配电变压器过电流保护设置探讨

针对配电变压器的三阶段过电流保护提出设置建议;针对中压保护装置具备最小动作时间设置功能和不具备最小动作时间设置功能两种情况,提出反时限过电流保护设置方案。

人体运动建模的实时逆运动学算法

人体运动的虚拟仿真及建模是当今计算机图形学研究的一个热点,而逆向运动学方法则是求解人体运动的一项关键技术.为了实现人体运动建模,提出一种新颖的基于人体关节约束的实时逆向运动学算法.首先基于骨骼长度改进了传统的循环坐标下降(CCD)算法,使其生成的运动效果更加流畅自然;然后引入生物分子运动模拟中的SHAKE算法,使短距离运动建模效果更加高效、鲁棒.在此基础上,提出了模拟多个节点同时运动的解析算法,以获得在多个关节点共同作用下的人体运动仿真效果.同运动捕捉的实测数据相比,采用文中算法所得的结果与在视觉效果上非常接近,并通过实验证实了其应用价值.

基于蒙特卡罗法的星载太阳辐照度光谱仪对日指向误差分析

为保证光谱仪能够获取到有效太阳光谱数据,要求搭载光谱仪的二维转台能够长时间高精度跟踪太阳,而跟踪太阳的前提是转台实现精准指向,使太阳进入导行镜的有效视场。根据从卫星接收的太阳矢量和姿态数据对安装误差进行修正,计算修正后转台指向的参考值,并确保指向误差小于1°。在转台各个基准立方镜上建立坐标系,采用坐标变换法建立了对日指向的数学模型,通过运动学反解给出转台调整角度与轨道坐标系下太阳矢量的解析关系。然后,结合光谱仪的在轨运动形式,对其工作过程中的主要误差来源进行分析,并在MatLab平台上搭建基于蒙特卡罗法的指向误差模型。仿真结果表明指向误差优于0.35°。最后,在地面开展太阳指向模拟实验,测得春分轨道下指向误差低于0.16°,满足导行镜捕获视场需求。实验结果验证了数学模型的正确性及有效性,同时为光谱仪在轨工作提供了设计参考。

基于粒子群算法的6-DOF并联坐标测量机的测量建模

依据并联机构的位置反解模型,给出了求解6-DOF并联坐标测量机位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法(PSO)对该优化问题进行了求解,由此可将复杂的并联坐标测量机测量建模问题转换为优化问题,从而求得位置正解。仿真结果表明:80个粒子大约经过55次的迭代运算后,收敛精度可达到0.5μm,平均运行时间约为3 s。粒子群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可获得较高的计算速度和计算精度。

变臂关节式坐标测量机的参数自标定方法研究

为了有效地提高关节式坐标测量机的测量精度,变臂关节式坐标测量机通过锁定坐标测量机的前2个关节,减小前端关节转角误差的引入降低系统传递误差。经D-H方法建模,变臂关节式坐标测量机和关节式坐标测量机具有相同的数学方程,但是两者具有不同的结构参数,主要差别体现在前2个关节转角。提出了一种基于逆运动学分析方法和非线性规划遗传算法的参数自标定方法。首先,采用Robotics Toolbox中的逆运动学分析方法反求到达同一标定点的多组可能位姿;其次,根据这些反求的位姿结合测量模型计算标定点的坐标值;最后,以单点重复误差为目标函数通过遗传算法进行全局搜索并利用非线性规划算法进行局部搜索获取最优标定结果。实验结果表明,所提出的参数自标定方法使得变臂关节式坐标测量机的单点测量精度提高1 000倍,长度测量精度提高8倍。

基于平行机构的简便机器人运动学逆解算法

在机器人结构中,通过引入平行四边形机构,充分发挥其连杆的平移特性,可简化合并2平行回转轴关节的运动变换矩阵;当与另一正交回转关节组成基本运动单元时,能综合表示为一个等效变换矩阵.仅须2单元串联就能构造6回转关节机器人,且所推导的关节控制角公式简单,便于并行运算.经模拟试验表明:其逆解时间可缩减50%,运算精度提高80%.

