,证明了辨识得到的动力学方程的有效性。     

基于PSO算法的工业机器人绝对距离自标定方法

为了提高工业机器人的定位精度,提出一种自标定算法,首先采用D-H参数模型对机器人进行建模,分析并建立D-H参数误差与机器人末端误差的函数,再设计一个可旋转的标定平台,使机器人去探测不同位姿下的标定平台上的两个标定点,最后采用PSO算法对不同位姿下标定平台两点间的绝对距离来实现对机器人D-H参数误差的辨识.该方法标定过程...     

基于运行数据的变桨力矩偏差信号处理方法研究

为解决兆瓦级风机运行期间时常报出的变桨力矩偏差过大问题，采集了风场实时运行数据进行分析处理。通过变桨力矩空间变化规律的受力分析，运用Matlab仿真工具及bladed风机仿真工具进行仿真验证，并对比风场采集数据变化规律，得出变桨力矩偏差与风轮转速相关的结论。     

机器人操作臂动力学参数的动静态辨识方法研究

针对机器人惯性参数辨识的问题,提出了一种机械臂动力学参数的动静态混合辨识方法。在静态辨识中,通过变换机械臂的构型构造多维矩阵,利用机器人基座六维力传感器采集的三维力及力矩值,采用最小二乘法求解机械臂各连杆质量与质心坐标的乘积,为动态辨识过程消去待辨识参数的二次方项,降低辨识的复杂度。利用静态辨识结果,基于牛顿-欧拉算法推导参数解耦形式的机械臂动力学方程。在动态辨识中,规划各关节按照特定的组合方式运动,根据采集的各关节的力矩、速度及加速度值,采用伪逆法辨识各连杆的惯性张量以及质心坐标,继而完成动力学参数的全辨识,算法的参数辨识误差低于0.7%。最后,通过仿真实验验证了该辨识算法的正确性与可行性。