六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

高压巡线机器人清障机械臂运动学建模与分析

以D-H法为研究基础,对高压巡线机器人清障机械臂进行了运动学建模与分析,提出了一种有效的运动学正、逆解求解方法,为后续的控制编程提供可靠的变量参数.与固定式空间6R机器人相比,清障机器人既有转动关节又有平动关节,使求解难度增加.求逆解时采用了双变量反正切函数,提供了两个自变量数值,只需两次逆矩阵连乘,避免了漏解的出现.当有多解出现时,结合变量的值域加以取舍,不会影响到其他变量的求解,与几何法相比降低了计算量,并且适用于所有平面连杆机构.通过Adams建立运动学模型,进行了仿真分析,结果表明这种算法准确可靠,机械臂运行平稳.     

锻造操作机夹钳平行升降机构运动学特性分析

对锻造操作机机械系统进行运动学特性分析,研究执行机构的运动规律,是实现操作机夹钳末端位置精确控制的前提。本文分析了某典型锻造操作机夹钳平行升降机构的机构特征及运动学特性,得到了夹钳末端随升降缸运动的变化规律以及夹钳平行升降动作的运动学逆解方程。结合锻造操作机具体结构参数对夹钳平行升降逆解近似公式的精度进行了分析,提出了采用高次方程近似公式的方法,并给出了二次方程近似公式,研究结果对于提高操作机夹钳末端的位置控制精度具有一定的理论价值。     

一种六关节机器人关节空间轨迹规划方法

为提高六关节机器人运动效率,保证在最优时间内平滑地完成运动任务,提出一种关节空间轨迹规划方法.该轨迹规划方法首先通过D-H参数法,对机器人进行建模;在末端执行器轨迹上寻找若干个特征点,并通过逆运动学解得六个关节的关节角;采用5次非均匀B样条曲线定义速度、加速度可控的关节轨迹,并获得时间最优轨迹规划的非线性运动学约束条件;最后通过改进的粒子群算法求解关于时间最优的运动轨迹.     

串联冗余自由度机构关节角位置的规划算法

为了建立一种实时求解串联冗余自由度机构关节角位置的方法,解决串联冗余自由度机构逆运动学求解中角位置的求解问题,给出了逆运动学的数值解。根据加权伪逆理论,采用瞬时最优速度表达关节空间角增量的方法,研究了关节空间角位置数值解法,给出了冗余自由度机构连续跟踪期望空间姿态时的关节空间角位置计算方法。在典型运动输入条件下,分别恒定速比关节位置算法和加权逆速度积分方法获得的关节位置和姿态误差进行仿真。为验证算法有效性,以卫星天线姿态稳定系统为研究对象,仿真结果表明,恒定速比关节位置算法在运动学逆解过程中能够保证天线姿态误差Frobenius(弗罗贝尼乌斯)范数小于10~(-4)。仿真结果表明:本文提出的方法能够连续给出冗余自由度机构运动过程中的关节空间角位置的希望值,实现了逆运动学角位置层面的数值解和理想的控制精度。     

舱外航天服手臂的逆运动学解法

针对航天服手臂的特殊软关节结构和多自由度的特点,提出了基于最近邻的快速逆运动学解法,该方法保证在任何测量位置都能得到航天服关节角度的近似解.采用空间分块二步搜索策略,解决了基于最近邻方法求解舱外航天服手臂逆运动学中内存占用量大和效率低的缺点.仿真结果表明,最近邻的快速逆运动学解法在计算精度和实时性上均能满足测试系统的要求.     

超冗余移动机械臂的逆运动学快速求解

为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂(MM)运动学的优化逆解,提出了一种基于遗传信
赖域算法和解析解法相结合的运动学求逆方法. 首先使用解析解法求出机械臂逆解关于移动
车运动参数的表达式,据此表达式引入关节最佳柔顺性准则确定信赖域算法的目标函数;然
后用遗传信赖域算法快速求解此只包含移动车运动参数为自变量的目标函数的最优化问题,
据此求出运动学逆解. 仿真算例表明,该方法能快速求出精确和优化的运动学逆解.     

一种冗余机械臂构型优化方法

针对存在结构偏置7自由度机械臂的逆运动学问题，本文提出了一种选择最优关节角参数的位置级逆运动学优化算法，根据基于关节参数固定的关节角解析解，将牛顿迭代法与拉格朗日乘子法相结合，将机械臂最优构型的计算问题转化为机械臂最优标志参数的寻根问题，分别针对关节构型、关节力矩整体进行优化，求解出最优构型。该方法与速度级逆运动学算法对比，具有计算精度高、收敛速度快的优点，并且进行了对比仿真实验。结果表明：相较于速度级算法，该方法得到的逆解没有终态自运动，位姿精度高4个数量级，关节最大受力降低了13%,并且力矩优化速度更快，具有十分重要的在轨应用意义。     

6自由度装校机器人逆解的确定

为了实现对自主研发的6自由度装校机器人的精确控制,提出了一种机器人的逆解确定方法。通过D-H(Denavit-hartenberg matrix)法建立机器人各连杆的参考坐标系获得D-H参数,推导出机器人的运动学正解并采用解析法求得运动学逆解。基于作业时间最优的思想,采用在X-Y平面末端定域方法从多组逆解中确定出一组运动学逆解。运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现机器人的轨迹规划及实时控制等提供了理论基础。     

