多杆柔性关节机械手轨迹规划的次优化方法

本文对多杆柔性关节机械手的轨迹规划问题进行了研究．首先利用逆系统解耦方法把这一有约束非线性规划问题转化为多个子系统的线性规划问题，然后通过子系统线性规划问题的解析最优解构造了多杆柔性关节机械手轨迹规划的次优化解     

多杆柔性关节机械手轨迹规划的次优化方法

本文对多杆柔性关节机械手的轨迹规划问题进行了研究．首先利用逆系统解耦方法把这一有约束非线性规划问题转化为多个子系统的线性规划问题，然后通过子系统线性规划问题的解析最优解构造了多杆柔性关节机械手轨迹规划的次优化解     

基于深度学习的多机械手轨迹规划系统设计

目前提出的多机械手轨迹规划系统路径规划精准度低,避障能力差。基于深度学习对多机械手的规划系统进行设计,通过研究传统系统中存在精确度、智能性不足的缺点,在设计的系统分别引入了相应的解决条件,在硬件结构的设计中本文应用ISL-320型号的伺服电机提升多机械手的动力功能,应用SKT64系列的芯片提升多机械手的路径精准度;在应用程序设计上应用拟合算法与叠加算法对规划路径中的节点精准运算,在提升系统整体精准度的同时提升了系统的智能程度。实验结果表明,基于深度学习的多机械手轨迹规划系统路径与标准路径十分接近,说明该方法的规划精准度较高,避障能力得到有效增强。     

基于PLC机械手控制系统的设计与研究

为进一步提高工业生产自动化水平,提出一款基于PLC的机械手控制系统。其中,对机械手的末端执行器进行了力的分析,同时使用遗传算法进行了机械手的轨迹规划。仿真结果表明,通过遗传算法进行机械手路径规划能保证机械手以最优路径完成搬运任务;在强光条件下的100次的搬运实验中,机械手准确率达到了98%,满足设计要求。上述结果证明了设计的机械手控制系统的优越性,可应用于实际生产。     

基于改进蚁群算法的机械手三维操作路径规划

提出一种改进的蚁群算法,实现机械手在三维栅格模型中进行最优操作路径规划。利用该蚁群算法模拟蚂蚁的觅食过程,使蚂蚁在初始点和目标点之间采用"惯性原则"和最大信息素启发策略完成最优操作路径的搜索。仿真实验验证了该方法在机械手操作路径规划应用中的有效性。即使在复杂的操作环境中,该方法也可以迅速地规划出最优操作路径。     

具有冗余度机器人最佳力矩的控制

本文主要研究具有冗余度机器人的轨迹规划,提出了一种在 Chebysbev 意义下,用于极小化关节驱动力矩的最优化方法。最小力矩的控制,可通过在加速度水平上,选择 Jacobian 矩阵的零空间矢量,用一般的线性规划方法求解。文中以平面的三连杆机械手为例验证了本文所提出的方法。仿真结果表明,按照这种方法进行轨迹规划,机械手的主要关节驱动力矩比伪逆方法显著减小。     

全方位移动机械手路径规划仿真平台的设计

机器人的三维仿真在机器人的研究中起着重要作用,论文以实验室中的全方位移动机械手为背景,建立了该移动机械手的运动学模型,然后利用VisualC++调用OpenGL建立了移动机械手的三维模型及路径规划的仿真平台,给出了实现算法,为移动机械手路径规划算法的研究提供了更为生动形象的仿真平台。     

面向水下阀门开闭的水下机械手轨迹规划仿真

为了实现水下机械手自主旋转水下阀门自动控制优化设计,研究了水下机械手的轨迹规划.水下机械手自主旋转水下阀门过程分为接近、旋转两部分.在机械手接近阀门的规划轨迹中,引入梯度投影法(GPM)优化关节角,并提出了一种新的配置GPM优化因子方案;在机械手旋转启闭阀门轨迹规划中,使用五次多项式完成关节空间轨迹优化并形成末端的圆形轨迹,结合几何法和欧拉角法求解运动学逆解;在Matlab中完成仿真,证明了GPM比加权最小范数法更好的关节角优化效果,实现较高的末端轨迹精度;验证了圆形轨迹和逆运动学理论的合理性.     

