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OPTIMAL CONTROL OF REDUNDANT ROBOTS WITH LOCAL DEGREES OF FREEDOM
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作者 Li Luya Zhang Qixian Yang Zongxu(Research Institute of Robotics, Beijing University of Aeronauticsand Astronautics, Beijing, 100083, China)William A. Gruver(Simon Fraser University, Burnaby, B. C. Canada, V5A 1S6) 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 1997年第1期62-67,共6页
A kinematically redundant robot, with more degrees of freedom than re-quired to complete a desired task, can be usefu1 because of its inherent kinematics flexibili-ty and dynamic performance. lt is very difficu1t, how... A kinematically redundant robot, with more degrees of freedom than re-quired to complete a desired task, can be usefu1 because of its inherent kinematics flexibili-ty and dynamic performance. lt is very difficu1t, however, to implement optimal redun-dancy control, while simultaneously taking into account hath kinematics and dynamics.To realize dua1-optimization control, a new redundant robot mechanism with local degreesof freedom is introduced, and its kinematics and dynamics features are investigated. Simu-lation results demonstrate the effectiveness of the proPosed method. 展开更多
关键词 redundancy robots kinematics robot dynamics optimal control
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Two optimization algorithms for solving robotics inverse kinematics with redundancy 被引量:5
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作者 Jianxin XU, Wei WANG, Yuanguang SUN (Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore, Singapore 117576) 《控制理论与应用(英文版)》 EI 2010年第2期166-175,共10页
The kinematic redundancy in a robot leads to an infinite number of solutions for inverse kinematics, which implies the possibility to select a 'best' solution according to an optimization criterion. In this pa... The kinematic redundancy in a robot leads to an infinite number of solutions for inverse kinematics, which implies the possibility to select a 'best' solution according to an optimization criterion. In this paper, two optimization objective functions are proposed, aiming at either minimizing extra degrees of freedom (DOFs) or minimizing the total potential energy of a multilink redundant robot. Physical constraints of either equality or inequality types are taken into consideration in the objective functions. Since the closed-form solutions do not exist in general for highly nonlinear and constrained optimization problems, we adopt and develop two numerical methods, which are verified to be effective and precise in solving the two optimization problems associated with the redundant inverse