拟人机器人矢状面跑步运动规划

基于“虚拟腿”的概念,提出了一种新的方法实现拟人跑步机器人在矢状面内的跑步运动．首先在起跳阶段通过求解“虚拟腿”的二自由度动力学方程,规划机器人质心的轨迹;在飞行阶段机器人质心按照自由落体运动;然后对机器人双脚的运动和上臂的运动进行规划,采用牛顿拉斐逊法求解非线性方程组得到机器人在每个时刻的运动学参数;最后根据动力学方程求出各个关节的驱动力矩．仿真结果表明：机器人跑步时各个关节角度和关节驱动力矩变化平稳,运动稳定裕度大,可实现1.2m/s前向的跑步速度．     

基于BP神经网络控制的多机器人运动规划（1）

对多个机器人在简单环境中的运动的研究，利用多机器人控制的神经网络模型，将BP神经网络应用于机器人与障碍物，机器人与机器人之间的避碰行为控制，对机器人进行的行为设计．讨论了机器人训练神经网络及运动规划．实验结果表明了该方法的有效性。     

三肢体机器人运动分析及规划

针对一种腿臂机构功能融合设计的三肢体机器人,将其肢体操作模式作为移动模式下的特殊状态进行分析,将机器人整体的运动学分析分解为各肢体分别作为站立腿和摆动腿的运动学组合问题,实现了机器人2种工作模式运动学模型的统一,并分别进行了规划. 通过机器人步态运动仿真验证了理论分析的正确性,为机器人控制器的设计提供了理论基础.     

造型新技术——特征造型

介绍了特征造型的概念，对特征造型的分类、结构及应用前景作出分析．提出的特征造型系统适用于各类零件的计算机建模。     

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。     

基于BP神经网络控制的多机器人运动规划(Ⅰ)

对多个机器人在简单环境中的运动的研究,利用多机器人控制的神经网络模型,将BP神经网络应用于机器人与障碍物,机器人与机器人之间的避碰行为控制,对机器人进行的行为设计.讨论了机器人训练神经网络及运动规划.实验结果表明了该方法的有效性.     

柔性并联机器人系统的运动规划

针对500m口径大射电望远镜馈源支撑并联机器人存在悬索速度突变,导致舱体动态响应影响定位精度的问题,提出了柔性并联机器人系统的运动规划方法．为实现索长与索速度的同时控制,采用机器人关节规划理论的启发式策略生成离散点处的悬索速度;为保证离散点之间索速度与索加速度的连续性,提出了一种三次-四次多项式混合插值规划方法．研究结果表明,该运动规划方法生成的索长和索速度数据变化平滑,插值精度满足大射电望远镜的要求,可以解决因索速度突变造成的舱体动态响应和定位精度问题．     

基于BP神经网络控制的多机器人运动规划(Ⅰ)

对多个机器人在简单环境中的运动的研究,利用多机器人控制的神经网络模型,将BP神经网络应用于机器人与障碍物,机器人与机器人之间的避碰行为控制,对机器人进行的行为设计.讨论了机器人训练神经网络及运动规划.实验结果表明了该方法的有效性.     

遗传算法在机器人路径规划中的应用研究

采用栅格法对机器人工作空间进行划分,用序号标识栅格,并以此序号作为机器人路径规划参数编码,应用遗传算法对机器人路径规划作了研究。文中引入间断无障碍路径新概念以简化初始种群产生,定义了插入算子和删除算子以保证路径的连续性和简明性。应用遗传算法工具箱ＮＰＵＧＡＴｏｏｌｂｏｘＶｌ．０对所提方法作的仿真研究结果表明,该方法可行。     

移动机器人规划中的人机交互系统

针对移动机器人工作环境的复杂性和原始规划方法的局限性，研究人机器人交互系统，从而在机器人最优规划的基础上，进一步解决在非结构环境中机器人的导航与避障问题。     

具有单目嵌入式视觉的仿人机器人分层控制系统设计

针对仿人机器人的特点,设计了一个具有单目视觉的仿人机器人分层控制系统.通过研究机器人跑步运动的基本原理,在机器人跑步运动中引入手臂摆动姿态,通过最优化跑步过程的总体能效进行步态规划.最后根据FIRA比赛规则,决策系统通过视觉反馈和姿态反馈信息,调用底层动作库,进行短跑运动规划.实验结果表明,该仿人机器人的控制方式效果良好,适合参加竞技类比赛.     

