双足步行机器人纵向关节规划

采用离线法,对关节运动进行规划。通过多次实验观察,以及对机器人相对稳定的行走姿态分析,最后确定出从起步到止步5s时间步行阶段的各步态。

微创手术机器人主手多目标优化与冗余关节规划

主手作为医生与微创手术机器人系统交互的载体,其性能将直接影响手术质量。为提高主手的综合性能,提出应用多目标遗传算法求解多目标优化模型,该模型含有3个优化变量(主手的3个连杆长度)、3个优化目标函数(运动学性能指标,刚度性能指标,动力学性能指标)和1个约束条件(杆长约束);为使腕部在操作过程中拥有实现协作任务的功能,在三自由度腕部的基础上增加一个冗余关节,采用加权最小范数法求得冗余关节的角度,使用解析法求得其余关节的角度,实现主手的冗余关节规划。

结合深度强化学习与变形五次多项式的搬运机器人关节轨迹规划

针对在生产节拍固定的情况下搬运机器人各关节的运动轨迹及时间分配问题,构建基于深度强化学习与变形五次多项式相结合的搬运机器人关节轨迹时间分配模型;设计以节拍要求、速度约束和加速度约束为目标的奖励函数,搭建神经网络,利用MATLAB/Simulink软件,得到满足生产节拍和运动学约束的时间序列,并利用单臂四自由度搬运机器人仿真实验,验证所构建模型的可行性和有效性。结果表明:单臂四自由度搬运机器人各关节的运行时间均为5.89 s,其中平移关节1、 3的最大速度分别为2 597.84、 1 697.97 mm/s,最大加速度分别为19 532.11、 31 302.61 mm/s^(2);旋转关节2、 4的速度大小相等且方向相反,最大角速度均为137.53 (°)/s,最大角加速度均为1 180.51 (°)/s^(2),均未超过运动学约束;所构建的模型可以解决在指定生产节拍下搬运机器人关节轨迹时间分配问题,实现搬运机器人搬运过程中各关节的运动均衡,改善搬运机器人运行的稳定性和有效性。

双臂机器人基于最优载荷分配的关节轨迹规划

基于最优载荷分配 ,针对双臂机器人协调运动的关节轨迹规划进行研究 .首先给出双臂协调运动的运动学和动力学方程 ,引入广义杆及其质量特征量 ,将动力学方程中的惯性矩阵和哥氏力离心力重力项以及载荷影响转化为广义杆关节广义驱动力的计算 ;其次 ,引入Lagrangian乘子 ,在关节轨迹规划中避免了矩阵的奇异值分解 .本文的规划方法具有递推性强和计算效率高的特点 。

基于关节轨迹规划对行人步态的仿真

为提高智能车辆的行人检测成功率,同时保证人身安全,提出一套完整的仿行人步态装置研发流程,通过建模仿真的方法促进该装置的研发并降低成本。仿真模型按照人体真实数据进行设计,步态的变化主要体现在四肢上;利用D-H参数法和正逆运动学知识,结合MATLAB建模和关节轨迹规划的方法,实现运动仿真;成功模拟出行人步态,得出仿真模型的末端轨迹、关节转角等步态指标在一个周期内的变化。将仿真结果与标准人类行走周期图谱进行了对比验证,保证了仿真模型的结构设计以及运动学模型的合理性,为后续的实际开发提供一定理论依据。

基于最小关节力矩规划的冗余度机器人中的混沌运动研究

以一个平面 3R刚性冗余度机器人为研究对象 ,首次对采用PD调节器进行工作空间负反馈控制机器人末端重复跟踪工作空间内封闭路径的冗余度机器人进行最小关节力矩规划时其自运动中的混沌现象进行了研究。通过仿真及混沌数值分析法中的相图法、Poincare映射法和最大Lyapunov指数法 ,首次发现基于最小关节力矩规划求解冗余度机器人运动学逆解时其自运动是混沌的。

具有弹性关节的两协调冗余度机器人的关节轨迹规划

本文针对考虑关节弹性的两冗余度机器人协调操作中的关节轨迹规划问题进行了研究．提出了最小力矩法和最小变形法两种最优规划策略，并利用这两种方法对两个考虑关节弹性的平面３Ｒ机器人抓持同一刚体的协调操作进行了仿真分析．

深海采矿转臂关节运动规划的遗传退火算法

在转臂支腿式采矿机构中,采矿转臂受力复杂多变,若采用传统动力学对其分析时,工作量大,所解方程庞杂,求解不便甚至无解,而且不方便计算机数值求解。为此针对采矿机构转臂关节动力学特性,采用Kane法建立转臂姿态调整时的动力学模型,并在此基础上采用遗传退火算法对转臂关节运动进行规划,使其关节力矩变化幅度最小且采矿姿态调整更加平稳。为开发此新型采矿机构及其转臂在海水中精确控制具有积极的理论指导意义。

基于混合多项式插值的工业机器人关节运动规划

对于工业机器人速度约束的点到点关节运动规划,三次多项式规划存在角加速度不连续的问题,五次多项式规划方法需要预先设定目标点的角加速度值,容易引起角速度较大波动,3-5-…-5-3混合多项式规划因为五次多项式的存在,同样容易引起角速度较大波动。针对这些问题,提出一种三次多项式与四次多项式混合规划方法,第一段运动规划采用三次多项式插值,其余规划都采用四次多项式插值,在指定中间目标点角速度的同时,确保角加速度的连续性,且无需预先设定角加速度的值,避免角加速度预设定值不合理引起的角速度较大波动。并且为了避免运动规划中出现角速度峰值过大,提出了运动时间的计算方法,并设定2个目标点处较大速度为最大值,使得规划的角速度波动较小。通过算例验证了所提方法的合理性和有效性,与其他2种规划方法进行比较,有效解决了速度约束的点到点关节运动规划存在的问题,有利于提升工业机器人的工作性能和使用寿命。

