Inverse Kinematic Solution for Robot Manipulator Based on Electromagnetism-like and Modified DFP Algorithms

为计算数字解决方案到机器的操纵者的反的 kinematics 问题的一个新方法在这份报纸被开发。与联合限制，像电磁的方法(他们) 利用吸引力排斥机制很快向最佳答案移动样品点。基于他们给的这个近似答案，一个修改 Davidon-Fletcher-Powell (DFP ) 算法被开发在需要的精确解决这个问题。不同于传统的算法，这个修改 DFP (MDFP ) 算法随机选择在 0 和 1 之间的搜索步尺寸。因此，计算复杂性极大地被减少。试验性的结果基于十个将军测试功能和这个新在真实附近的时间混血儿方法能最好生产的美洲狮 560 机器人表演性能。

一种冗余机械臂构型优化方法

针对存在结构偏置7自由度机械臂的逆运动学问题,本文提出了一种选择最优关节角参数的位置级逆运动学优化算法,根据基于关节参数固定的关节角解析解,将牛顿迭代法与拉格朗日乘子法相结合,将机械臂最优构型的计算问题转化为机械臂最优标志参数的寻根问题,分别针对关节构型、关节力矩整体进行优化,求解出最优构型。该方法与速度级逆运动学算法对比,具有计算精度高、收敛速度快的优点,并且进行了对比仿真实验。结果表明:相较于速度级算法,该方法得到的逆解没有终态自运动,位姿精度高4个数量级,关节最大受力降低了13%,并且力矩优化速度更快,具有十分重要的在轨应用意义。

基于位姿分离的机械臂解析求逆优化算法

针对6R机械臂逆向运动学求解过程复杂繁琐、求解精度不理想的问题,提出一种基于位姿分离的解析求逆优化算法.利用改进型D-H参数法建立机械臂的运动学模型,通过连杆变换矩阵推导出机械臂的正向运动学方程,利用位姿分离思想进行逆解优化算法设计,利用蒙特卡洛法分析机械臂的工作空间,运用Matlab Robotics工具箱验证改进算法的有效性.结果表明:该改进算法具有较高的求解精度,与现有解析优化算法相比,大幅度简化了求解过程,提高了运算效率.

6自由度装校机器人逆解的确定

为了实现对自主研发的6自由度装校机器人的精确控制,提出了一种机器人的逆解确定方法。通过D-H(Denavit-hartenberg matrix)法建立机器人各连杆的参考坐标系获得D-H参数,推导出机器人的运动学正解并采用解析法求得运动学逆解。基于作业时间最优的思想,采用在X-Y平面末端定域方法从多组逆解中确定出一组运动学逆解。运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现机器人的轨迹规划及实时控制等提供了理论基础。

基于解析法和遗传算法的机械手运动学逆解

研究优化机械手轨迹规划问题,机械手运动时要具有稳定性避障性能。针对平面3自由度冗余机械手优化控制问题,建立机械手的结构模型。提出用解析法和遗传算法相结合满足具有计算量小和适应性强的特点。在给定机械手末端执行器的运动轨迹,按着机械手冗余自由度,运动轨迹上每个点对应的关节角有无穷多个解。而通过算法可以找到一组最优的关节角,可得到优化机械手运动过程中柔顺性和避障点。仿真结果表明,该算法可以快速收敛到全局最优解,可用于计算冗余机械手运动学逆解,并可实现机器人的轨迹规划和避障优化控制。

新型3-PRRS并联机构的位置正反解分析

对新型六自由度3-PRRS并联机构进行运动学分析,推导了解析形式的运动学反解,利用封闭解法研究其运动学全部正解。根据每条支链2个转动副对动平台的不同影响,通过坐标变换和引入角度变量φi,得到动平台3个铰链点坐标;以这三点之间的固定长度为约束条件,建立约束方程,得到以φi为变量的3个超越方程,通过消元法得到16次线性代数方程;利用MATLAB软件编程求解全部位置正解。应用算例对位置正反解进行了数值验证,正解结果与反解结果吻合。研究结果为应用于虚拟轴并联机床的新型3-PRRS并联机构的尺度综合、奇异位形分析、输出误差分析和轨迹控制等方面的研究奠定了基础。