随车吊机械臂运动学建模及逆运动学求解

根据随车吊机械臂各关节的运动特点,详细分析机械臂的运动学模型,采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程。针对随车吊机械臂逆运动学存在多解的问题,提出了一种基于改进收缩扩张因子的量子粒子群优化算法,并在算法中加入混沌搜索抑制"早熟"问题。仿真结果验证了机械臂逆解计算的有效性。     

标准正态分布的简洁闭式

由于不少文献给出的数值闭式相当复杂而不易推广,故采用二维圆近似思想导出了标准正态分布的简洁闭式,从其逆函数角度得到分位点的相应闭式,使概率计算简单易行．另外,还提出主余项积分补偿思想,可获得更为精确的简洁闭式,并给出了误差分布．     

基于插值模糊控制的反应釜目标温度优化设计

为得到反应釜温度良好的控制效果,需克服反应釜温度控制系统的大惯性、时变与非线性特性.以常规模糊控制为基础,结合插值算法,设计了一种新型的反应釜目标温度优化方案.采用离线计算、在线查表的方式,使计算简便、控制简单.仿真结果表明,该方法具有控制精确度高、动态性能好以及跟踪能力强的特点.     

二维 Laplace 方程 Neumann 问题近似解的计算

为便于上机计算Ｒｅｕｍａｎｎ问题的近似解，得到Ｈｅｒｍｉｔｅ插值多项式的转化形式，进而得到近似解计算公式。写出了计算框图，并举出了计算实例。     

CIS片上系统中伽玛校正的低功耗设计

为了实现CMOS图像传感器(CIS)片上系统(SoC)中伽玛(γ)校正的低功耗设计,同时又保证校正的精度,提出一种查找表和直线拟合相结合的γ校正技术。算法对灰度值较低的像素使用直接查找表方法校正,对于γ曲线上升缓慢部分的像素采用分段直线拟合的方法。在直线分段时,使用外层分段与内层分段相结合的方法,达到了分段优化的目的。算法保证了图像校正精度,与使用完全查找表法相比,误差在0.5 pixel之内。基于该方法设计了一个8 bit输入/8 bit输出的VLSI模块,通过FPGA对模块进行了验证,模块占用723个LE和195个LC寄存器,比完全查找表法减少了硬件资源耗费,实现了低功耗设计。系统最大工作频率可达148 MHz,完全满足实时处理的需求。     

一种Rician衰落信道快速仿真模型

Rician衰落信道是一种重要的小尺度衰落信道.由于多普勒频移为随机值的Rician衰落信道仿真模型不适用于查表法,因此对多普勒频移进行了改进,设计出一种适用于查表法的Rician衰落信道仿真模型.通过理论及仿真分析,获得当谐波数达到100后,该模型在保持统计特性基本不变的情况下可极大地提高仿真速度.     

基于分段运算的直接频率合成技术研究

该文介绍了一种新的直接频率合成器实现方法,采用分段线性插值运算来拟合正弦函数,不需要ROM查找表.该方法使用具有分段连续的线性分段来近似正弦函数曲线的第一象限部分,根据正弦曲线的对称性,构成完整的正弦曲线.并结合电路结构进行优化设计,达到显著降低电路功耗,减少电路复杂度的目的.直接数字频率合成器的整个数字部分由Altera FPGA实现.     

CORDIC算法在V-BLAST中的应用

传统CORDIC算法需要通过查找表和许多乘法器才能实现矩阵的QR分解,这会导致硬件电路实现复杂,运算速度降低,此外它能够计算的角度范围也有限。针对传统CORDIC算法的缺陷,在向量模式下提出一种改进型CORDIC算法,它不需要查找表和模校正因子,只需通过简单的移位和加减运算就能实现矩阵的QR分解,从而能够减少硬件的开销,提高运算的性能,并通过重复迭代和区域变换使得该算法能够适用于所有的旋转角度。最后将该算法应用于V-BLAST接收系统的QR算法中,实现了低复杂度译码的效果。     

函数转换与查表修正相结合的色彩匹配方法

针对函数转换方法速度快但精度差，查表插值方法精度高但速度慢的特点，提出将函数转换和查表修正相结合的色彩匹配方法。先建立基本的转换关系，再通过查表的方法进行修正，基本转换关系和修正表的建立过程，都通过机器学习方法完成。其特点是不依赖于特定的打印环境，即在不同的打印环境下，可通过对样本数据的学习，自动建立基本转换关系和修正表。     

单片机在表面粗糙度检测中的应用

本文介绍光纤表面粗糙度检测原理,采用MCS-51单片机进行数据处理和运算,以拟合曲线算法代替查表法,并给出拟合曲线系数.     

低复杂度的改进型CORDIC算法研究

传统CORDIC算法需要通过乘法器和查找表才能实现多种超越函数的计算,这会导致硬件电路实现复杂、运算速度降低,此外它能够计算的角度范围也有限.针对传统CORDIC算法的缺陷,在旋转模式下提出一种改进型CORDIC算法,它不需要模校正因子和查找表,只需通过简单的移位和加减运算就能实现多种超越函数的计算,从而能够减少硬件的开销,提高运算的性能,并通过区域变换使得该算法能够适用于所有的旋转角度.误差分析表明该算法具有很小的误差.