面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

一种笛卡儿空间的自由漂浮空间机器人路径规划方法

针对自由漂浮空间机器人工作时需保证载体姿态稳定的问题,提出了一种笛卡儿空间内载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人非完整路径规划方法．首先,基于自由漂浮空间机器人特征方程和角动量守恒方程得到广义雅可比矩阵;其次,出于路径规划的需要,分析了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人可达工作空间;最后,引入相关系数,设计了笛卡儿空间内的无扰向量合成算法．仿真得到的路径规划结果表明机械臂末端达到目标点的同时确保了载体姿态无扰动,从而验证了所提方法的可行性和有效性．     

腹腔微创手术机器人末端执行机构的设计和实现

为了提高腹腔微创手术的安全性,设计了一种新型的腹腔微创手术机器人末端执行机构,用于夹持手术器械．根据腹腔微创手术的特点和技术要求,采用轴驱动和平行四杆的运动原理设计定点机构．详细介绍了末端执行机构的机械结构,应用D-H法和矢量代数法给出了各个关节的运动学解公式,研究了控制系统的硬件结构和软件系统,并进行了样机实验．实验表明所设计的末端执行机构具有很好的定点运动效果,能够较好地完成手术规划,满足腹腔微创手术要求．     

A fast connected components labeling algorithm for binary images

A fast label-equivalence-based connected components labeling algorithm is proposed in this paper.It is a combination of two existing efficient methods,which are pivotal operations in two-pass connected components labeling algorithms.One is a fast pixel scan method,and the other is an array-based Union-Find data structure.The scan procedure assigns each foreground pixel a provisional label according to the location of the pixel.That is to say,it labels the foreground pixels following background pixels and foreground pixels in different ways,which greatly reduces the number of neighbor pixel checks.The array-based Union-Find data structure resolves the label equivalences between provisional labels by using only a single array with path compression,and it improves the efficiency of the resolving procedure which is very time-consuming in general label-equivalence-based algorithms.The experiments on various types of images with different sizes show that the proposed algorithm is superior to other labeling approaches for huge images containing many big connected components.     

电解质等离子抛光表面粗糙度随时间变化规律

表面粗糙度是衡量抛光效果的最主要标准.依据电解质等离子抛光机理建立表面粗糙度随时间变化的数学模型,实验得出一定条件下经过不同的抛光时间之后试件表面的实际粗糙度值,用这些实验数据和数学模型进行非线性拟合,并根据拟合结果对数学模型进行了修正.修正后的数学模型与实验数据的拟合程度很好,校正可决系数达到了0.97139.在不同的抛光液温度下,又进行了2组实验,验证了修正后的数模模型与实际抛光时的情况基本一致.     

腹腔微创手术机器人的主从控制

为提高基于内窥镜的腹腔微创手术机器人系统的手眼协调一致性,提出了一种主从控制方法.基于旋量理论建立从手系统的正逆运动学模型,基于运动模型提出内窥镜坐标系下的主从运动控制算法,该算法包含了运动的一致性控制、相对运动控制和比例运动控制.主手的腕部为被动方式(无电机驱动),不能在任意位置保持静止,在手术开始、中途中断或调节主手工作空间时,主手和从手姿态不能保持一致.为此,开展3种辅助功能实现研究,分别为主从姿态配准、手术器械更换和主从二次映射.最后进行了套环和穿线实验,这两组实验最大空间位置误差均小于1 mm,说明该算法可有效地提高手眼协调的一致性.     

障碍环境下移动操作机零件移动规划方法研究

将移动操作机应用于装配领域,研究了运动冗余且受非完整约柬的移动操作机系统在障碍环境下完成零件移动任务的运动规划问题。将整个任务划分成移动、夹取和转移3个子任务。将随机道路图法应用于移动操作机的协同避障规划,首先求出了移动平台的一条满足非完整约束的简单路径;然后以此路径作为操作臂位置约束,在操作臂的位形空间内随机采样构造了道路图;最后通过图的搜索获得一条移动操作机的无碰路径。以平面移动操作机为例,通过计算机仿真实现了2维工作空间的零件移动操作,表明了该方法的有效性。     

未知环境下基于行为的机器人模糊路径规划方法

针对非结构化环境下的多关节机器人实时避障问题,应用基于模糊逻辑方法,提出了一种新的未知环境下基于行为的机器人实时路径规划方法。敏感皮肤被用来探测机器人周围的障碍物。规划方法包括接近目标和绕过障碍两个行为。机器人根据周围环境的信息选择合适的行为,从而实现机器人路径规划的目标。由于应用了模糊控制,使方法具有较好的实时性,可以应用到存在未知障碍物的机器人在线运动规划中。仿真环境中存在多种类型的未知障碍物,机器人均在算法的控制下到达了目标位姿,证实了算法的有效性。     

基于Lyapunov法的非完整移动操作机运动规划

研究了受非完整约束的轮式移动操作机运动规划问题.根据拉格朗日动力学原理建立满足非完整约束条件的动力学方程,并证明该方程的结构特性.基于Lyapunov理论设计了运动控制器,实现系统从初始位置到目标位置的运动规划.仿真结果表明该控制器的有效性.     

新型智能结构中埋入式曲率光纤传感器的研究

研制了一种新型埋入式曲率光纤传感器,以结构的曲率变形对传感器的输出光强实现强度调制。提出了该传感器的传感机理,对传感器的结构作了改进。将此传感器埋入树脂基复合材料板内部,测量板的弯曲变形。设计了一种智能结构中光纤出口和入口处的新型结构和保护方法。利用此曲率传感器组成准分布式传感系统检测智能结构的形状变化,重建智能结构的形状。