PUMA机器人运动学逆解新算法

6R串联机器人的逆解求解复杂,使用传统的D-H算法求解该问题计算量大且无法避免奇异点.将PUMA机器人的逆运动学的求解分为位置求解和姿态求解两个过程.首先使用D-H方法进行位置求解得到关节角1 2 3?,?,?,然后使用单位四元数的方法求解出4 5 6?,?,?.最后,在PUMA机器上进行验证,新的方法能够正确求解出所有解析解.对比新方法、D-H方法和倍四元数的方法,新方法较D-H方法速度提高了15%左右.

一种过山车运行参数测量系统的设计

高速运转的过山车给人留下刺激和惊险的印象,但过山车的运行参数与设计参数是否一致,能否满足当初的设计要求,一直以来都是生产企业急需解决的问题。根据过山车安全生产的要求,设计了一套过山车运行参数测量系统,通过微处理器STM32F103ZET6采集惯性单元AD IS16365的数据,利用四元数法实现过山车运行姿态的解算,上位机应用M atlab软件编写程序,实现加速度、姿态角等运行参数的图形化显示。

捷联惯性测量解算方法及测高误差估算

应用四元素法的捷联算法,采用Matlab编程。积分运算采用经典4阶Runge-Kutta算法实现。捷联惯性测量中数学平台和定位解算包括参数初始化、计算装置从惯性器件实时读取数据、载体所在位置重力加速度值计算、速度和位置积分运算等。对可预测的直线轨迹、曲线轨迹对其算法和所编写程序的正确性进行了验证。同时结合一载体运动轨道参数,对各因素对测高误差的影响进行估计,结果证明该方法可行。

基于单位四元数的手术导航注册方法

针对目前的脑立体定向手术导航注册方法存在较大误差和可能出现奇异点等缺点,提出了一种基于四元数电磁定位的新注册方法.利用四元数的快速迭代特性和计算过程无奇异解的特性实现注册过程中的3个空间映射过程,根据单位四元数中的刚体姿态变换描述及奇次坐标理论求解从实时手术空间到计算机空间的最优转换矩阵.实验结果表明,文中所提算法得到的注册误差均在2mm以下,当注册点在7～12个范围内,并且排放对称、均匀紧凑地围绕着病灶区域时,系统注册精度更高.

两轴光纤陀螺连续测斜仪姿态解算方法研究

针对小直径光纤陀螺连续测斜仪的应用需求,提出了一种基于改进航向姿态参考系统的连续测斜姿态解算方法。该算法融合航空惯性导航模型和石油测井工程参数,采用2个单自由度光纤陀螺和3个加速度计组成惯性测量单元(IMU),由惯性单元输出数据经该算法计算出动态连续测井的实时姿态角。通过仿真研究表明:该算法解算出的实时姿态角的误差均在1°以内,符合石油测井的技术需求。该算法的优势在于,在实现连续测量功能的同时相对普通惯性测量单元减少了一个光纤陀螺,从而减小了测斜仪的体积、重量,降低了成本。

基于单位球面轨迹的四元数插值算法评价方法

为了更有效地评价四元数的插值算法,首先详细介绍了四元数与3D旋转的关系,并从旋转关系展开常用的3种四元数插值算法。然后基于此建立了一种基于单位球面轨迹的插值算法评价方法。最后用实验证明该方法可以直观看到插值单位四元数序列的旋转效果,并且建立的虚拟关节空间可以评价插值算法对关节空间轨迹的影响。

基于LM方法的大姿态角影像空间后方交会

针对低空遥感影像存在大姿态角度的特点,提出采用Levenberg-Marquardt(LM)方法实现影像空间后方交会模型的收敛解算。基于仿真数据对该方法进行了验证,并与基于单位四元数的无初值依赖算法比较。结果表明,LM方法具有与单位四元数法相当的可靠性;通过选择合适的阻尼因子,LM法迭代效率更高。

基于运动去除的姿态估计算法

近年来,自动驾驶技术得到了加速发展,提出许多经典的姿态估计算法实现车辆的定位.但在实际场景中,一些运动点会给姿态估计结果带来误差.提出了一种基于运动去除的姿态估计算法.首先,基于特征点信息建立了几何约束条件,实现点的初步筛选.其次,利用聚类算法将视差图划分为不同的聚类区域.随后,根据数学模型将聚类区域判断为动态区域或静态区域,进一步丢弃动态区域中的特征点.实验表明,本文算法能够有效去除错误的特征信息,更加准确的实现车辆定位.

基于FPGA的P-H法星上解算卫星相对姿态

针对目前星上遥感图像实时处理只能实现低级别算法的情况,提出了基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的P-H法星上相对姿态实时解算模型。该模型不仅避免了传统基于欧拉角的复杂三角函数计算与初值估算,还降低了迭代次数。试验选用FPGA(V7xc7vx1140t)作为实时解算的硬件平台。在FPGA实现中,采用64位的浮点数据结构和串行/并行相结合策略;并采用LU(Lower-Upper)分解-分块算法实现矩阵求逆。试验结果表明,该模型的迭代次数比基于欧拉角的少了13次。该模型在FPGA和计算机的实现结果相差仅为5.0×10-14,加速度比为10。另外,该模型可广泛适用于实时性要求高的图像处理领域。