Optimal Motion Planning of the Space Manipulator for Minimum Reaction Torque to Satellite

卫星本体最小扰动的空间机械臂最优轨迹规划

徐智强,曾祥鑫,李景慧,贾兆岩

（中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司,哈尔滨150030）

摘要：

针对自由漂浮空间机器人机械臂的运动过程会对卫星本体姿态产生较大扰动的问题,本文提出基于hp-自适应高斯伪谱法的路径规划方法。该方法以卫星本体的最小反作用力矩为目标函数,自适应地确定每段的分段数和多项式阶数,以此来提高求解精度和求解效率。同时,创新性地证明了所设计方法的理论收敛性,保证了离散化非线性规划问题的解是原优化问题的最优解。对平面二自由度空间机械臂的仿真结果表明,该方法比分解加速度控制（RAC）方法和控制变量参数化（CVP）方法更有效,并且在计算速度和配点数量上都优于其他伪谱方法。

关键词：自由漂浮空间机器人;hp-自适应高斯伪谱法;路径规划;非线性规划

     

Motion Planning of Humanoid Robot for Obstacle Negotiation

The motion planning for obstacle negotiation by humanoid robot BHR-2 through stepping over or stepping on/off the wide and flat obstacle at known locations is presented. In the trajectory generation method,first the constraints of the foot motion parameters which include obstacle dimensions and the distance of obstacle from the humanoid robot is formulated. By varying the values of the constraint parameters,different types of foot motion for different obstacles can be produced. In this method,first the foot trajectory is generated,and then the waist trajectory is computed by using cubic spline interpolation without first calculating the zero moment point (ZMP) trajectory. The dynamic stability during the execution of stepping over and stepping on/off trajectories are ensured by incorporating the ZMP criterion. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulations and experiments on humanoid robot BHR-2.     

Motion Planning of Humanoid Robot for Obstacle Negotiation

The motion planning for obstacle negotiation by humanoid robot BHR-2 through stepping over or stepping on/off the wide and flat obstacle at known locations is presented. In the trajectory generation method, first the constraints of the foot motion parameters which include obstacle dimensions and the distance of obstacle from the humanoid robot is formulated. By varying the values of the constraint parameters, different types of foot motion for different obstacles can be produced. In this method, first the foot trajectory is generated, and then the waist trajectory is computed by using cubic spline interpolation without first calculating the zero moment point (ZMP) trajectory . The dynamic stability during the execution of stepping over and stepping on/off trajectories are ensured by incorporating the ZMP criterion. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulations and experiments on humanoid robot BHR-2.     

基于单自由度腰关节的仿人机器人上身运动规划

针对仿人机器人上身的运动规划问题,提出一种新的规划算法.首先,运用机构学和机器人学的知识根据人体的生理结构特征建立上身的运动学模型.其次,从腰关节和人臂的不同运动特征出发对其分别提出了关节位移和舒适度-势能指标,构成人体上身的运动性能指标.再次,基于得到的上身运动性能指标利用梯度投影法提出仿人机器人上身的运动规划算法.最后,利用Matlab进行数值仿真,并与人体上身运动实验结果进行对比,从而验证该算法的可行性及合理性.     

基于遗传算法的机器人路径规划

采用栅格法表示机器人工作环境模型，用序号编码，直角坐标与序号混合应用，采用遗传算法产生初始路径种群，并对其优化找出最短路径，然后增加删除，插入算子达到路径规划中避障的要求。用MATLAB语言进行的仿真研究，仿真结果表明遗传算法进行避障和路径规划的有效性和可行性。     

模糊空间中基于人工势场的移动机器人运动规划

为了研究移动机器人的运动规划方案,提出使用指数形式的人工势场函数描述环境中的目标和障碍物。针对人工势场方案可能出现的局部极小问题提出了逃逸方法。随后提出一种模糊隶属度函数用来表示动态变化的障碍物模型,建立模糊表示的环境空间模型,并在这种模糊空间的基础上构建模糊人工势场函数,提出了一种适合于动态环境的实时优化路径规划算法,有利于解决未知、动态变化的不确定环境中的机器人路径规划问题。仿真结果表明,本文中提出的建模和规划方法是可行的。