基于遗传算法的双臂机器人模糊力/位混合控制

近年来,适用于空间站操作的冗余度双臂机器人系统技术研究得到了较多的重视．结合已有的 研究基础和研究条件,本文开展了面向空间舱内作业的冗余度双臂机器人协调控制应用研究．针对双臂机器 人协调操作过程中的受力问题,提出了一种基于遗传算法的双臂机器人模糊力/位混合控制策略．该方法把机 器人末端的力误差通过模糊控制转变为机器人位置控制器的修正值,在不改变机器人原有位置控制器的前提 下,实现力/位混合控制．利用遗传算法离线优化模糊控制规则,为了提高遗传算法的性能,总体交叉概率和 变异概率都采用了自适应控制策略．最后,以冗余度双臂机器人合力协调搬箱为例,进行了力跟踪的三维仿 真和实验,验证了所提出控制策略的有效性和可靠性．     

基于运动性能分析的双臂冗余度机器人协调运动研究

为了提高双臂冗余度机器人在其交互工作空间中的协调运动能力,以ABB YuMi为例,提出了一种计算简便并且能够有效反映双臂协调运动灵活性的性能指标。利用D-H法建立了YuMi机器人的运动学模型,分析了双臂可操作度的分布情况,分别研究了两种协调运动方式的运动学约束关系以及相应的运动控制规律,基于灵活性分析构建了双臂协调装配电机转子与轴承以及字母绘制的任务,通过仿真和实验验证了本文双臂可操作度指标的有效性及协调运动规划方法的正确性。     

电动力液压驱动四足双臂机器人的设计与实现

针对定基座机器人在复杂环境下作业能力不足的问题,研制出电动力液压四足双臂机器人,将浮动基座与双臂系统的优势有机结合,能够代替人员完成复杂环境下应急处置、工程作业等任务。详细阐述了四足双臂机器人的机械结构、机载电液动力系统、分布式控制系统以及仿真与操作训练平台的设计与实现。提出基于全身虚拟模型的足底力分配方法与足臂协调运动规划方法,实现了躯干浮动基座与双臂系统的联动,大大提升了机器人的作业能力和效率。通过搭建的仿真与操作训练平台完成单臂作业以及双臂协同作业的仿真,验证了所提出控制方法的有效性,并对机器人操作员进行操作训练。在实际样机实验中,测试了单臂抓取以及双臂协同抓取的能力,证明了四足双臂机器人能够满足复杂环境下移动作业的需求。     

中医按摩机器人双臂推拿过程的避碰控制

讨论了中医按摩机器人的双臂协调运动控制问题.根据机械臂的结构特点,将空间避碰问题转化为平面内的避碰问题,对按摩机器人双臂推拿过程中可能发生的碰撞情况进行了分析.利用平面几何方法,对机器人双臂协调推拿过程进行了避碰规划,设计出一套双臂协调运动控制策略.利用MATLAB对双臂的避碰情况进行了运动学仿真,仿真结果表明本文中设计的方法可以有效的实现双臂在推拿过程中的协调运动.     

基于HMS的双臂机器人运动学协调约束模型研究

论文主要研究了双臂机器人的协调运动。建立双臂机器人协调运动模型,根据双臂机器人进行实际任务时的相对位置控制关系,建立一种基于两机械臂协作过程中相对运动的约束协调算法模型,通过和声搜索算法,期望能够根据所得运动最优解增进双臂协调运动过程中的平稳性,并且能够减小仿真过程中的相对误差,保证双臂机器人在进行任务的过程中双臂之间的约束关系。     

两冗余度机器人协调操作的研究

本文针对两冗余度机器人在协调操作中的载荷分配和关节力矩极小化这两方面的问题进行了研究．首先，提出了最小载荷法、最小力矩法和复合指标法３种最优规划策略．然后，利用这种方法对两个平面３Ｒ机器人抓持同一刚体的协调操作进行了仿真计算，并将仿真结果进行了深入细致的分析比较．     

具有弹性关节的两协调冗余度机器人的关节轨迹规划

本文针对考虑关节弹性的两冗余度机器人协调操作中 的关节轨迹规划问题进行了研究．提出了最小力矩法和最小变形法两种最优规划策略,并利 用这两种方法对两个考虑关节弹性的平面3R机器人抓持同一刚体的协调操作进行了仿真分析 ．     

