6R机器人实时逆运动学算法研究

提出一套解决各类6R机器人逆运动学问题的实时算法. 一般算法通过矢量计算和16阶矩阵分解得到一般6R机器人的最多16组逆运动学解. 封闭解法直接提取运动学等式求出关节变量的解析解. 组合算法将封闭解法或一般算法的结果作为初始值, 采用牛顿-拉夫森方法迭代出逆运动学精确解, 适用于所有接近满足封闭解条件或一般算法条件的6R机器人. 求解实验结果表明, 整套算法最大算法时间约为2.03 ms, 为任意几何结构的6R机器人应用于强实时系统提供了逆运动学解决方案.     

基于旋转子矩阵正交的6R机器人运动学逆解研究

以机器人运动学方程为基础,基于变换矩阵中旋转子矩阵正交的特性,提出一种6R机器人运动学逆解算法.通过矢量运算,得到含有4个未知变量的4个常系数非线性方程,辅以其它方程,最终得到8组封闭解.通过对钱江一号焊接机器人的实例求解,验证了该算法解决逆解问题仅需0.087 ms,比传统的反变换法具有更优的实时性能;平面工况的运动仿真验证了该算法的有效性.该算法可应用于6R机器人的强实时在线控制系统.     

冗余自由度超声检测机器人的逆运动学分析

针对一类冗余自由度超声检测机器人的传统逆运动学求解算法耗时长且准确度低的问题,提出了一种基于集合划分和解析解法相结合的逆运动学求解算法。首先采用De-navit-Hartenberg方法建立检测机器人的运动学方程;其次,利用解析解法求出机器人逆解的解析表达式,并提出三种自由度分配方案;最后,选择合适的自由度分配方案,据此对超声波探头位姿集合作划分,结合逆解解析式求出运动学逆解。实际应用中,借助十一轴超声波检测机器人,利用该算法对具有复杂外形的飞机螺旋桨叶片进行检测。结果表明,与传统的纯数值解法相比,该算法能够快速得到精确的运动学逆解。     

约束条件下的巡线机器人逆运动学求解

高压输电线路巡检机器人是一种多关节悬挂运动机构,要实现其运动控制就需要根据机器人的本身机构特点和悬挂系统的运动约束条件进行运动学分析.本文利用微分扭转法对巡线机器人的正向运动学进行了求解,并通过对机器人悬挂系统的力学分析,得到了机器人运动学的约束条件,并在这种约束条件下,采用了一种可用来进行实时控制的迭代循环坐标下降(CCD)算法,来进行机器人的逆运动学求解.这种迭代算法对于有运动约束系统的逆运动学求解具有较强的适用性,而且它具有较好的收敛性和有效性,适合于在线计算,便于巡线机器人的实时运动控制.     

仿人机器人冗余度双臂运动学建模与解析

针对人形机器人,提出一种融合左右臂广义逆的组合伪逆方法。该方法能将左右臂的雅克比矩阵广义逆统一为一个伪逆矩阵,从而方便使用传统伪逆方法或优化的伪逆方法处理双臂。首先给出人形机器人双臂的前向运动学模型、左右手臂的基于伪逆模型;然后将这2个单独模型的雅克比矩阵的广义逆统一到一个雅克比矩阵中,得到一个组合和简化的伪逆模型。仿真结果表明,该方案具有可行性和准确性。     

六自由度操作手的逆运动学问题

本文将六自由度操作手分解为位置结构和姿态结构，利用转换矩阵法对两结构进行了详细的逆运动学分析，在此基础上建立了操作手的运动学求逆算法，与一般的迭代算法或优化算法相比较，本算法收敛速度快￣［１］，而且能得到满足约束的全部解，与解析方法相比较，它具有通用性的优点，尤其适用于机器人仿真系统中。     

自由漂浮空间机器人回避动力学奇异的轨迹规划

针对非完整约束导致的自由漂浮空间机器人广义雅可比矩阵动力学奇异性问题,提出一种间接求解机器人逆运动学的方案.该方案通过运动方程分解并构造迭代函数,将动力学奇异转换为运动学奇异问题,避免直接求解逆广义雅可比矩阵,解决广义雅可比矩阵动力学参数相关特性问题,仿真结果表明该方法能够有效地实现自由漂浮空间机器人回避动力学奇异的非完整轨迹规划.     

6R关节型机器人运动学建模

为满足新开发的多机器人实验系统编程需要,研究了6R机器人运动学逆解问题.推导了代数逆解结果,并研究了将其用于实际控制系统时,逆解的漏解、增根和多解问题.与传统方法比较,采用了便于程序模块化的坐标系设置方式,在需要经常更换作业工具的多机器人系统中更为适用.推导过程只需2次矩阵逆乘,步骤简单.基于VC++和OpenGL技术编制了系统程序,检验了方法的有效性.以其中一个位姿为例,对比几何方法得出的结果,验证了算法的正确性.研究的结果适用于MOTOMAN-UP6和PUMA560等相似构型的所有机器人.     

双足机器人逆运动学的模糊自适应算法

针对双足机器人逆运动学的数值解法中存在的雅可比矩阵奇异性和调节参数固定问题,提出了一种改 进的求解方法．运用微分运动方程的近似解避开雅可比矩阵求逆,利用能够减小跟踪误差的自适应模糊控制法,调 节自适应参数以使近似解任意逼近精确解,从而得到了精确性极高和强鲁棒性的模糊自适应算法．通过双足机器人 运动学的仿真分析,验证了该算法的有效性．而且整套算法的计算时间约为0.35 ms,可以用于实际双足机器人的实 时控制．     

基于类电磁和改进DFP算法的机械手逆运动学计算

提出一种用于计算机械手逆运动学问题的新方法. 首先, 在关节变量取值范围内随机生成一组初始解, 并根据吸引-排斥机制迭代的搜索问题的近似最优解; 其次, 提出一种改进DFP算法进一步搜索问题的更精确解. 改进DFP算法以第一阶段求得的近似解为起始搜索点, 每步的搜索步长在区间[0, 1]内随机确定, 从而避免了传统DFP算法搜索步长难以计算的问题. 最后, 通过10个测试函数和PUMA560机器人逆运动学问题验证了算法的有效性.