微机机器人仿真系统PCROBSM

微机机器人仿真系统（ＰＣＲＯＢＳＭ）是一个适用于ＩＢＭ－ＰＣ及其兼容机的机器人仿真系统，该系统功能齐全，可以对机器人的运动学，轨迹规划，动力学，控制算法，力传感器和典型任务等进行仿真，它的主要特色在于具有丰富的机器人控制算法和轨迹规划算法，系统具有良好的用户界面，为用户设计，验证自己的轨迹规划和控制算法提供了方便的环境，如系统提供了机器人语言ＳＶＡＬ，三维示教和三维图显功能，同时为了更接近实用，系     

机器人最佳轨迹规划和图形仿真的研究

本文介绍了基于 IBM-PC 微机的机器人轨迹规划的图形仿真系统.该系统可用于机器人运动学分析和最佳轨迹规划,并能产生机械手和广义物体组成的环境物的三维几何模型.系统以交互方式工作.在微机的 CRT 上,机械手连杆的运动具存动态效果.基于 MINIMAX 准则,我们提出了一种动力学性能指标用于轨迹规划.根据该指标所进行的轨迹规划可以获得最小的关节驱动力矩.最后,文中给出了 PUMA 560 机械手的仿真结果.     

轨迹发生器设计与仿真

轨迹发生器在惯性导航技术研究过程中是非常重要的,本文介绍了轨迹发生器软件包设计的整体思路,详细推导了轨迹方程,描述了外部信息控制下的位置、速度、姿态、比力以及载体绝对角速度的变化规律,分析了载机在直线飞行、滚转摇摆、转弯机动、正弦机动四种飞行轨迹的控制规律,完成了相应的控制方程的设计,最后对载机在对称轴滚转摇摆飞行状态时轨迹发生器进行了仿真.仿真结果表明该轨迹发生器的设计是正确的,符合载机飞行的各种实际状态.     

机器人图形仿真软件

本文介绍通用机器人图形仿真系统ZDRSSS.该系统以人机交互方式工作,可用于机器 人机构设计和运动学、轨迹规划仿真.机器人运动及环境用三维线框图显示.本文将阐述开发 ZDRSSS系统时采用的若干技巧和方法.     

下肢助行外骨骼步态规划与仿真研究

针对目前大多数下肢助行外骨骼自身不能维持稳定行走与步态规划方法存在缺陷的现状，设计一种10自由度主动驱动下肢外骨骼；其步态规划基于静稳定性判据，采用重心投影法，利用构造函数规划重心及踝关节轨迹，进一步通过运动学计算获得完整步态周期内所有关节的运动轨迹；运用ADAMS构建人-外骨骼耦合运动虚拟样机模型，进行平地步行仿真，仿真得到关键点的空间轨迹与动力学参数，通过与规划的重心和踝关节轨迹对比，外骨骼能够实现预期运动并稳定行走，仿真结果表明所设计的步态规划方法合理有效。     

三维可视化的喷涂机器人离线轨迹规划系统

传统的喷涂机器人采用人工示教的方式生成喷涂轨迹,该方法依赖工人经验,规划时间长,且不能产生最佳轨迹。为克服这些缺陷,提高喷涂机器人的喷涂质量与喷涂效率,文中通过对喷涂机器人喷涂过程建模、喷涂路径规划、喷涂过程仿真进行深入的研究与分析,建立了喷涂机器人离线轨迹规划与仿真系统整体框架。在此基础上,采用MFC和OpenGL开发了完整的离线轨迹规划与仿真系统,该系统能够针对不同的工件生成正确的轨迹,并能够进行三维可视化的仿真及效果显示。     

基于六自由度并联机器人的运动仿真可视化系统

对运动可视化仿真系统的开发流程作了相应论述.基于动态虚拟装配的机理,给出了几何建模和VRML原型封装的方法,并运用Java技术实现了六自由度并联机器人的运动可视化;运用LabvieW嵌入Corona(VRML浏览器)ActiveX组件,开发了集在线动画、轨迹规划控制、数据回放以及运动学分析功能于一体的运动仿真可视化系统.     