kinematics. We first verify that the well established trajectory following method can precisely solve the two optimization problems, but is computation intensive. To reduce the computation time, a sequential approach that combines the sequential quadratic programming and iterative Newton-Raphson algorithm is developed. A 4-DOF Fujitsu Hoap-1 humanoid robot arm is used as a prototype to validate the effectiveness of the proposed optimization solutions. 展开更多
关键词 Inverse kinematics Redundant robot Objective function OPTIMIZATION Numerical approach
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Particle swarm optimization-based algorithm of a symplectic method for robotic dynamics and control 被引量:5
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作者 Zhaoyue XU Lin DU +1 位作者 Haopeng WANG Zichen DENG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2019年第1期111-126,共16页
Multibody system dynamics provides a strong tool for the estimation of dynamic performances and the optimization of multisystem robot design. It can be described with differential algebraic equations(DAEs). In this pa... Multibody system dynamics provides a strong tool for the estimation of dynamic performances and the optimization of multisystem robot design. It can be described with differential algebraic equations(DAEs). In this paper, a particle swarm optimization(PSO) method is introduced to solve and control a symplectic multibody system for the first time. It is first combined with the symplectic method to solve problems in uncontrolled and controlled robotic arm systems. It is shown that the results conserve the energy and keep the constraints of the chaotic motion, which demonstrates the efficiency, accuracy, and time-saving ability of the method. To make the system move along the pre-planned path, which is a functional extremum problem, a double-PSO-based instantaneous optimal control is introduced. Examples are performed to test the effectiveness of the double-PSO-based instantaneous optimal control. The results show that the method has high accuracy, a fast convergence speed, and a wide range of applications.All the above verify the immense potential applications of the PSO method in multibody system dynamics. 展开更多
关键词 robotIC dynamics MULTIBODY system SYMPLECTIC method particle SWARM optimization(PSO)algorithm instantaneous optimal control
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State-of-the-art on theories and applications of cable-driven parallel robots 被引量:3
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作者 Zhaokun ZHANG Zhufeng SHAO +5 位作者 Zheng YOU Xiaoqiang TANG Bin ZI Guilin YANG Clément GOSSELIN Stéphane CARO 《Frontiers of Mechanical Engineering》 SCIE CSCD 2022年第3期35-57,共23页