基于自运动的仿人七自由度机械臂逆解算法

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影特性与关节角之间存在着的对应关系,实现对七自由度机械臂逆运动学的求解.该方法能够求解出针对任一特定末端位姿的所有理论逆解.通过引入机械臂优化的二次目标,对所有理论逆解进行优化,可得最优逆解用于机械臂控制.与梯度投影法等通用算法相比,该方法具有直观简练、计算量小等优点,且不同的末端位姿求解过程互不影响,对系列性末端位姿连续求解不存在累积误差.

双臂6R服务机器人的运动学研究及仿真

针对双臂服务机器人运动学的逆解问题,根据其构型特点提出一种逆运动学求解方法。首先,根据机械臂的结构特点,采用标准DH法对其进行建模,得到双臂的正运动学模型,同时采用逆变换方法将机械臂的姿态用欧拉角表示,进而得到机械臂位姿的一组广义坐标;然后,采用几何法和坐标系投影法对双臂6R机器人进行逆运动学求解,经分析计算后最多可得8组封闭解,并选取最优解;最后,基于MATLAB建立双臂的3D仿真运动平台,验证了逆运动学求解的正确性,为机械臂的轨迹规划和避碰奠定基础。

高精度二维转台指向误差分析

根据二维转台的结构特点,建立了它的空间坐标系。基于多体系统运动学理论,建立了转台的数学模型,并推导出它在静止和运动两种状态时的4×4变换矩阵,从而计算出转台设备轴的理论指向和实际指向之间的误差。最后,采用逆分析的方法分析了转台在静止时的误差补偿问题,对提高转台设备的指向精度具有一定的意义。

YL型烟气轮机动叶片五轴联动数控加工的运动模型及编程

应用D-H法对MAZAK INTEGREX 100-ⅡSY五轴联动数控机床建立运动学数学模型,求解出机床各轴运动的坐标变换公式.对YL型烟气轮机动叶片叶身加工工艺过程,选用Pro/E软件进行叶片三维建模,PowerMill软件进行数控加工编程,并结合Vericut软件对生成的NC程序进行仿真加工,验证NC程序的正确性,将可能存在的各种不安全因素排除在实体机床加工之前.最后在MAZAK五轴联动数控机床上进行加工试验及实际加工,取得了很好的效果.

笛卡尔空间-五自由度机器人手臂自由度分析

以六自由度机器人手臂理论为基础,分析了一种五自由度机器人手臂在笛卡尔坐标系下臂形与自由度的关系,通过机器人手臂逆解算法,结合空间几何理论,得出了五自由度机器人手臂在笛卡尔坐标系下缺失自由度与关节坐标的关系,建立Matlab仿真环境,验证了结论的正确性。

轻质采样机械臂设计与分析

土壤采样机械臂是深空着落探测器进行采样探测的必要机构。根据深空探测的环境要求,设计出满足结构强度的高可靠性的轻质机械采样臂,采用一个旋转关节和两个移动关节组成三自由度方案。对移动关节和旋转关节进行设计,对采样加热组件进行设计。对采样机械臂系统作运动学分析,采用D-H法建立系统运动模型,设置各关节坐标系,推导出各坐标系之间的坐标变换矩阵以及坐标向量矩阵,得到运动学正解和运动学逆解方程,为后续的分析及研究做准备。

多机器人协调操作大型物体的运动学分析及应用

本文研究多机器人协调系统在大型圆筒型工件加工中的应用 ,提出了基于多个 3自由度移动机器人协调操作工件进行空间 6自由度位姿调整系统的结构和协调方法 .在刚体小位移运动模型基础上 ,建立了系统的运动模型以及逆运动学算法 ,并给出了满足实时运动规划的简化算法 .最后 ,通过实例对该算法进行了说明 .

