基于单目视频运动跟踪的三维人体动画

针对传统人体动画制作成本高、人体运动受捕获设备限制等缺陷,提出了一种基于单目视频运动跟踪的三维人体动画方法。首先给出了系统实现框架,然后采用比例正交投影模型及人体骨架模型来恢复关节的三维坐标,关节的旋转欧拉角由逆运动学计算得到,最后采用H-anim标准对人体建模,由关节欧拉角驱动虚拟人产生三维人体动画。实验结果表明,该系统能够对人体运动进行准确的跟踪和三维重建,可应用于人体动画制作领域。     

三平移并联机器人控制算法

论文对一种三平移并联机器人进行了运动学建模,运用矩阵计算方法得到其机构运动学反解,即根据终端执行器的运动规律,求出原动件在单位时间内的位移,进而求得步进电机在单位时间内所发的脉冲数。实验验证该步进电机控制算法的正确性,为并联机器人的运动控制提供了理论方法。     

6-PSS并联机器人操作机平动工作空间解析

提出一种求解6-PSS并联机器人操作机平动工作空 间 边界的解析方法．该方法将平动工作空间问题归结为三类子空间边界求交问题,即分别由六 张球面片交集构成的上、下边界与由六张椭圆柱面交集构成的侧面边界的求交问题．文中还 提出主工作空间的概念和相应的解析表达及工作空间评价指标,并探讨了设计参数对评价指 标的影响规律．     

基于包络理论的谐波传动共轭齿廓求解和啮合分析

针对数值求解谐波传动共轭齿廓推导复杂,不易求解等问题,运用一种根据柔轮运动轨迹包络的方法求解共轭齿廓,同时调整柔轮齿廓的沿轴向的不同齿高,使柔轮齿与共轭钢轮齿啮合时不发生干涉。为分析柔轮的齿根圆半径和转矩对柔轮应力的影响,通过Ansys Workbench建立了多体接触模型,探究了齿根圆半径和加载不同转矩对柔轮应力的影响规律。结果表明:柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度高于所加载的转矩,因为谐波传动为多齿啮合传动,单个齿所受的应力较小,载荷对柔轮应力的影响相对小于齿廓参数的影响。     

基于模型预测—中枢模式发生器的六足机器人轨迹跟踪控制

为了模仿动物卓越的运动能力和环境适应能力,提出了六足仿生机器人的轨迹跟踪控制方法。首先建立了机器人的运动学模型,接着通过转向参数将机器人的速度和角速度与中枢模式发生器（CPG）参数结合起来,设计了转换函数。然后通过转换函数将模型预测控制器和CPG网络结合起来,提出了基于CPG的模型预测控制器（MPC-CPG）,并证明了其稳定性。最后对机器人跟踪圆周轨迹和直线轨迹进行了仿真和实验。实验表明,在有初始误差的条件下,机器人在MPC-CPG控制器的作用下能够快速地消除位置误差和航向角误差,跟踪上参考轨迹。轨迹跟踪的位置误差始终保持在-0.1～0.1 m,航向角误差保持在-27?～20?。在MPC-CPG控制器的作用下,机器人不仅具有较高的轨迹跟踪精度,同时还表现出良好的运动平滑性和协调性,进一步验证了所提出的MPC-CPG控制器的有效性。     

基于MATLAB的某型机器人运动学可视化仿真平台实现

针对六自由度机器人关节运动强耦合难分析的问题,开发了可视化机器人仿真、平台.该平台以KLD 600型六自由度教学机器人为研究对象,利用MATLAB集成仿真环境,分别实现了机器人正逆运动学计算、机器人点动和联动操作的动画田演示等功能,且所有功能以图形用户界面的形式进行调用.该仿真、平台可作为机器人教学和科研的仿真工具.     

基于局部支撑姿态的逆运动学求解

逆运动学(Inverse Kinematics)是虚拟角色运动控制的一种基本方法,它根据用户指定肢体末端的位置计算出虚拟角色各个关节的旋转.传统算法求解时没有考虑人体姿态的运动规律,因此其结果不能完全令人满意.文中提出了一种利用捕获的运动数据辅助求解逆运动学问题的新方法.通过自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)对姿态数据学习和聚类,获得一组刻画人体姿态空间的支撑姿态,然后通过对问题所在局部空间的支撑姿态加权优化来求解逆运动学问题.该方法克服了传统方法结果不自然、计算效率较低的缺点.实验结果也表明了该文方法的有效性.     

Kinematic Design of Modular Reconfigurable In-Parallel Robots

This paper describes the kinematic design issues of a modular reconfigurable parallel robot. Two types of robot modules, the fixed-dimension joint modules and the variable dimension link modules that can be custom-designed rapidly, are used to facilitate the complex design effort. Module selection and robot configuration enumeration are discussed. The kinematic analysis of modular parallel robots is based on a local frame representation of the Product-Of-Exponentials (POE) formula. Forward displacement analysis algorithms and a workspace visualization scheme are presented for a class of three-legged modular parallel robots. Two three-legged reconfigurable parallel robot configurations are actually built according to the proposed design procedure.     

仿袋鼠机器人腾空阶段跳跃运动特性研究

针对袋鼠生物体结构及其腾空阶段的运动特点，提出了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动特性分析方法。采用D—H法建立了仿袋鼠跳跃机器人腾空阶段的运动学分析模型，基于拉格朗日方法推导了其腾空阶段的动力学方程，最后利用MATLAB结合实例对此模型进行了仿真分析。结果表明，仿袋鼠跳跃机器人的髋关节和膝关节对于整个机器人的空中姿态调节有着决定性的作用。研究结果为仿袋鼠跳跃机器人的试验研究和驱动器的选择提供了理论参考。     

基于轨迹测量与人机映射的六自由度机械臂运动追踪模型

本研究提出了一种基于六自由度机械臂的遥操作人机系统,旨在设计一种不依赖穿戴设备且直观易用的操控方式。该系统使用KinectV1摄像头及UR3机械臂,以Microsoft骨骼识别库作为基本的人体姿态识别方法,通过人体手臂与机械臂关节的映射,实现机械臂实时追踪人体手臂动作的任务。同时,采用非线性模型预测控制(NMPC)算法对机械臂运动控制进行优化,并设定模糊规则来实现NMPC参数的自适应调整。实验结果表明,在NMPC的优化作用下,机械臂在x及z两个平动方向的平均位移误差和3个转动方向的平均旋转误差以及关节角变化量平均误差都有了显著的降低。测试结果也表明,机械臂整体动作跟随效果良好,验证了本文提出的映射规则和运动学模型的准确性,以及模糊NMPC控制器的有效性。