Cable-driven parallel robot(CDPR)is a type of high-performance robot that integrates cable-driven kinematic chains and parallel mechanism theory.It inherits the high dynamics and heavy load capacities of the parallel ... Cable-driven parallel robot(CDPR)is a type of high-performance robot that integrates cable-driven kinematic chains and parallel mechanism theory.It inherits the high dynamics and heavy load capacities of the parallel mechanism and significantly improves the workspace,cost and energy efficiency simultaneously.As a result,CDPRs have had irreplaceable roles in industrial and technological fields,such as astronomy,aerospace,logistics,simulators,and rehabilitation.CDPRs follow the cutting-edge trend of rigid-flexible fusion,reflect advanced lightweight design concepts,and have become a frontier topic in robotics research.This paper summarizes the kernel theories and developments of CDPRs,covering configuration design,cable-force distribution,workspace and stiffness,performance evaluation,optimization,and motion control.Kinematic modeling,workspace analysis,and cable-force solution are illustrated.Stiffness and dynamic modeling methods are discussed.To further promote the development,researchers should strengthen the investigation in configuration innovation,rapid calculation of workspace,performance evaluation,stiffness control,and rigid-flexible coupling dynamics.In addition,engineering problems such as cable materials,reliability design,and a unified control framework require attention. 展开更多
关键词 cable-driven parallel robot kinematics OPTIMIZATION dynamics control
原文传递
CONTROLLING ROBOT MANIPULATORS BY DYNAMIC PROGRAMMING 被引量:1
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作者 MarcJ.Richard 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 1995年第1期20-33,共14页
A certain number of considerations should be taken into account in the dynamic control of robot manipulators as highly complex non-linear systems.In this article,we provide a detailed presentation of the mechanical an... A certain number of considerations should be taken into account in the dynamic control of robot manipulators as highly complex non-linear systems.In this article,we provide a detailed presentation of the mechanical and electrical impli- cations of robots equipped with DC motor actuators.This model takes into account all non-linear aspects of the system.Then,we develop computational algorithms for optimal control based on dynamic programming.The robot's trajectory must be predefined,but performance criteria and constraints applying to the system are not limited and we may adapt them freely to the robot and the task being studied.As an example,a manipulator arm with 3 degrees of freedom is analyzed. 展开更多