双臂机器人时间最优轨迹规划研究

本论文对双臂机器人时间最优轨迹规划问题作了深入研究,成功地运用了动态规划法 ,对沿着特定路径运动的双臂机器人左、右臂进行了时间最优轨迹规划,从而保证机器人左 、右臂在无碰撞的前提下,实现时间最优运动．算法通过了计算机仿真实验,证明算法可行 ,效率较高．     

柔性冗余度机器人残余振动的抑制研究

柔性冗余度机器人兼具柔性机器人与冗余度机器人的特点，在航空航天等领域有着十分广泛的应用前景．但是存在的结构柔性及其引起的振动造成机器人的精确控制极为困难．本文研究了柔性冗余度机器人残余振动的抑制问题，给出了一种控制方法．这种控制方法通过机器人在末端运动停止后依然进行某种自运动对残余振动进行主动的控制，使其迅速衰减．最后通过仿真验证了其可行性     

基于多传感器信息的冗余度机器人运动规划与控制

提出了一种基于多传感器信息的冗余度机器人规划与控制的模型,利用不同传感器本身的特性，分阶段地对多传感器的信息进行融合，减少规划时间, 并在冗余度机器人的运动过程中，不断地提高位姿检测的精度．将远距离的宏观规划和近距离的微调结合起来，增加了抓持的可靠性．利用移动冗余度操作臂系统结构的几何特点进行了运动学分析、避奇异的方法研究及仿真对比分析．应用所提出的研究方法获得了较好的实验效果．     

双臂机器人的协调控制算法综述

双臂机器人系统是当前机器人领域的研究热点,特别是随着单臂机器人在操作能力、控制等方面的局限性不断凸显,最近的研究集中在拥有协调操作能力的冗余双臂机器人.对双臂操作进行分类,然后从双臂协调运动方式、双臂协调控制问题、感知传感器、模仿学习、人机交互五个方面进行分析;综述从运动学、动力学现状入手,分析了双臂协调控制与单臂控制...     

Jerk-level synchronous repetitive motion scheme with gradient-type and zeroing-type dynamics algorithms applied to dual-arm redundant robot system control

Dual-arm redundant robot systems are usually required to handle primary tasks, repetitively and synchronously in practical applications. In this paper, a jerk-level synchronous repetitive motion scheme is proposed to remedy the joint-angle drift phenomenon and achieve the synchronous control of a dual-arm redundant robot system. The proposed scheme is novelly resolved at jerk level, which makes the joint variables, i.e. joint angles, joint velocities and joint accelerations, smooth and bounded. In addition, two types of dynamics algorithms, i.e. gradient-type (G-type) and zeroing-type (Z-type) dynamics algorithms, for the design of repetitive motion variable vectors, are presented in detail with the corresponding circuit schematics. Subsequently, the proposed scheme is reformulated as two dynamical quadratic programs (DQPs) and further integrated into a unified DQP (UDQP) for the synchronous control of a dual-arm robot system. The optimal solution of the UDQP is found by the piecewise-linear projection equation neural network. Moreover, simulations and comparisons based on a six-degrees-of-freedom planar dual-arm redundant robot system substantiate the operation effectiveness and tracking accuracy of the robot system with the proposed scheme for repetitive motion and synchronous control.     

双机械手对称协调力/位混合控制——模型、控制算法与实现

该文研究双手协调运动和力控制方法.基于一组面向对象的广义运动和力向量的定义, 考虑对象动力学,建立了面向对象的双手对称协调运动方程,该运动方程显式地表示了对象的 运动、内力及环境接触力与双手关节力矩间的关系.据此设计出广义工作空间一级的双手对 称协调力/位混合控制算法,并解决了算法的分解与并行实现问题.在两台PUMA562机械手 上进行的实验表明,本文研究的方法,可以在双手协调运动过程中实现对被操作对象的运动、 内力和环境接触力的混合控制.     