机械手的运动学分析及在屏幕贴合中的应用

在机械手屏幕贴合项目中,以6关节机械手RV-2F为研究对象,分析结构和连杆参数,采用改进D-H法建立各连杆坐标系和机械手的运动学方程;运用MATLAB Robotics Toolbox建立RV-2F机械手模型,进行关节空间轨迹规划与仿真,实现并分析机械手高速运行的平稳性,满足应用要求。     

轮式移动平台两构形间运动变换对机械手的影响

本文研究了连接轮式移动平台两构形的3种路径对机械手的影响．指出需要逆路径连 接的构形在规划移动机械手两构形时应尽量避免使用,对机械手来说移动平台的最好构形应 处于能用直接路径连接的区域内,在进行移动机械手协调规划时不应忽略这点,并为移动机 械手优化准则的提出奠定了基础．     

基于连接特性的路径规划算法及其在城市交通网络中的应用研究

提出了一种基于连接特性的路径规划算法，并针对城市交通网络的路径规划进行算法的验证和应用研究，该算法利用网络的连接特性，求取最少连接层数的路径作为较优的全局路径，这样获得的全局路径不是加权最少路径，为了提高算法精度，在权较大的两点之间插入新的结点，这样获得的路径是全局最优路径的可信度很高。这种算法的时间复杂度是线性的，即O（N),而且通过适当增大模型，可以控制路径规划的精度，并提出了控制精度的两个指数，经过对城市交通的具体例子的计算及分析，表明该方法快速，可靠及有效。     

基于虚拟势场法的全局收敛视觉路径规划

作为一种局部路径规划策略, 虚拟势场法由于其简单易用, 效果良好而在机器人领域得到了广泛的应用. 但是这种方法的缺点是在路径规划的过程中, 机器人经常会陷入局部极小. 本文提出了一种基于虚拟势场法的视觉路径规划策略, 可以保证图像中的特征点在伺服过程中始终保持在摄像机的视野之内, 并且通过稳定性分析证明了该策略具有全局收敛性. 另外, 本文进一步探讨了视觉伺服中另一个常见问题: 如何在规划过程中得到较好的三维运动轨迹. 最后用仿真结果验证了本文所提出的路径规划策略具有良好的性能.     

基于遗传算法的变电站巡检机器人任务路径规划方法研究

近年来,随着变电站巡检机器人在变电站中的广泛使用,巡检机器人路径规划问题越来越成为亟待解决的问题。巡检机器人在已知的拓扑地图中标记了待执行巡检任务的停靠点,不同任务需要从初始点出发经过不同的一系列停靠点再返回初始点,如何规划路径是机器人面临的问题。首先分析了路径规划面临的问题,然后通过分析拓扑地图的特征,对地图进行等价简化,再对问题进行建模使用遗传算法求解巡检任务路径规划的近似最优解。通过仿真实验证明,提出的基于遗传算法的路径规划方法是可行有效的,为变电站巡检机器人任务路径规划提供了一种有效方法。     

赋工序完工隶属函数的网络计划模型

文中为处理网络计划模型中工序作业时间的不确定性,提出了用工序完工隶属函数描述作业时间不确定性,并给出了求工程的完工隶属函数的方法,最后说明了利用工程的完工隶属函数进行关键路线分析。     

多圆碟形水下滑翔机的双层协调三维路径规划

本文研究了欠驱动圆碟形水下滑翔机集群在海流干扰和水下碍航物影响下的三维路径规划问题. 具体地: 第一, 根据圆碟形水下滑翔机的航行特点, 建立了相应的航行时间模型, 设计了三维路径规划的优化目标; 第二, 提 出了一种基于双层协调的多水下滑翔机三维路径规划结构, 采用基于三维离散空间的全局路径规划和基于人工势 场法的局部路径规划, 避免了滑翔机与碍航物以及不同优先级的滑翔机之间发生碰撞; 第三, 基于双层协调路径规 划结构, 采用基于量子行为的自适应粒子群优化方法完成了时间最优目标下多圆碟形水下滑翔机的三维路径规划. 仿真结果验证了所提多圆碟形水下滑翔机三维路径规划方法的有效性.     