关键词 dynamic programming robot manipulators optimal control dynamic modelling method
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基于改进RRT*算法的移动机器人路径规划
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作者 郭利进 李强 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1209-1217,共9页
针对传统快速随机搜索树*(rapidly-exploring random tree*,RRT*)算法收敛速率较慢,且不适用于动态场景等问题,提出一种基于目标点偏置和冗余节点删除的改进RRT*算法,用于解决移动机器人快速找到无碰撞最优路径的问题。此算法在RRT*算... 针对传统快速随机搜索树*(rapidly-exploring random tree*,RRT*)算法收敛速率较慢,且不适用于动态场景等问题,提出一种基于目标点偏置和冗余节点删除的改进RRT*算法,用于解决移动机器人快速找到无碰撞最优路径的问题。此算法在RRT*算法基础上,首先对采样点进行优化处理,保证路径最优的同时减少搜寻时间;其次引入路径节点最大值概念,删除扩展树冗余节点以提高算法效率;最后结合动态窗口(dynamic window approaches,DWA)算法提高路径的安全性和平滑性,实现对动态障碍物的避障。通过3种不同地图下的仿真验证,改进算法能有效提升路径质量,且大幅降低运行时间。 展开更多
关键词 移动机器人 动态环境 最优路径 RRT*算法 动态窗口算法 冗余节点 安全性 平滑性
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MODIFIED WEIGHTED GRADIENT PROJECTION METHOD AND RESEARCH TO THE KINEMATIC CONTROL OF REDUNDANT MANIPULATORS 被引量:1
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作者 Chen Weihai Yang Zongxu Zhang Qixian(Institute for Robottes, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing, China, 100083)Zhao Zhanfang(Institute for Robotics Research, Beijing Institute of Technology, Beijing, China, 100081) 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 1996年第3期217-224,共8页
To raise the optimizing ability of the redundant manipulators, a modified weighted gradient projection method(MWGPM) to optimize kinematics is presented.Two new concepts, the matrix weightability measure(MWM) and the ... To raise the optimizing ability of the redundant manipulators, a modified weighted gradient projection method(MWGPM) to optimize kinematics is presented.Two new concepts, the matrix weightability measure(MWM) and the self-motion declinability measure(SMDM) are proposed. Thus the weighting ability of the weighting matrix and the self-motion amplitude decided by the homogeneous solution could be continuously regulated. MWGPM has the merits which belong to both the least-norm solution (WLN), and gradient projection method(GPM), and it can obtain ideal optimizing effects at low joint velocities, which has been verified by simulation. 展开更多
关键词 robots kinematics optimization control
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改进粒子群算法的机器人避障偏差控制方法
8
作者 王鸿铭 赵艳忠 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第6期294-299,共6页
为针对巡检机器人避障偏差进行良好控制,提升避障效果,提出改进粒子群算法的机器人避障偏差控制方法设计。先分析巡检机器人正向动力学和逆向动力学,获取双走轮坐标系下机器人的运动情况,建立机器人运动学方程。然后以此为基础,在双走... 为针对巡检机器人避障偏差进行良好控制,提升避障效果,提出改进粒子群算法的机器人避障偏差控制方法设计。先分析巡检机器人正向动力学和逆向动力学,获取双走轮坐标系下机器人的运动情况,建立机器人运动学方程。然后以此为基础,在双走轮坐标系中,通过改进粒子群算法确定巡检机器人全局避障最优路径,采用改进人工势场法完成局部避障路径规划,最后采用前馈补偿控制器为动力学方程和最优路径建立动态补偿,根据控制器输出的训练结果,实现巡检机器人避障偏差自动控制。实验结果表明:所提方法避障规划能力及避障运动控制能力均较强,避障偏差控制效果好,具有一定应用价值。 展开更多
