冗余自由度机器人的运动学逆解

导出了冗余度机器人基于优化力度的运动学逆解,并将优化力度函数用于冗余度机器人运动学优化控制.通过调整优化力度函数中自运动限制因子的取值,可以改变自运动速度在关节角速度中所占份额,实现人为地控制任务时间段内关节角速度的大小,使各关节角速度接近一致,实现二次优化.     

一种稳定的冗余度机器人动力学解法

对冗余度机器人动力学优化中的零空间最小关节力矩法和伪逆法进行了研究,阐述了运动学和动力学同时优化的必要性,提出了一种在加速度级上以最小奇异值为优化性能准则的关节轨迹规划方法.以平面三自由度机器人为仿真对象,在长轨迹情况下对三种算法进行了仿真.仿真结果表明,所提出的算法具有良好的稳定性,并极大地改善了关节空间的终态自运动现象,证明了算法的有效性.     

扩展雅克比方法的冗余度机器人逆运动学应用

采用用于冗余度机器人求解的扩展雅克比方法,通过引入次级任务实现了冗余度机器人的周期性控制.介绍了自行研制的4自由度轻型机器人,以指定的空间轨迹作为主要操作任务,采用姿态控制作为次级任务,对4自由度冗余机器人进行了逆运动学求解和实验验证.并给出了机器人关节空间的期望变量,得到了关节空间和笛卡尔空间的轨迹误差.     

回避障碍和关节极限二元准则的冗余度机器人运动学逆解研究

为解决梯度投影法求解回避障碍和关节极限下运动学逆解过于严格优化反而限制运动灵活性的问题，首先通过障碍边界约束化建立了通用多边窗口障碍回避作业准则。并根据作业函数对关节角导数的正负变号情况分别定义加权系数，进而引入较为合理的加权系数矩阵，得到了回避障碍和关节极限二元准则下冗余度机器人运动学的加权最小二乘逆解方法。     

冗余自由度机器人的自运动控制和动态性能优化

关节空间自运动可能出现失控是大部分冗余自由度机器人动力学优化算法都存在的问题。本文分析了产生此问题的原因，提出了解决问题的途径，在此基础上提出的两种算法不但能够处理此类问题，而已实现了关节速度模和关节刀矩的同时优化，即运动学和动力学指标的同时优化。     

空间严格限制的机器人运动学优化的研究

对工作在铗窄，封闭，多障碍空间内的机器人的运动学优化问题进行了研究，提出采用控制变量法来实现机器人的障碍物躲避，给出了进行运动学优化的几个有代表性的目标函数。对工作在车体内的冗余自由度装填机器人１５５ＨＰ－１进行了优化，得到了满意的结果。     

超冗余全方位移动操作臂的逆运动学求解

针对超冗余度机器人的运动学逆解求解快速性与优化性难以兼顾的问题,对于一类9自由度超冗余全方位移动操作臂,提出一种关节等效和局部优化相结合的逆运动学求解方法.分析系统结构特点,在位姿分离的基础上对不同自由度合理分组.根据手爪的抓取姿态求得腕点位置,并以关节角运动幅度最小为目标函数,将决定腕点高度的两个关节的优化求解转化为二元函数的条件极值问题,在快速准确求解的同时有效利用了系统的冗余特性.仿真实验表明,该方法能够兼顾实时性、准确性和优化性的要求.     

解决运动学和动力学性能优化的对耦空间法

绝大多数冗余自由度机器人的动力学优化算法都没能合理地处理诸如避障碍物、避奇异位形和关节运动极限等运动学优化问题。本文提出了在机器人雅可比矩阵对耦空间上处理此问题的新思路。基于此思路所提出的优化算法把机器人的运动学优化限制在雅可比矩阵张成的空间进行，而一些动力学性能指标如对关节力矩的优化可在雅可比矩阵的零空间上进行，计算机仿真表明，本文提出的算法，在用于处理运动学和动力学性能的同时优化方面非常有效。     

冗余度机器人最小力矩与回避奇异并行优化

针对冗余度机器人梯度投影法最小力矩局部优化所发生的轨迹不稳定现象,经过讨论分析后,明确指出这种不稳定是由关节构形奇异引起的,并提出了一种冗余度机器人最小力矩与回避奇异的并行优化方案.通过对一三自由度冗余度机器人的仿真,证实了所提优化方案是可行、有效的.     

