基于关节自由度约束的上臂轴旋转跟踪误差补偿

针对外敷跟踪器下皮肤组织滑移(Soft Tissue Artifact,STA)引起的人体运动跟踪中上臂轴旋转角位移跟踪误差问题,基于关节自由度约束,提出一种利用相连肢体相对位姿矩阵分解的在线STA误差补偿角度计算方法.首先,利用一组不包含上臂轴旋转的上肢运动轨迹跟踪信息,基于关节点位置连续和旋转自由度约束,通过优化方法计算各肢体分段坐标系到相应跟踪器坐标系的位姿变换矩阵;然后,上肢实时运动跟踪时,对上臂和小臂相对姿态矩阵引入上臂轴旋转STA误差补偿运动,在肘关节两旋转自由度的基础上进行3自由度的旋转矩阵分解,得到STA误差补偿角度.4人上肢运动跟踪实验表明:在不同肘关节内曲角度条件下,均能有效在线修正上臂轴旋转STA跟踪误差,且在旋转角度较大时,补偿精度优于线性STA误差补偿方法.

计及安装角的六自由度平台虎克铰干涉计算模型

为了拓展六自由度平台的可达空间,提出了计及安装角参数的虎克铰干涉计算方法。根据虎克铰与相邻结构之间的位姿关系,对上、下铰座分别建立了计及安装角的虎克铰转角计算模型。采用仿真法求解了斜棱柱虎克铰的转角范围,拟合了描述虎克铰工作空间的非参数模型,建立了斜棱柱虎克铰干涉判定条件。通过分析动平台平动轨迹,探讨了铰座运动与安装角之间的变化规律。将虎克铰的干涉计算与六自由度平台的运动学反解结合,通过动平台在极限位置的运动试验,验证了虎克铰干涉计算模型在拓展六自由度平台极限位姿中的有效性。

基于改进梯度投影算法的十自由度移动机械臂轨迹规划研究

以一款十自由度移动机械臂为研究对象,针对其轨迹规划存在的关节加速度超限等问题,提出一种改进的梯度投影算法,通过极值法求比例因子,在传统的梯度投影算法中,引入可优化度和自运动限制因子,并推导和提出了考虑关节加速度约束的新算法。对照逆解算法和改进梯度投影算法的仿真效果,验证了新算法的有效性,最后将该算法应用在十自由度的移动机械臂上进行了实例运动测试,测试结果满足设计要求,该成果将实际应用在工程项目中。