关键词 巡检机器人 动力学方程 粒子群算法 前馈补偿控制器 避障偏差控制
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基于多人零和博弈的模块化机器人系统近似最优控制
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作者 董博 朱新野 +1 位作者 马冰 安天骄 《长春工业大学学报》 CAS 2024年第2期114-124,共11页
提出一种基于多人零和博弈的模块化机器人(Modular Robot Manipulators, MRMs)系统近似最优控制方法。建立了具有交联耦合(Interconnected Dynamic Couplings, IDC)的模块化机器人系统动力学模型。将机器人系统的控制律和IDC效应作为零... 提出一种基于多人零和博弈的模块化机器人(Modular Robot Manipulators, MRMs)系统近似最优控制方法。建立了具有交联耦合(Interconnected Dynamic Couplings, IDC)的模块化机器人系统动力学模型。将机器人系统的控制律和IDC效应作为零和博弈的参与者,MRM系统的最优跟踪控制问题转化为多人零和博弈问题。根据自适应动态规划(Adaptive Dynamic Programming, ADP)算法,通过建立评判神经网络求解哈密顿-雅克比-埃塞克斯(Hamilton-Jacobi-Issacs, HJI)方程,推导出最优控制律。基于李雅普诺夫定理,证明了闭环机器人系统是渐近稳定的,最后通过实验验证了所提控制方法的有效性。 展开更多
关键词 自适应动态规划 模块化机器人 多人零和博弈 最优控制
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基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真 被引量:1
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作者 满文镖 李艳杰 +3 位作者 卜春光 高英丽 郎智明 眭晋 《机械工程师》 2024年第2期40-46,共7页
针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点(ZMP—the Zero-Moment Poi... 针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点(ZMP—the Zero-Moment Point)方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。 展开更多
关键词 伤员搬运机器人 冗余自由度机器人运动学 动力学 动态稳定性
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绳索驱动下肢训练机器人系统运动稳定性分析
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作者 王砚麟 安宗文 +4 位作者 黄华 马强 王克义 李竞航 王燕卓 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1135-1143,共9页
针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影... 针对绳索驱动下肢训练机器人的稳定性问题,本文建立了绳索驱动下肢训练机器人的运动学和动力学模型,给出了绳索拉力优化解的计算表达式,并推导获得了机器人的系统刚度解析表达式。考虑不同训练对象承受运动强度的能力不同,定义了速度影响函数。综合考虑绳索拉力、系统刚度和速度影响函数等因素定义了机器人系统的运动稳定性评价指标,并通过稳定工作空间、抗干扰稳定工作空间和不同训练轨迹的实例计算明确了机器人工作空间内中上部区域的运动稳定性能更好,为运动支链中的过轮运动规划和训练任务规划提供了理论依据。 展开更多
关键词 绳索驱动机器人 下肢训练机器人 绳索拉力优化 系统刚度 运动稳定性 运动学 动力学 速度影响函数 稳定工作空间
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冗余铺放机器人的自运动流形及逆解优化研究
12
作者 李奎 徐孝彬 +1 位作者 王婷婷 刘波 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期551-558,共8页
针对用于复合材料铺放成型的八自由度冗余机器人系统的逆运动学问题,提出了一种求解其自运动流形及逆解优化的算法。首先,基于位姿分离思想定义了位置子流形和姿态子流形,采用几何求解法得到了基于自运动变量的参数化方程形式的位置子... 针对用于复合材料铺放成型的八自由度冗余机器人系统的逆运动学问题,提出了一种求解其自运动流形及逆解优化的算法。首先,基于位姿分离思想定义了位置子流形和姿态子流形,采用几何求解法得到了基于自运动变量的参数化方程形式的位置子流形和姿态子流形;然后,根据机器人的关节约束和实际铺放工艺过程,对给定的铺放位姿进行了位置子流形和姿态子流形配对的仿真,并用流形中若干组逆解通过正向运动学得到了末端位姿矩阵(其结果均与给定位姿相符,从而验证了自运动流形求解过程的正确性);最后,在完成自运动流形求解的基础上,从机械臂运动的平滑性和关节运动变化量两个方面出发,提出了一种基于自运动变量参数化方程的全局优化目标函数;以飞机尾椎模型为实验研究对象,对其中一条铺放路径进行了逆解全局优化仿真,得到了自运动变量和机器人各关节角在铺放路径上的优化曲线,将仿真结果与一种多目标优化算法进行了比较。研究结果表明:针对相同的铺放路径,采用上述优化算法后关节角变化总量降低了11.25%;该算法能够有效地求解八自由度冗余铺放机器人系统的自运动流形,基于全局优化目标函数,其能够在自运动流形中寻找出自运动变量和机器人各关节的最优解。该算法同样也适用于其他位姿解耦的冗余机器人系统逆解问题的求解。 展开更多