实时解析法在NAO模型运动学求逆解中的应用

为了提高RoboCup3D仿真平台中球员在运动过程中的精确性和稳定性,提出一种针对仿人机器人NAO模型的运动学实时求逆解方法。首先,分析了NAO模型的下肢拓扑结构,并且建立了其前向运动学模型;然后,通过实时的逆运动学解析法推导出机器人下肢关节各个关节角的求解方程;最后,通过编码实现该算法。实验结果验证了该方法的求解数值稳定性和在线实施的可行性,提升了RoboCup3D仿真球队的整体竞技水平。

面向WTAs的VHR双臂避碰操控算法

针对虚拟仿人机器人(VHR)处理工作空间多目标区域(WTAs)避碰操控问题,先基于齐次变换矩阵和链式相乘法则,建立了VHR双臂机理正向运动学模型,进而推导了两种求解VHR双臂逆运动学的公式(DLS-SVD法和基于链式解耦的解析法);其次,建立了WTAs的数学模型,并以WTAs位姿为操控目标,提出了融合正向和逆向运动学及其双向快速搜索随机树算法的VHR双臂避碰操控算法;最后,通过三维仿真建立VHR虚拟样机,验证了提出算法的正确性和有效性。

关节动画在斜井箕斗卸载动画制作中的应用

关节动画能够模拟运动的传递关系,能较好地解决一般机械传递系统的运动演示问题；简要介绍了关节动画的概念及其基本内容,并以斜井用前卸式箕斗卸载过程的演示动画的制作为例,详细地介绍了在3D MAX中利用关节动画的反向动力学原理进行动画制作的方法。

旋量理论和消元法在类达芬奇手术机器人逆运动学求解中的应用

由于达芬奇手术机器人构型特殊,不满足逆运动学解析解的存在条件,传统的运动学建模方法无法求出机器人逆运动学解析解。针对一种类达芬奇手术机器人构型,提出了一种结合旋量理论和消元法相结合的全新运动学建模方法,运用该方法成功求解出类达芬奇手术机器人的逆运动学解析解,解决了类达芬奇手术机器人精确解析解的求解问题。并通过MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的正确性,从而丰富了机器人运动学建模和逆运动学解析解的求解理论,为类达芬奇手术机器人提供了一种快速通用的精确解析解求解方法。

自动铺丝束机器人逆运动学问题的解析法

利用自动铺丝束机器人的齐次坐标变换矩阵,求出其逆运动学问题的解析解,并利用M atlab进行仿真验算。与其它方法相比,该方法简单明了,计算速度快,对自动铺丝束机器人的运动规划具有实用价值。

冗余机械臂逆运动学求解方法研究进展

随着科学技术的发展,冗余机械臂凭借其多自由度的特性获得学者的广泛关注.其中包括执行指定任务时,需要将任务路径转换为关节空间轨迹,进行逆运动学求解,求取非线性函数的连续逆映射.该求解过程尤为重要且非常复杂,国内外学者对此开展了大量研究.这里将冗余机械臂逆运动学求解方法进行分类,归纳整理出各类求解方法,分别概述解析法、数值解法、智能算法以及对应子方法的基本原理、对比及研究现状.最后,指出逆运动学求解方法面临的核心问题以及发展趋势.

基于ANFIS的6R机械臂新逆运动学模型

运算速度和精度是衡量工业机械脅性能的重要指标。为了加快工业机械臂求逆解的速度,针对多数工业机械臂为满足Pieper准则的6R机械臂的情况,提出了一种新逆运动学模型。机械臂腰、肩、肘关节转角由自适应模糊神经系统(ANFIS)求解,腕俯仰、腕摆动、腕旋转关节转角由解析法求解。用此模型得到的解没有姿态误差,但有仅受ANFIS结构影响的位置误差。由实验结果可知选取S01OOO mm半球作为训练空间,训练点数为20000个,隶属函数MF的个数为6时,所得的逆解模型效果最好。结果显示平均位置误差为0.158 mm,选取合适的工作空间后可将其空间内99.9%的点的位置误差控制在0.5 mm内。1000点逆解计算时间为0.082 s,而传统的解析法所需3s左右,极大的缩短了计算时间。根据以上特性可以将此模型运用于分拣系统这类实时规划系统中,速度快,节省计算资源,且误差在可接受的范围内。