六自由度局部闭链操作臂逆运动方程的一种新解法

给出了机器人逆运动问题中六自由度局部闭链操作臂逆运动方程的一种新解法 .该方法是基于 D- H方法模型 ,在求解中只需一次逆乘 ,不需要对操作臂末端位姿进行坐标变换 ,避免了大量的逆矩阵相乘运算 。

6R工业机器人运动学算法的改进

针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法。提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态进行综合插补的算法;为了方便客户使用,给出了用户任意坐标系的建立方法及姿态的旋转的表示方法;最后,在实验室6R机械手实验平台上验证了该算法的有效性。实验结果表明,该算法可以使机器人在运动过程中,特别是在曲线插补过程中,使机器人各关节平稳变化,避免关节突变,有更高的精度和运行平缓性。

HP20机器人的运动学逆解计算及模拟仿真

根据Motoman-HP20型机器人的结构特点,利用DH方法建立了其运动学方程,并推导出了运动学逆解。将所求得的运动学逆解编写成Matlab程序,计算了末端执行器在正弦曲线轨迹下各个关节角度变化曲线。建立HP20型机器人的多体动力学虚拟样机,将曲线导入驱动虚拟样机,得到模型的运动轨迹。通过对比,目标曲线与运动轨迹吻合良好,验证了运动学逆解及程序的正确性。研究结果为研究在特定工况下,机械臂的运动学、动力学及电机扭矩特性打下了基础。

基于逆运动学的下肢步态参数计算和测量

步态参数分析是神经疾病康复的重要评估手段,能够方便、准确的测量人体下肢步态参数具有重要意义。本研究把人体下肢简化为由铰链连接的串联多刚体,利用三维运动捕捉仪检测脚尖与髋关节空间坐标与姿态,根据机器人逆运动学的方法计算下肢关节角度。通过测量人体骨骼模型的关节角度,分析逆运动学方法的精度与可靠性,分析显示逆运动学法计算的关节角度算术平均误差为3.12°,具有小于10%的最大允许误差,且其与向量法计算数据在0.01水平上是显著相关的。本研究提出的逆运动学方法能够保证计算精度与可靠性,减少了测量需要的标识点数目和点滑移对测量的影响,增加了测量的方便性。

基于PIK算法的虚拟人下意识行为研究

随着虚拟人运动控制研究的逐步发展,人们对虚拟人运动的"类人性"提出了更高的要求,有必要对虚拟人的下意识行为进行一定的研究。根据下意识行为生成机理,创建下意识行为智能体,对智能体进行参数设计,确立下意识行为生成方式;构建下意识行为单元,根据智能体"指令"选择对应的下意识行为,利用姿态样本库,依据特定任务约束,生成带优先级的逆向运动学(PIK)算法计算需要的初始姿态;参照初始姿态,利用PIK算法对所有任务约束按优先级顺序进行IK迭代求解,生成关键帧,实现下意识行为的生成。实验结果表明,通过使用PIK算法,生成了逼真的下意识行为,大大提高了虚拟人运动的"类人性"。

集装箱波纹折线焊缝的三自由度焊接机器人逆运动学分析

针对集装箱波纹折线焊缝的焊接难题,设计了一种三自由度焊接机器人。本文在D-H齐次变换矩阵的基础上,对焊接机器人进行运动学逆解。机器人通过3个关节的协调动作,可使固联在末端效应器上的焊枪保持一定的焊接姿态,为保证焊接质量的一致性提供了理论基础。通过Matlab软件仿真,控制各个关节按照给定规律运动,在Matlab环境下实现了恒定焊接速度下的轨迹的跟踪。

Stabli RX60机器人运动学求解

将StaübliRX60六自由度机器人分解为位置结构和姿态结构,利用臂腕分离法对手臂进行了详细的逆运动学分析,根据Denavit和Hartenberg提出的D-H坐标变换法建立了空间坐标系,并在此基础上推导出了手臂的逆运动学算法,该算法计算量最小,误差也较小。利用MATLAB6.5建立了仿真系统,仿真证明了方法的有效性。