关键词 冗余铺放机器人 八自由度 几何法 位姿分离 自运动流形 逆解优化
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基于MPC的球形机器人轨迹跟踪方法研究
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作者 刘春政 陈志华 +2 位作者 应展烽 靳一聪 葛昊 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期290-297,共8页
单摆驱动式球形机器人运动存在欠驱动和非线性特性,导致轨迹跟踪难度较大。为此,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的球形机器人轨迹跟踪控制方法。该方法首先利用拉格朗日动力学模型和参考运动轨迹,结合泰勒线性展开和时域离散处理,得... 单摆驱动式球形机器人运动存在欠驱动和非线性特性,导致轨迹跟踪难度较大。为此,提出了一种基于模型预测控制(MPC)的球形机器人轨迹跟踪控制方法。该方法首先利用拉格朗日动力学模型和参考运动轨迹,结合泰勒线性展开和时域离散处理,得到球形机器人运动状态偏差的预测模型。随后,以未来特定时段内轨迹跟踪误差最小为目标,在满足控制量和控制增量约束的条件下,利用二次规划对球形机器人长轴和短轴电机转矩进行滚动优化,同时在特定控制步长下不断根据优化结果进行电机转矩控制,最终实现对机器人参考轨迹的跟踪。仿真结果表明,与传统PID控制方法相比,所提MPC方法横向跟踪最大误差减少了0.664 4 m,纵向跟踪最大误差减少了0.112 1 m,跟踪误差曲线基本在0附近波动,具有明显的轨迹跟踪精度与稳定性优势。 展开更多
关键词 球形机器人 非线性动力学模型 模型预测控制 滚动优化 轨迹跟踪
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基于固定时间的空间机器人阻抗控制
14
作者 高鼎峰 刘辽雪 郭毓 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期801-805,共5页
针对在轨装配任务对空间机器人柔顺动作的要求,研究了配备两自由度机械臂的空间机器人固定时间阻抗控制方法。基于固定时间稳定理论,根据空间机器人的运动学和动力学模型,设计了一种固定时间稳定的阻抗控制器,以实现障碍环境下空间机器... 针对在轨装配任务对空间机器人柔顺动作的要求,研究了配备两自由度机械臂的空间机器人固定时间阻抗控制方法。基于固定时间稳定理论,根据空间机器人的运动学和动力学模型,设计了一种固定时间稳定的阻抗控制器,以实现障碍环境下空间机器人的柔顺控制。通过构造合适的Lyapunov函数证明了所设计的阻抗控制器的稳定性。仿真结果表明,所设计的固定时间阻抗控制器在保证机械臂实现良好位置跟踪的同时,能够快速顺应环境变化。 展开更多
关键词 空间机器人 运动学模型 动力学模型 阻抗控制 固定时间收敛
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动态协同算法在挖掘机器人控制的优化研究
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作者 李维宇 王玉璟 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第6期331-337,共7页
针对矿用挖掘机器人的控制耦合特性,提出了动态协同优化控制算法。首先,将机器人的设计优化系统解耦到水平/垂直运动空间中,以减弱各液压回路之间的强耦合关系,将空间姿态系数引入水平/垂直运动空间的主/辅反馈控制回路,在各控制回路之... 针对矿用挖掘机器人的控制耦合特性,提出了动态协同优化控制算法。首先,将机器人的设计优化系统解耦到水平/垂直运动空间中,以减弱各液压回路之间的强耦合关系,将空间姿态系数引入水平/垂直运动空间的主/辅反馈控制回路,在各控制回路之间弱耦合的前提下,获得各液压回路的精确动态控制信号,最终实现了机器人整体系统的最优控制。最后,通过实验和仿真验证了所提出的动态协同优化控制算法的有效性,机器人空间姿态控制中具有较优的瞬态调节性能和稳定性。 展开更多
关键词 挖掘机器人 动态协同优化 空间姿态系数 控制算法
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冗余机器人运动轨迹模糊PID控制优化与仿真研究
16
作者 谢春丽 孟和吉雅 《中国工程机械学报》 北大核心 2024年第3期321-325,共5页
为了提高冗余机器人控制系统输出精度,设计了优化模糊比例-积分-微分(PID)控制系统,通过仿真验证控制系统的可行性。建立了冗余机器人的运动学模型,应用了模糊PID控制系统。研究改进粒子群算法,通过修改交叉算子和非线性动态惯性权重,... 为了提高冗余机器人控制系统输出精度,设计了优化模糊比例-积分-微分(PID)控制系统,通过仿真验证控制系统的可行性。建立了冗余机器人的运动学模型,应用了模糊PID控制系统。研究改进粒子群算法,通过修改交叉算子和非线性动态惯性权重,提高粒子群算法的全局搜索能力。根据冗余机器人模糊PID控制优化流程,利用改进粒子群算法迭代搜索能力在线调整PID控制参数,使得进一步提高冗余机器人控制系统稳定性。在无干扰和有干扰条件下,利用Matlab软件对冗余机器人输出精度进行仿真实验。结果表明:在无干扰状况下,冗余机器人采用2种控制系统,其输出精度没有明显差别。在有干扰状况下,基于改进粒子群算法优化模糊PID控制系统,冗余机器人抗干扰能力增强,输出精度更高。冗余机器人采用改进粒子群算法优化后的模糊PID控制系统,可以得到更稳定的控制效果。 展开更多
关键词 冗余机器人 模糊PID控制器 改进粒子群算法 优化 仿真
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基于膜计算的搬运机器人轨迹规划和模型预测控制