Collision-free motion planning of dual-arm reconfigurable robots

Dual-arm reconfigurable robot is a new type of robot. It can adapt to different tasks by changing its different end-effector modules which have standard connectors. Especially, in fast and flexible assembly, it is very important to research the collision-free planning of dual-arm reconfigurable robots. It is to find a continuous, collision-free path in an environment containing obstacles. A new approach to the real-time collision-free motion planning of dual-arm reconfigurable robots is used in the paper. This method is based on configuration space (C-Space). The method of configuration space and the concepts reachable manifold and contact manifold are successfully applied to the collision-free motion planning of dual-arm robot. The complexity of dual-arm robots’ collision-free planning will reduce to a search in a dispersed C-Space. With this algorithm, a real-time optimum path is found. And when the start point and the end point of the dual-arm robot are specified, the algorithm will successfully get the collision-free path real time. A verification of this algorithm is made in the dual-arm horizontal articulated robot SCARATES, and the simulation and experiment ascertain that the algorithm is feasible and effective.     

基于引力自适应步长RRT的双臂机器人协同路径规划

快速扩展随机树（RRT）方法的步长确定过分依赖于程序调试,而且固定的步长会导致碰撞检测失效问题．针对此问题,本文提出一种适用于双臂机器人协同路径规划的引力自适应步长RRT．首先,通过建立构型空间与工作空间的步长范数不等式,对双臂机器人在工作空间中所产生的步长进行约束,进而确保实现有效的碰撞检测;然后,提出随机树被动生长方法,在保证双臂机器人协同运动的基础上,降低规划空间的维度．最后,在随机树的节点处引入引力函数,加快算法的融合速度．仿真结果表明,引力自适应步长RRT方法可对工作空间中的步长进行有效约束,确保算法碰撞检测的有效性．在无碰撞的前提下,引力自适应步长RRT方法相比于其他算法减少了迭代次数,降低了运行时间并缩短了路径长度．将所提算法应用于双臂机器人的样机实验,结果表明双臂机器人可在保持位置协同的前提下,完成避障运动,验证了算法的可行性．     

基于ADAMS的输电线路移动机器人越障仿真

移动越障机构是输电线路移动机器人的基础,也是目前制约线路移动机器人发展的技术障碍之一.采用SolidWorks三维建模软件和ADAMS动力学仿真分析软件在虚拟环境中建立双臂移动机器人的仿真模型.通过避障路径规划生成运动仿真数据,在ADAMS虚拟环境中实现双臂移动机器人的稳定越障.仿真结果表明:双臂移动机器人的两臂交错滑移结构设计能够满足行走要求,且避障路径规划方法可行,仿真数据可为下一步双臂移动机器人物理样机的研制提供理论参考.     

空间机器人抓捕目标后基于任务相容性的消旋策略

针对双臂空间机器人抓捕自旋目标后的镇定操作,在考虑机器人系统输入约束的条件下,提出了一种基于任务相容性的消旋规划与控制方法。首先,给出空间机器人抓捕目标后的组合系统的动力学模型,作为规划与控制的基础。然后,根据动力学可操作度和任务相容性设计了目标的快速消旋策略,其期望加速度的方向和大小分别取作速度的反方向和机器人系统输入约束允许的最大值。最后,基于所推导的运动学和动力学模型,通过对目标和机械臂末端分别建立柔顺度等式,提出了一种跟踪期望运动轨迹同时对末端接触力进行调节的柔顺控制方法。通过双臂7自由度空间机器人消除目标自旋运动的仿真结果,验证了所提方法的有效性。     

Design of an anthropomorphic dual-arm robot with biologically inspired 8-DOF arms

From the perspective of kinematics, dual-arm manipulation in robots differs from single-arm manipulation in that it requires high dexterity in a specific region of the manipulator’s workspace. This feature has motivated research on the specialized design of manipulators for dual-arm robots. These recently introduced robots often utilize a shoulder structure with a tilted angle of some magnitude. The tilted shoulder yields better kinematic performance for dual-arm manipulation, such as a wider common workspace for each arm. However, this method tends to reduce total workspace volume, which results in lower kinematic performance for single-arm tasks in the outer region of the workspace. To overcome this trade-off, the authors of this study propose a design for a dual-arm robot with a biologically inspired four degree-of-freedom shoulder mechanism. This study analyzes the kinematic performance of the proposed design and compares it with that of a conventional dual-arm robot from the perspective of workspace and single-/dual-arm manipulability. The comparative analysis revealed that the proposed structure can significantly enhance single- and dual-arm kinematic performance in comparison with conventional dual-arm structures. This superior kinematic performance was verified through experiments, which showed that the proposed method required shorter settling time and trajectory-following performance than the conventional dual-arm robot.