平面冗余自由度机器人自寻优运动优化方法

为了解决平面冗余自由度机器人的运动优化问题,提出一种自寻优方法。引入"臂角"参数,建立了平面4自由度机器人逆运动学的封闭解形式;针对机器人运动过程中远离关节极限的优化任务,提出一种自寻优方法,将4自由度机器人等效为四连杆机构,将优化目标转化为虚拟转矩作用于关节上,机器人将在虚拟力作用下向着平衡状态运动,最终实现机器人的运动优化。采用自寻优方法对机器人单点位姿及轨迹跟踪进行了运动仿真,结果表明:自寻优方法可以快速、有效地实现机器人的运动优化。     

基于神经网络的冗余度二重八面体变几何桁架机器人运动学求解

应用ＢＰ神经网络对冗余度二重八面体变曲何桁架机器人的位姿正解进行训练产,解决了二重八面体变几何桁架机器人的位姿反解问题。并利用网络模型求得运动学中的一、二阶影响系数矩阵,将关节极限优化指标引入机器人的运动学规划中,提出了一种轨迹规划方法。并对双二重八面体变几何桁架机器人进行了仿真计算。     

冗余度机器人动力学容错性能

提出了最小关节力矩突变指标,对冗余度机器人动力学容错性能进行了研究,通过构造关节力矩突变的表达式,在不同锁定时刻规划出各个关节力矩,并将规划结果与运动学关节速度突变规划出的关节力矩相比较,证明了在低速运动下可以用最小关节速度突变算法控制机器人的末端误差,而在高速运动下需要使用最小关节力矩突变算法控制机器人的末端误差.最后通过一个平面3R机器人的仿真实例,验证了算法的有效性.     

焊接机器人焊接相贯线曲线仿真

在分析了研究中的含简单闭链5R焊接机器人的结构特点的基础上，针对作两圆柱相贯线运动的作业要求，提出了一种有效轨迹规划方法；用几何法完成了空间位姿的描述；利用变角速度实现稳定的运动效果；在比较多种插值函数的基础上，对关节变量作了多项式插值；用几何矢量法完成逆运动学求解，并用凯恩方法对机器人的动力学进行了计算，设计了仿真程序，对仿真结果进行分析并改进机构；为机器人的设计、运动控制、离线编程提供了依据．     

基于MATLAB的6R焊接机器人运动学的仿真研究

为了更好地控制焊接机器人进行精准的焊接作业,以ABBIRB1600型焊接机器人为研究对象,利用MATLAB分析了它的正运动学、逆运动学和轨迹规划问题。基于标准D-H法对其进行建模,建立正运动学方程;在正向运动学的基础上,通过矩阵求逆的方法生成多组非线性方程并得到机器人各关节角度变量的8组解;在关节空间内对该机器人进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果证明了所建立的运动学方程的正确性以及该机器人参数的合理性。为后续焊接机器人的轨迹规划研究提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。     

串联机器人运动学分析与研究

为直观显示机器人路径规划的优化状况,采用D-H法则建立连杆坐标系和连杆参数,推导正运动学方程,实现逆运动学方程的封闭解.利用LabWindows/CVI编程软件,结合OpenGL技术对机器人运动学正逆解进行了三维图形仿真,验证正逆运动学准确性和实时性,实时显示各关节轴运动的角度、角速度及姿态.仿真实验表明,末梢定位的误差小于6×10~(-5) mm.为验证仿真结果的可行性,将仿真生成的路径规划点输入到Googol GRB 3016型6自由度关节机器人测试,仿真结果与实际运行吻合.     

一种机器人学习控制方法的实现

针对具有可重复工作方式的机器人，提出了一种ＰＤ迭代学习控制方法。该方法采用机器人关节角位置信号和关节角速度信号实现控制。文中给出了这种方法在三自由度机器人上的应用实例。     

冗余度机器人的运动规划碰撞算法

在考虑了操作机的关节极限、自碰撞和静态障碍物的情况下,从给定的初始位形出发,发现一条到末端效应器目标位置和姿态的相连可到达路径。方法给出了机器人操作机点到点逆运动学问题求解算法,利用碰撞算法实现了冗余度机器人运动规划,仿真验证了该方法的有效性,并表明了该方法具有较大的实用价值。     

水轮机修复专用机器人的位姿控制方法

为实现水轮机修复专用机器人的位姿控制，依据神经网络可以逼近任何非线性函数这一特性，采用融合遗传算法的神经网络建立机器人逆运动学模型，针对机器人的结构特点，改进了神经网络的输出训练样本，设计了用遗传算法学习神经网络权系数的软件实现方法，并提出了应用轨迹插补算法取得轨迹中间点位姿．运行结果表明，该方法可大大提高机器人的位姿控制准确度，并能快速地实现位姿控制．     

七自由度机器人逆运动学研究

本文提出了一种具有球形腕的冗余度机器人逆运动学实时解的新方法。即采用位姿分解方式，使逆运动学划分为球形腕位置和姿态两部分。与非分解方式的广义逆解相比，以ＢＵＡＡ—ＲＲ７—ＤＯＦ机器人为模型的仿真，表明了两者所产生的关节轨迹相差较小。同时本文方法保留了机器人的冗余特点，而且使复杂的逆运动学得到简化，适合于实时控制。     

基于VRML和Java Applet的机器人三维仿真

运用VRML语言对七自由度机器人进行了几何建模，把仿真图形嵌入到由Java Applet建立的用户界面中，建立了机器人三维仿真系统．建立了Java和VRML的编程接口EAI，通过Java多线程实现仿真机器人各个关节的同时运动，仿真系统可进行机器人轨迹规划、避障模拟、运动学优化等。