The Path-of-Probability Algorithm for Steering and Feedback Control of Flexible Needles

In this paper we develop a new framework for path planning of flexible needles with bevel tips. Based on a stochastic model of needle steering, the probability density function for the needle tip pose is approximated as a Gaussian. The means and covariances are estimated using an error propagation algorithm which has second order accuracy. Then we adapt the path-of-probability (POP) algorithm to path planning of flexible needles with bevel tips. We demonstrate how our planning algorithm can be used for feedback control of flexible needles. We also derive a closed-form solution for the port placement problem for finding good insertion locations for flexible needles in the case when there are no obstacles. Furthermore, we propose a new method using reference splines with the POP algorithm to solve the path planning problem for flexible needles in more general cases that include obstacles.     

面向平层多房间的内墙作业移动机器人路径规划

本文针对多房间的移动机器人内墙作业的路径规划任务, 提出一种两阶段路径规划方法. 第1阶段针对沿墙作业过程中环境存在灰尘或雾气造成的传感器失效问题, 以及房间多出口时路径规划不完整问题, 我们提出起点自动选择沿墙路径规划方法, 基于栅格地图离线生成沿墙规划路径. 第2阶段, 针对点到点路径规划过程中的动态避障问题, 我们提出一种基于PSAC (prioritized experience replay soft actor critic)算法的点到点路径规划方法, 在软行动者-评论家(soft actor critic, SAC)的中引入优先级经验回放策略, 实现机器人的动态避障. 实验部分设计了沿墙路径规划对比实验和动态避障的对比实验, 验证本文所提出的方法在室内沿墙路径规划和点到点路径规划的有效性.     

Fast Path Re-planning Based on Fast Marching and Level Sets

We investigate path planning algorithms that are based on level set methods for applications in which the environment is static, but where an a priori map is inaccurate and the environment is sensed in real-time. Our principal contribution is not a new path planning algorithm, but rather a formal analysis of path planning algorithms based on level set methods. Computational costs when planning paths with level set methods are due to the creation of the level set function. Once the level set function has been computed, the optimal path is simply gradient descent down the level set function. Our approach rests on the formal analysis of how value of the level set function changes when the changes in the environment are detected. We show that in many practical cases, only a small domain of the level set function needs to be re-computed when the environment changes. Simulation examples are presented to validate the effectiveness of the proposed method.     

基于二重势函数法的集群航路规划

人工势场法由于其在构型组织能力上的不足,影响了该方法在集群航路规划上的应用,为此提出基于二重势函数法的集群航路规划法,通过第一重势能场形成集群到目标的可行路径,通过第二重势能场形成构型,从而实现集群航路规划.此外,针对人工势场法存在无谓避碰、陷阱问题等不足,通过引入碰撞危险度来确定障碍物影响距离以及虚拟障碍物,提出改进的人工势场法.所有改进措施均未改变简单且易于执行的传统势函数模型,为采用人工势场法实现集群航路规划提供了一种思路.仿真结果表明改进的人工势场法很好的克服了不足,所得路径也较为平滑,且以该方法为基础所构成的集群航路规划法在集群航路规划上具有较好的表现.     

Path Planning for Autonomous Mobile Robots Using the Boundary Integral Equation Method

Path planning is a fundamental problem in mobile robotics. The objective of path planning is to find a sequence of states that carries a robot from some start state to the goal while avoiding obstacles. This paper focuses on point-to-point path planning, ie., developing a path between given points in a known environment with obstacles. A novel environment representation method is introduced which utilizes the Boundary Integral Equation (BIE) method to map the environment into continuous Harmonic potential fields. Different mappings and mechanisms for utilizing these mappings for path planning are developed, and a collection of path planning algorithms are described which exploit the properties of Harmonic fields and the computational efficiency of the BIE method.