基于构形控制的仿人机器人操作臂最小关节运动研究

以宜人化双臂操作服务型机器人的左臂为研究对象,进行仿真研究与分析。建立七自由度的冗余操作臂的运动学模型;以加权关节运动为优化目标,利用构形控制的方法求解操作臂的运动学逆解。仿真结果证明,在保证操作臂末端精确跟踪设定轨迹的前提下,关节运动避免了极限,加权关节运动得到了优化,算法和优化指标有效可靠。

一种3自由度并联柔索驱动柔性操作臂的建模与控制

以一种3自由度并联柔索驱动机器人为研究对象,研究这种并联柔性系统的控制规律。考虑到运动描述的唯一性及易测性,取约束关节的位置作为广义关节变量,用以描述操作臂的运动状态。在此基础上分析了操作臂的运动学和静力学关系,建立了并联柔性系统的动力学模型。然后,以轨迹控制为目标,分别基于刚性模型和柔性模型设计控制器,并对系统的性能进行分析和仿真。结果表明:基于刚性模型控制器的性能较差,而基于柔性模型的奇异摄动方法则可以获得较好的控制效果。

一种7DOF冗余手臂构形的运动学与动力学特性研究

冗余度机构具有高度的灵活性和避障能力,利用冗余自由度可以改善仿人机器人手臂的运动性能。以实现人体手臂的运动特性和操作灵活性为目标,研制了一种7DOF冗余仿人机器人手臂,根据冗余手臂的机构学特点,研究了手臂的运动学和动力学性能,并在工作空间、肘部关节的自运动能力以及手臂自重引起的关节重力矩等方面与其它两种典型的冗余手臂构形进行了比较分析。

车载机械手系统的重心控制

就移动机构上安装机械手的机械手/车辆系统提出了一种用分解运动的方法,通过控制系统的重心,防止机械手/车辆系统倾倒的控制方案。给出了系统的控制原理框图,并通过一个自由度车辆上安装两个自由度机械手系统的实验对方案的可行性进行了验证。

并联柔索驱动操作臂静刚度的理论分析

文章对并联柔索驱动机器人(PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析。首先，基于微分变换原理，提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题，在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式，它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有关的刚度两部分。然后，对这一理论结果进行了数值仿真。研究结果表明：操作臂刚度不仅依赖于机构几何尺寸、柔索与电机刚度及操作臂位置与姿态等结构参数，还与柔索的张力有关、因此，可以通过改变柔索张力来调节PWDRs操作臂的刚度．实现机构变刚度。

基于约束的4自由度并联机床的可达工作空间分析

针对一种新型的4-DOF并联机构的结构特点,采用基于逆解计算的网格法对其工作空间求解的算法进行了详细的分析,并利用Matlab编制了相应的程序,以Matlab图的形式描绘了几种情况下的工作空间区域,并对此进行了分析。

超冗余度机械臂的路径安全性优化研究

提出了一个对超冗余度机械臂路径规划进行安全性优化的新方法 .采用一般随机路标法得到一个表示机械臂位形空间结构信息的路标 ,计算机械臂在各个位形下与障碍物之间的最小距离 ,并把此信息加到随机路标法所求的路标上 ,从而把路标转化为网格结构 .基于此网络 ,给出了一个对路径进行安全性优化的数学模型 ,利用其对超冗余度机械臂进行路径规划 .仿真结果表明 ,相对于一般随机路标法所建模型规划的路径安全性大大提高

冗余自由度机械手的避障控制

避障碍物一直是冗余自由度机械手的主要应用 ,本文采用伪逆矩阵法 ,以障碍物和机械手之间的距离的函数作为性能指标函数来解冗余自由度机械手逆解 ,进行避障控制 ,并提出一种简单的计算机械手和障碍物之间的距离方法 ,通过对一个三自由度的平面机械手进行仿真 ,验证了算法的正确性