平面八连杆和九连杆机械臂关节角无偏差运动规划验证

基于平面三连杆,PUMA560,PA10等机械臂的计算机仿真结果证实了二次型性能指标方案用于冗余机械臂关节角无偏差运动规划的有效性。为了进一步验证该二次型性能指标优化方案,本文以高度冗余的平面八连杆和九连杆机械臂为例进行计算机仿真验证,仿真结果证实了该方案对解决高度冗余平面机械臂的关节角偏差问题是可行且有效的。

嵌入式智能机器人自然步态关节轨迹规划方法

为了有效提升传统机器人自然步态关节轨迹规划方法的运行速度,减少计算成本,设计并提出嵌入式智能机器人自然步态关节轨迹规划方法。通过加减速控制策略对嵌入式智能机器人的关节空间进行插值处理,求解控制点,利用机器人逆运动学计算出轨迹上不同点的型值点,并获取各个衔接处控制点的取值大小,选取符合标准的数据组建B样条,根据给定的关节空间型值点,采用三次B样条曲线进行嵌入式智能机器人自然步态关节轨迹规划。仿真结果表明,所提方法能够有效减少计算成本,提升运行速度,从而获取较为满意的轨迹规划结果。

工业机器人实时高精度路径跟踪与轨迹规划

手部路径跟踪和关节轨迹规划是机器人应用领域中一个非常重要的课题。在以往的研究中,往往是通过在设定的路径上增加节点数和路径分段数来提高机器人手部跟踪设定路径的精度,但这种方法会导致在线计算量大幅度增加。针对这一缺陷,提出了一种新的实时高精度路径跟踪与关节轨迹规划方法。该方法通过在设定的手部路径上按一定规则额外选取多个附加节点,使每一轨迹段上的节点数由2个增加到4个,并利用1个3次多项式、1个正弦函数、1个余弦函数以及1个由正弦函数和 1 次多项式的乘积构成的函数来构造每一段的关节轨迹方程。计算机仿真结果表明,在路径分段数不变、关节轨迹方程总数不变以及计算量不显著增加的前提下,运用该方法能大幅度提高机器人手部跟踪设定路径的精度。

五自由度机械臂运动分析及轨迹规划

基于以设计家庭服务类机器人的5自由度手臂,通过在SolidWorks中建模设计构建了5自由度机械臂的模型。运用D-H法建立了机械臂的数学模型,得到相关几何参数后分析计算了其正逆运动的算法。利用MATLAB软件仿真分析了其正逆运动的正确性,着重阐述了其关节空间的轨迹规划并给出了其在笛卡尔空间内的位移轨迹与工作空间。

6-PPPS正交六自由度并联机器人的轨迹规划

针对一种新型6-PPPS并联机器人,给出了表达姿态的一种新方法——驱动姿态参数法,给出了驱动姿态空间的概念,并提出基于驱动姿态空间的姿态路径规划方法。该方法可以保证机构的姿态变化始终在机构的许可姿态范围内。针对姿态路径,采用关节空间轨迹规划,求出了满足姿态路径的关节轨迹规划的约束条件。

小型双足机器人步态规划研究

为了实现小型双足机器人的稳定步行,建立了SHR-8S双足机器人下肢运动学模型,将三次样条插值函数应用到机器人前向运动的步态规划中,得到机器人各关节平滑的运动轨迹,验证了步态规划的可行性。

一种基于微粒群优化算法的冗余机械手轨迹规划法

针对冗余机械手应用遗传算法 (或免疫遗传算法 )的轨迹规划所存在的不足 ,提出了基于微粒群优化算法的冗余机械手轨迹规划方法。利用此算法对寻优过程进行仿真研究 ,所得结果令人满意 ,与遗传算法相比 ,微粒群算法简单、容易 ,且收敛速度快。此方法能够有效地进行机械手轨迹规划 。

冗余度机械臂的自运动流形计算及关节轨迹规划

为了求解冗余度机械臂的全部逆运动学解,以计算包含全部逆运动学解的自运动流形为目标,提出了一种新的自运动流形计算方法。该方法基于人工蜂群算法完成自运动流形各分支初值的搜索,解决了分支初值难以确定的问题,并提出了分支搜索策略,实现了完整流形分支的搜索。在此基础上,为提高自运动流形的计算效率,定义了自运动流形的全等性与渐变性并建立了流形库,通过索引流形库内的自运动流形能够快速计算工作空间任意位置的自运动流形。利用流形库对机械臂进行全局性能分析,得到了各流形分支的局部最优位形;以每条分支的局部最优位形作为初始位形进行关节轨迹规划,实现了给定末端轨迹的全局最优关节轨迹规划,并通过4R机械臂和7R机械臂验证了方法的有效性。该方法还可用于超冗余度机械臂自运动流形的计算,具有较好的通用性。

双臂机器人操作复杂工件的协调运动研究

:针对双臂操作球形关节连接的复杂工件的协调运动 ,建立双臂在关节空间的动力学方程和工件的动力学方程 ;以广义接触力 (包括球形关节的约束力 )的最小范数为目标 ,实现最小载荷的优化分配 ;以关节广义驱动力和广义加速度的线性组合构造复合目标函数 ,实现满足最小关节广义驱动力的轨迹规划 .