作战仿真中的实体运动模型

研究作战仿真系统中实体运动模型的实现问题。介绍了军事实体按照运动属性分类的方法。由于作战部队的位置覆盖了一个区域，不能用点坐标来表示，因此提出用凸壳表示作战部队的位置，并给出凸壳的计算方法。最后给出运动学模型的简化方法以及一个两级结构实体运动学模型的轨迹规划方法。     

6-6 Stewart平台的运动学模型与轨迹规划

本文在对6-6 Stewart平台进行运动学分析的基础上，对其进行了圆轨迹规划，并针对实例作了仿真，得到了平台在按给定圆轨迹运动时，驱动杆长度与时间的关系曲线，以及各点的运动轨线，为进一步研究Stewart平台的控制与轨迹跟踪奠定了理论基础。     

曲线运动SAR成像算法研究

研究合成孔径雷达曲线运动时的优化成像质量问题。提出了一种结合了惯导加速度参数和根据回波数据两种运动补偿曲线运动合成孔径雷达成像算法,提高了成像质量。首先研究了合成孔径雷达曲线运动时的目标模型,分析了惯性导航系统的原理,并以频谱分析的子孔径成像为基础,加入运动补偿等辅助处理。进行仿真,根据一组仿真参数和曲线轨迹生成仿真回波数据,证明仿真成像算法的有效性。系统运算简单,可为曲线运动时的合成孔径雷达实时信号处理系统系统设计提供依据。     

基于Dubins路径的无人艇运动规划算法

针对无人艇运动规划问题,通过Dubins路径的理论分析,提出一种利用纯粹几何方法的Dubins路径计算方法。该方法中没有出现解方程组的运算,而是首先根据无人艇运动状态计算转向圆,然后利用几何方法计算转向圆间的公切线,最后通过公切线连接得到Dubins路径。通过5组仿真实验验证了所提方法的有效性。前4组仿真实验分别设计了计算Dubins路径过程中可能出现的各种情形,以验证算法适用于多种情况的Dubins路径计算。最后一组仿真实验用于无人艇的路径规划及运动状态调整,仿真结果表明,基于Dubins路径的无人艇运动规划算法是可行的。     

基于无人机中继的导弹集群任务规划系统研究

导弹集群协同作战是C4ISR的网络攻击的典型作战模式,本文以无人机中继模式为例分析了导弹集群实施远程打击的作战流程。任务规划系统的关键技术包括网络体系下的系统结构、任务调度技术、实时航路规划技术、人在回路制导方式下导弹饱和攻击技术等。设计了导弹集群任务规划仿真系统,主要功能包括:任务管理、地图预处理、数据链信息处理、任务规划、视景仿真等。导弹集群协同航路规划子系统是任务规划系统的重要子系统,对其系统结构进行了分析与设计,并给出了航路规划的仿真结果。     

基于障碍物运动预测的移动机器人路径规划

针对移动机器人局部动态避障路径规划问题开展优化研究。基于动态障碍物当前历史位置轨迹,提出动态障碍物运动趋势预测算法。在移动机器人的动态避障路径规划过程中,考虑障碍物当前的位置,评估动态障碍物的移动轨迹;提出改进的D*Lite路径规划算法,大幅提升机器人动态避障算法的效率与安全性。搭建仿真验证环境,给出典型的单动态障碍物、多动态障碍物场景,对比验证了避障路径规划算法的有效性。     

基于激光雷达的机器人改进人工势场路径规划研究

人工势场法路径规划需要建立在已知环境下障碍物分布位置的基础之上,而激光雷达传感器可以用于未知环境下障碍物分布位置的探测和获取,因此可以将两者结合,从而解决移动机器人未知环境下路径规划问题。该课题建立在人工势场法理论基础之上,在Matlab中构建路径规划仿真图形用户界面,利用机载激光雷达传感器探测获取障碍物的位置分布信息,通过串口将数据传输至Matlab软件中并显示。在Matlab软件下编写人工势场路径规划的实现算法,进行仿真实验。实验结果表明,传统人工势场法路径规划存在的两个问题,分析原因后给出一种改进的人工势场法,并在之前的图形用户界面下继续进行仿真实验。仿真结果表明：改进的人工势场法有效地实现了路径优化的目标。     

