隘路环境下排爆机械臂Multi-RRT路径规划算法

排爆机械臂通常工作在类似隘路的环境中,传统的基于采样的路径规划方法在隘路环境下计算效率较低;提出一种采样增强的Multi-RRT路径规划方法,该方法分为两个部分:第一部分为区域随机桥采样法,该方法以采样特征决定局部C空间(configuration space)随机桥测试的参数并采集有限隘路样本;第二部分为Multi-RRT算法,以起始点、目标点和随机桥采样所得点为树根,多树多方向协调生长规划路径;仿真实验结果表明该方法提高了快速扩展随机树算法的计算效率,有效地解决了隘路环境下排爆机械臂的路径规划问题,适用于多维高自由度机器人系统的路径规划。

排爆机械臂逆运动学的模拟退火神经网络算法

采用传统方法计算没有封闭解的机械臂的逆运动学运算量大、精度无法保证,对于复杂结构很难满足实时精确控制的要求;6个并行三层双隐层前馈神经网络被设计用来解决排爆机器臂的逆运动学问题,神经网络的应用受到输出误差的限制,需要减小网络输出误差;针对机械臂结构,以神经网络输出为初始值,对网络输出关节变量进行实值编码,采用分离位姿模拟退火算法对的机械臂末端位置、姿态分别进行优化;仿真结果显示,该方法有效地减小了网络输出误差,在运算结果精确性和运算速度方面满足排爆机械臂求逆运动学解的要求。

排爆机械臂虚拟样机运动控制的仿真研究

国内外反恐形势日趋严峻,各国积极推进排爆机器人开发.针对排爆机器人机械臂的轨迹跟踪问题,展开控制模型仿真研究,使用MATLAB和ADAMS软件实现机械臂的虚拟样机建模、控制系统设计与系统仿真,将常规PID与模糊PID分别应用于联合仿真系统的设计.阶跃响应曲线显示,相对于常规PID,模糊PID减少了25.2%的超调量;正弦轨迹跟踪曲线显示,相对于常规PID,模糊PID减少了13.8%的超调量,响应时间缩短了22.8%.仿真研究显示,模糊PID模型拥有更快的响应速度及更优的轨迹跟踪质量,更适合作为排爆机械臂的控制方式.

排爆机械臂多目标轨迹规划研究

针对排爆机械臂轨迹规划问题,提出多目标轨迹规划方法。建立三次样条曲线分段轨迹描述方程,采用外加虚拟点法保证三次样条曲线可任意指定轨迹初始速度、加速度,提出灵活性优化目标以提高机构灵活性;将优化目标及运动学约束以轨迹方程参数表示,转化为对各段运动时间的寻优;采用CNSGA-Ⅱ对排爆机械臂运动进行多目标轨迹优化,处理非线性约束最优化,建立排爆机械臂多目标轨迹规划算法流程。结果表明,该方法能有效提高规划结果灵活性,各项目标均优于线性加权单目标规划,所得轨迹平滑可控。

排爆机械臂的运动学仿真

在机械臂性能优化设计的研究中,为了使排爆机械臂能够灵活、有效的处理爆炸物,需对其进行运动学仿真,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,通过D-H方法建立相应的运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解。用MATLAB平台中机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真,通过仿真验证了机构设计的合理性和仿真方法的正确性。结果为排爆机器人的结构设计和优化,为排爆机械臂的电机选择提供了依据。

排爆机械臂的运动学数值模拟研究

为了使排爆机械臂能够柔性地、高效地处理爆炸物,需对其进行运动学数值仿真。针对所设计的排爆机械臂的机械结构,运用D-H方法建立了相应的运动学模型。通过矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解。利用MATLAB机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真。数值仿真结果验证了机构设计的合理性和正确性。

冗余度排爆机械臂连杆的优化与研究

以提升机械臂手爪运动稳定性为目的,对冗余度排爆机械臂连杆的几何参数进行了优化与研究,通过MATLAB对目标函数进行计算并得出优化结果,用ADAMS模拟机械臂手爪的运动以检验优化后机械臂手爪加速度变化率的减小情况。检验结果表明:机械臂连杆参数的优化能够减小机械臂手爪质心的加速度变化率,对提升手爪运动稳定性具有一定的实际意义。

脑机接口技术控制排爆机器人可行性分析

针对当前排爆机器人无法拆解复杂爆炸装置的缺点,提出脑机接口技术远程控制排爆机器人的方案。脑机接口系统采用Mind Wave mobile提取排爆人员基于运动想象模式大脑皮层的脑电信号,然后经过BCI2000平台深度处理后将控制信息发送到下位机控制系统。同时,下位机控制系统把采集的数据反馈到遥控箱。分析表明:在提高脑电信号识别、转换率之后,此方案可有效降低拆弹风险。