面向异型结构件巡检的机器人点对点运动规划算法

针对异型结构件磁吸附机器人日常巡检的点到点运动的问题,为提高工作效率与安全性,将运动空间进行网格化划分,根据工程实际情况计算网格间的权重,从而建立运动网格中运动的有权无向图,将钢塔桥点到点运动问题转化为求解两点间的最优运动序列问题,最后采用改进蚁群算法求解最优化问题,测试结果表明了改进后的蚁群算法相对于传统蚁群算法在收敛速度和稳定性上具有优势,证明了方法的有效性。

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。

人体上肢在水平面上运动时的轨迹重构

研究的目的是能否通过使用计算机仿真方法去重构人体上肢在水平面上做快速运动时的轨迹 ,通过与实验结果的比较 ,进而探讨人体上肢在水平面上做快速运动时的控制策略 .首先建立了人体上肢在水平面上运动的生物力学模型 ,应用时间最优判据对上肢在水平面上做点到点快速运动时的轨迹进行了重构 ,并通过实验对重构结果进行了评估 .评估结果表明 :时间最优判据能够重构人体上肢在水平面上做快速运动时的手的轨迹 。

自由漂浮空间机器人点到点避奇异运动控制方法

针对具有冗余机械臂的自由漂浮空间机器人(Free Floating Space Robot,FFSR)点到点避免奇异性规划和控制问题,提出了一种冗余FFSR的点到点避免奇异控制方法。首先,该方法基于离散状态依赖李卡提方程(DSDRE)控制器设计方法,利用FFSR的动力学和运动学方程实现了FFSR系统方程的伪线性重构;然后,基于伪线性重构系统及DSDRE状态调节器设计方法实现了FFSR的关节角速度和末端位姿的同时跟踪控制;其次,根据跟踪控制器对FFSR广义雅克比矩阵(GJM)行满秩的设计要求,定义FFSR的奇异性判别依据,构造了避奇异约束函数;再次,由于冗余FFSR系统具有多逆运动学解特点,考虑关节角及关节角速度约束,结合避奇异约束函数设计了FFSR的期望轨迹在线规划器,进一步将设计的跟踪控制器与规划器相结合提出了冗余FFSR末端点到点避奇异运动控制方法。最后,为验证所提方法的有效性同时考虑简化计算,采用平面4连杆FFSR模型进行数值仿真,仿真结果表明所提点到点避奇异运动控制方法能够有效实现冗余FFSR系统的点到点避奇异运动。

真空机器人轨迹规划研究

为了使真空机器人获得高速、高精度的运动性能并减少系统的残余振动,文中提出了一种加加速度受限的非对称轨迹规划方法。首先阐述了该轨迹规划方法中轨迹限制条件的定义,然后根据定义的限制条件值给出了所有可能的加速度轨迹形状,并给出了各种轨迹形状下的完整算法及实现,最后将该算法应用于真空机器人运动规划中,该机器人用于在真空腔室中进行硅片传输工作。实验结果表明该方法可以有效地提高机器人的定位精度和效率并减少系统的残余振动。

基于CANopen的机械臂控制系统研究

以六自由度机械臂为对象,研究了在CAN总线下机械臂控制系统的一种实现过程。介绍了机械臂的系统结构,阐述了CAN总线下CANopen协议栈PDO的配置;根据六自由度机械臂结构特点和关节约束关系,采用改进型Denavit-Hartenberg法建立机械臂模型和机械臂空间坐标系;结合坐标变换矩阵法和欧拉角法,论述了机械臂末端位置从笛卡尔空间描述到关节空间描述的映射过程,完成了机械臂逆运动学求解;在视觉定位端提供机械臂末端目标位置的前提下,通过Matlab仿真和试验验证了机械臂建模和运动学逆解的正确性,实现了机械臂末端空间点到点的运动。