燃油约束下航迹规划算法研究与仿真

现有航迹规划算法通常不能够综合路径规划过程中的多种约束因素,且很少考虑到推进系统的能力限制,致使规划出的航迹实际不可飞。针对该问题,提出了一种满足飞行器多种机动性约束条件的航迹规划算法。对飞行器在垂直面内的运动状态进行分析,在传统代价函数的基础上提出了以燃油消耗为优化目标的代价函数。仿真结果表明,改进的代价函数能够对航迹进行很好的评价,所设计的规划算法搜索效率高,规划出的航迹实际可飞。     

基于改进蚁群算法的四足机器人步态规划

四足机器人关节众多、运动方式复杂,步态规划是四足机器人运动控制的基础。传统的算法多基于仿生原理,缺乏广泛适应性。 在建立运动学方程的基础上,提出了一种基于改进蚁群算法的步态规划算法。该算法利用了四足机器人4条腿运动的线性无关性,将步态规划问题转换为在四维空间里求取最长路径问题。仿真结果表明,该算法得出了满足约束条件的所有步态,最后通过机器人样机检验,验证了该算法求取结果的有效性和合理性。     

飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制

针对飞行模拟器六自由度运动平台的位置分析与测量控制进行了研究;依据位置测量元件实时测量到的液压缸长度,运用位置正解算法对运动平台的位置进行了分析,给出了位移传感器的工作原理和位置正解算法模型;利用电液驱动方式组成了体积小、重量轻、加速能力强和快速反应的运动平台控制系统;同时以飞机的俯仰角为例,建立了运动平台驱动信号洗出的算法模型,实现了对模拟座舱的位置和姿态的精确控制;实际应用表明,这些方法是有效可行的,能应用于六自由度运动平台的实际应用中。     

人工鱼群算法在机器人加工路径规划中的应用

针对机器人加工路径规划问题,提出了一种基于人工鱼群算法的机器人加工路径规划新方法。仿真实验表明,该算法实现简单,搜索效率高,在较短时间内能够求得最优解,可满足机器人加工的实时性要求。     

基于点云的补漆机器人系统

汽车补漆机器人需要面对各种不同大小的车型,适配各种造型曲面和颜色,这种高度自适应要求使得补漆机器人在目标跟踪、路径规划、运动空间等方面的设计难度远超汽车厂的喷漆机器人.因此需要重新规划喷漆路径,首先对汽车的点云数据进行分部位切割,然后以八邻域法计算封闭曲面轮廓,最后以切片法在曲面上生成光栅轨迹,形成了每一个补漆面的关键路径.设计了八轴桁架机器人系统,用蚁群算法计算生成八轴联动时的路径规划,再通过倍福的ADS协议将路径数据和梯形曲线的加速度下发到PLC运动控制程序,完成各关节轴的联动协同补漆运动.实测表明,该系统能针对不同汽车,自动控制机器人工具轴心以法向量对准任意曲面,并以联动方式驱动八轴平稳跟踪曲面运动.该系统可广泛应用于各种曲面的机器人加工.     

Automatic joint motion planning of 9-DOF robot based on redundancy optimization for wheel hub polishing

Automatic joint motion planning is very important in robotic wheel hub polishing systems. Higher flexibility is achieved based on the joint configuration with multiple solutions, which means that the robot has kinematic redundancy for machining tasks. Redundant joints can be used to optimize the motion of the robot, but less research has been done on multi-dimensional redundant optimization. In this paper, a 6-axis robot with a 3-axis actuator is designed for wheel hub polishing. We propose an automatic joint motion planning method for a nine-axis industrial robot to achieve the shortest processing time. Firstly, offline programming is designed to generate paths for the complex surface of the hub. In order to reduce the machining path points on the surface of the hub, a improved Douglas-Peucker (DP) algorithm is proposed, which can take into account the change of the path point posture. Secondly, the Greedy Best First Search (GBFS) and Sine cosine algorithm (SCA) are combined to find the optimal joint motion efficiently. Moreover, we use nested SCA for comparison to test whether the combined algorithm can avoid local optima. Finally, the performance and computational efficiency of the method are validated in both simulation and real environments based on the hub surface.