基于加速度反馈的柔性关节机械臂接触力控制

针对柔性关节机械臂从自由空间运动控制过渡到约束空间力控制的过程中,存在冲击、震荡甚至不稳定等问题,利用加速度传感器反馈控制,为柔性关节机械臂的接触力控制在较宽的带宽内提供阻尼,克服了利用单纯速度反馈控制带宽窄的局限。对柔性关节机械臂的接触力控制进行建模和基于加速度反馈的控制策略分析,并在柔性关节机械臂上进行了接触力控制的试验研究。结果表明,这种方法有效。

三柔索吊床机构设计与运动学分析

研制了一种有重力约束的三索控制的柔索吊床机构来模拟船体海面上的运动。为了解三柔索吊床机构的运动特性 ,对其进行了运动学建模与仿真。仿真结果表明 ,台面倾角在 0°～ 30 0°变化时 ,台面不碰撞立柱 ,且柔索伸缩长度与台面倾斜角度接近于线性变化。本文所做的工作对吊床平台避免撞击立柱、缩小吊床立柱布置空间、提高空间利用率 ,以及为吊床的运动控制提供了理论依据

一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究

以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”的概念 ,并依据使运动学参数调整值尽量小的优化原则对运动学参数进行了优化设计 ,从而解决了运动学参数设计的冗余度问题。

基于超冗余度机械臂动力学的时间最优轨迹规划

基于超冗余度机械臂的动力学方程 ,提出了一种超冗余度机械臂同时受速度和力矩约束的时间最优轨迹规划方法 .它首先采用 B样条曲线拟合无碰撞离散路径 ,得到由伪位移参数 s表示的超冗余度机械臂连续、光滑运动路径 ,然后对动力学方程和约束方程进行数学变换 ,得到由 s表示的动力学方程和约束方程 ,最后以 s和伪速度 s· 分别作为动态规划的阶段变量和状态变量 ,对超冗余度机械臂进行时间最优轨迹规划 .仿真结果表明 ,所给出的时间最优轨迹规划算法是正确的 ,所采取的解决方法是可行的

一种新型四自由度并联机器人

提出一种用铅垂导轨上 4个滑块作为原动件的新型四自由度并联机器人 .该并联机器人的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动 .研究了该并联机器人的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解 ,用 Grassmann几何法分析了该并联机器人在其工作空间内不会出现奇异形位 .基于该四自由度并联机器人可以非常方便地开发具有大工作空间的五轴联动数控机床

基于多Agent可重构机器人控制方法的研究

根据多 Agent理论中的协商、合作机制和可重构机器人结构的分布性 ,将集中式的机器人控制分配到一组关节 Agent中 ,每个 Agent控制机器人的一个关节 ,使用这种分布式方法 ,得到了一种新的通用机器人控制方法 ,即将关节机器人的复杂控制转换为多个简单子系统的控制 ,该方法可应用于具有不同构型的机器人系统 ,特别适用于可重构模块化机器人的控制。利用微分运动理论提出了一种新的决策方法 ,便于 Agent之间的合作与协商。仿真实验结果表明该方法是一种可行的机器人控制方法

虚拟现实辅助机器人遥操作技术研究

本文以水下机器人的遥操作作业为应用背景 ,提出并实现了虚拟现实技术和视觉感知信息辅助机器人遥操作实验系统 .该系统使用了 CAD模型和立体视觉信息完成遥操作机器人及其作业环境的几何建模和运动学建模 ,实现了虚拟作业环境的生成和实时动态图形显示 .采用了基于立体视觉的虚拟环境与真实环境的一致性校正、图形图像叠加、作业体与环境位姿关系建立、基于网络的监控通讯等关键技术 .在这个实验系统中 ,操作人员可利用所生成的虚拟环境 ,在多视点、多窗口作业状态图形和图像显示帮助下 ,实时动态地进行作业观测与机器人遥操作与运动规划 ,为先进遥操作机器人系统的实现提供了经验和关键技术 .