17
作者 姚江云 王宽田 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第10期82-89,共8页
针对复杂环境下搬运机器人存在轨迹规划效率低、跟踪控制误差较大及系统不稳定的问题,提出基于膜计算及模型预测的搬运机器人轨迹优化控制方法。首先,针对传统动态窗口算法在速度采样空间中采用均匀等分的方式进行采样,导致轨迹规划效... 针对复杂环境下搬运机器人存在轨迹规划效率低、跟踪控制误差较大及系统不稳定的问题,提出基于膜计算及模型预测的搬运机器人轨迹优化控制方法。首先,针对传统动态窗口算法在速度采样空间中采用均匀等分的方式进行采样,导致轨迹规划效率低的问题,设计了一种基于膜计算粒子群算法改进的搬运机器人动态窗口算法。借助粒子群的随机性和膜计算的分布式并行计算能力对传统动态窗口算法进行优化设计,不断迭代得到最优路径;其次,针对搬运机器人系统模型的非线性特点,采用线性模型预测控制方法完成轨迹跟踪,通过构建预测模型、设定目标函数及设计积分器来完成高精度轨迹跟踪。实验结果表明,在稀疏障碍物和复杂障碍物2种实验场景中,改进后的算法在路径长度、时间及步数上平均减少了15.07%、6.72%、7.68%,且所提的模型预测控制方法在跟踪精度、系统鲁棒性方面都具有一定的优势。 展开更多
关键词 搬运机器人 膜计算 粒子群算法 动态窗口算法 模型预测控制
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蘑菇采摘机器人的结构设计及优化
18
作者 孙龙霞 吕宁 +2 位作者 於锋 葛迅一 胡双燕 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第3期295-301,308,共8页
针对工厂化蘑菇种植中人工采摘费时、费力等问题,研制了一款蘑菇采摘机器人.首先,采用模块化设计了采摘机器人机械结构,基于D-H法推导机器人运动学正解和逆解,并进一步分析了采摘手臂的动力学性能;以采摘效率为目标建立了手臂尺寸的多... 针对工厂化蘑菇种植中人工采摘费时、费力等问题,研制了一款蘑菇采摘机器人.首先,采用模块化设计了采摘机器人机械结构,基于D-H法推导机器人运动学正解和逆解,并进一步分析了采摘手臂的动力学性能;以采摘效率为目标建立了手臂尺寸的多目标优化模型,并用遗传算法求最优解;然后建立Adams虚拟样机模型,对优化前后的机器人模型分别进行采摘动力学仿真试验,结果表明,在电动机输出转矩相同情况下,大臂关节和小臂关节最大角速度分别提高22.9%和18.6%,单次采摘时间由1.60 s缩短到1.36 s,速度提高15%;最后研制原理样机并进行采摘试验,试验结果表明,所研制的机器人可适用于工厂化蘑菇种植模式下多层菇床中狭小、大面积作业的自动化采摘,单次蘑菇采摘时间约为2.0 s. 展开更多
关键词 蘑菇 采摘机器人 运动学分析 多目标优化 动力学仿真
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基于动力学模型优化PSO-RBF神经网络的水下机械臂控制
19
作者 田金鑫 原忠虎 吴宝举 《工业控制计算机》 2024年第10期56-58,61,共4页
随着我国海洋资源开发与利用的增加,对海洋资源开发能力的要求也日益提高。然而,我国在海洋探测方面的研究仍处于起步阶段,面临着复杂的海洋环境和海洋主权保护的挑战。研究聚焦于智能化水下机器人-机械臂系统UVMS的研究。基于Lagrange... 随着我国海洋资源开发与利用的增加,对海洋资源开发能力的要求也日益提高。然而,我国在海洋探测方面的研究仍处于起步阶段,面临着复杂的海洋环境和海洋主权保护的挑战。研究聚焦于智能化水下机器人-机械臂系统UVMS的研究。基于Lagrange法和Morison方程,精确建立了六自由度水下机械臂的动力学模型。为了提高系统的稳定性和轨迹跟踪的准确性,采用了适应值优化的PSO粒子群算法结合RBF神经网络,并将其应用于水下机械臂的动力学模型中。仿真实验结果表明,改进的PSO-RBF神经网络自适应滑模控制算法较传统PID及RBF神经网络算法提前约0.3 s和0.1 s确定控制参数,提前达到稳定状态。 展开更多
关键词 UVMS RBF神经网络 动力学建模 PSO粒子群算法 水下机械臂 滑模控制
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基于故障观测器的机器人多关节手臂最优容错控制
20
作者 杨怀磊 姚云磊 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期61-68,共8页
针对机器人多关节手臂容易出现卡死、饱和及损伤等故障影响控制精度的问题,利用设计的故障观测器提出了一种最优容错控制律。首先根据机器人多关节手臂末端的空间位置与各关节转动角度的关系,建立了机器人多关节手臂的故障模型;然后定... 针对机器人多关节手臂容易出现卡死、饱和及损伤等故障影响控制精度的问题,利用设计的故障观测器提出了一种最优容错控制律。首先根据机器人多关节手臂末端的空间位置与各关节转动角度的关系,建立了机器人多关节手臂的故障模型;然后定义了多关节手臂的转角和接触力的跟踪误差,并设计了故障观测器,通过引入径向基函数(Radial Basis Function,RBF)神经网络估计出模型参数;最后根据动态规划的思想,建立了综合位置/接触力跟踪误差和故障的机器人多关节手臂性能指标矩阵,并设计了包含Hamiltonian方程的容错控制律,利用RBF神经网络求解出最优的性能指标,从而得到最优的容错控制律。仿真结果表明,设计的最优容错控制律能够克服各类故障带来的影响,故障估计的最大误差仅为0.09 N·m,位置跟踪的最大误差仅为0.14 cm,接触力控制的最大误差仅为0.18 N,验证了设计方法的可行性。六自由度多关节手臂测试结果表明,在8个空间坐标上定位的最大误差仅为0.17 cm,接触力的最大误差仅为0.22 N,从而验证了设计的最优容错控制律具有优越的工程实用性。 展开更多
关键词 机器人 多关节手臂 故障观测器 RBF神经网络 动态规划 最优容错控制
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