Presented field-circuit coupled adaptive time-stepping finite element method to study on permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) characteristics fed by SPWM voltage source inverter.In air-gap field where the...Presented field-circuit coupled adaptive time-stepping finite element method to study on permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) characteristics fed by SPWM voltage source inverter.In air-gap field where the direction or magnitude of the field is changing rapidly,the smallest elements are demanded due to high accuracy to use adaptive meshing technique.The co-simulation was used with the status space functions and time-step finite element functions,in which time-step of the status space functions was the smallest than finite element functions'.The magnitude relation of the normal elec- tromagnetic force and tangential electromagnetic force and the period were attained,and current curve was very abrupt at current zero area due to the bigger resistance and leak- age reactance,including main characteristics of motor voltage and velocity.The simulation results compare triumphantly with the experiments results.展开更多
针对人工势场(Artificial Potential Field,APF)法对机械手进行路径规划时存在的问题,提出了关节空间APF自适应变步长和目标偏置的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)相结合的方法。在关节空间中进行APF法路径规划,减...针对人工势场(Artificial Potential Field,APF)法对机械手进行路径规划时存在的问题,提出了关节空间APF自适应变步长和目标偏置的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)相结合的方法。在关节空间中进行APF法路径规划,减少逆向运动学次数和关节角突变;通过改进斥力和引力势场函数,解决APF法中碰撞和目标不可达问题;采用柯西概率分布,根据末端点与障碍物的距离来改变关节角步长;通过调节RRT算法的目标偏置值,产生合适临时目标点,从而解决APF法局部极小值问题。在APF法存在局部极小值情况下进行机械臂避障仿真,结果表明,自适应变步长路径规划能够生成平滑轨迹并能提高搜索效率,目标偏置RRT选取临时目标点后整体路径长度变短。捡拾机械手在该改进算法下能够有效实现避障拾取任务需求。展开更多
运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情...运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情况下,能够准确驱动机械臂到达指定位姿;接着,利用快速凸包算法将障碍物凸体化,通过Gilbert Johnson Keerthi(GJK)算法计算障碍物与机械臂连杆等效圆柱面之间的最近距离,使避障距离更加准确;然后,通过自适应步长,使机械臂运动更加平稳快速;最后,引入动态引力常数,使机械臂具有逃离局部极小值的能力.实验结果表明,本研究能够让机器人在避障情况下平稳快速到达规划位姿,并在陷入局部极小值时逃逸,为未来医疗机器人在自动化手术方面提供了新思路.展开更多
针对快速随机扩展树(Rapidly-Exploring Random Trees,RRT)算法在规划路径中随机性较大、扩展效率较低且规划的路径不利于机器人移动等缺点,提出一种改进的RRT算法。首先,加入目标偏向策略和自适应步长策略,减小RRT的随机性,增强路径规...针对快速随机扩展树(Rapidly-Exploring Random Trees,RRT)算法在规划路径中随机性较大、扩展效率较低且规划的路径不利于机器人移动等缺点,提出一种改进的RRT算法。首先,加入目标偏向策略和自适应步长策略,减小RRT的随机性,增强路径规划的鲁棒性和算法的探索能力;其次,引入改进的人工势场法,使算法扩展方向更偏向目标点,提高算法的搜索效率;然后,去除改进RRT算法规划路径的冗余节点,使得生成的路径更加简短和高效;最后,使用n阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,使规划的路径更有利于机器人移动。实验结果表明,与传统RRT算法、RRT*算法和另外一种已有的改进方法相比,改进的RRT算法在路径规划时间、路径长度、路径节点以及迭代次数等方面效果都更好,路径更加平滑且更短。展开更多
基金National Natural Sciences Foundation(60474043)Henan Province Science Fund for Distinguished Young Scholars(0412002200)Henan Province Major Projects(0223025300)
文摘Presented field-circuit coupled adaptive time-stepping finite element method to study on permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM) characteristics fed by SPWM voltage source inverter.In air-gap field where the direction or magnitude of the field is changing rapidly,the smallest elements are demanded due to high accuracy to use adaptive meshing technique.The co-simulation was used with the status space functions and time-step finite element functions,in which time-step of the status space functions was the smallest than finite element functions'.The magnitude relation of the normal elec- tromagnetic force and tangential electromagnetic force and the period were attained,and current curve was very abrupt at current zero area due to the bigger resistance and leak- age reactance,including main characteristics of motor voltage and velocity.The simulation results compare triumphantly with the experiments results.
文摘针对人工势场(Artificial Potential Field,APF)法对机械手进行路径规划时存在的问题,提出了关节空间APF自适应变步长和目标偏置的快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)相结合的方法。在关节空间中进行APF法路径规划,减少逆向运动学次数和关节角突变;通过改进斥力和引力势场函数,解决APF法中碰撞和目标不可达问题;采用柯西概率分布,根据末端点与障碍物的距离来改变关节角步长;通过调节RRT算法的目标偏置值,产生合适临时目标点,从而解决APF法局部极小值问题。在APF法存在局部极小值情况下进行机械臂避障仿真,结果表明,自适应变步长路径规划能够生成平滑轨迹并能提高搜索效率,目标偏置RRT选取临时目标点后整体路径长度变短。捡拾机械手在该改进算法下能够有效实现避障拾取任务需求。
文摘运动避障与路径规划是手术机器人自动化手术中重要的技术环节,为机器人手术提供了良好的术中安全性及准确性.本研究针对上述两关键技术,提出改进人工势场的手术机器人位姿规划算法,首先,通过对引力函数进行改进,在不求取运动学逆解的情况下,能够准确驱动机械臂到达指定位姿;接着,利用快速凸包算法将障碍物凸体化,通过Gilbert Johnson Keerthi(GJK)算法计算障碍物与机械臂连杆等效圆柱面之间的最近距离,使避障距离更加准确;然后,通过自适应步长,使机械臂运动更加平稳快速;最后,引入动态引力常数,使机械臂具有逃离局部极小值的能力.实验结果表明,本研究能够让机器人在避障情况下平稳快速到达规划位姿,并在陷入局部极小值时逃逸,为未来医疗机器人在自动化手术方面提供了新思路.
文摘针对快速随机扩展树(Rapidly-Exploring Random Trees,RRT)算法在规划路径中随机性较大、扩展效率较低且规划的路径不利于机器人移动等缺点,提出一种改进的RRT算法。首先,加入目标偏向策略和自适应步长策略,减小RRT的随机性,增强路径规划的鲁棒性和算法的探索能力;其次,引入改进的人工势场法,使算法扩展方向更偏向目标点,提高算法的搜索效率;然后,去除改进RRT算法规划路径的冗余节点,使得生成的路径更加简短和高效;最后,使用n阶贝塞尔曲线对路径进行平滑处理,使规划的路径更有利于机器人移动。实验结果表明,与传统RRT算法、RRT*算法和另外一种已有的改进方法相比,改进的RRT算法在路径规划时间、路径长度、路径节点以及迭代次数等方面效果都更好,路径更加平滑且更短。
