基于Paden-kahan子问题的冗余度机器人运动学求解

针对7DOF机器人的逆运动学求解问题,提出了一种可提高运动控制精度的混合算法.这种算法使用 旋量理论来描述机器人的运动.它首先求出对运动学性能指标进行优化的速度级逆解;然后固定一个特殊关节,将 问题转化为非冗余度机器人的运动控制,应用Paden-Kahan子问题法得到逆运动学封闭解.通过仿真实例,证实了 这种混合算法的有效性.     

基于状态机的巡线机器人控制系统设计

通过对巡线机器人运动控制系统的分析,提出采用有限状态机实现运动控制系统中的运动保护及机构定位系统的方法.结合巡线机器人运动控制的特殊需求,通过对运动控制系统的时序分析,设计了运动保护及定位系统的状态机.并在可编程器件上实现了巡线机器人运动控制器,从而给出了基于可编程器件设计控制系统的一种方法.     

3-RRRT并联机器人位置正向求解研究

研究一种3-RRRT型并联机器人机构的运动学正向求解方法。根据3-RRRT型并联机器人机构特点以及关节运动的取值范围，提出了以并联机器人支链中支杆的方向余弦和动平台绝对位置坐标为系统的广义坐标的方法，并详细地推导了3-RRRT型并联机器人运动学模型，通过进一步消除中间变量的方法最终获得了易于正、逆运动学求解的只包含3个驱动关节坐标与动平台3个绝对位置坐标的约束方程组。最后，运用基于Moore—Penwse广义逆的牛顿迭代格式编制了MATLAB运动学正向求解程序，并进行了运动学正向求解数值仿真，结果表明求解程序快速有效。     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

2RPU_RPS并联机构运动学分析及仿真

从并联机构在实际应用中的运动控制出发,对2RPU_RPS构型的并联机构进行运动学分析及仿真。通过分析其结构约束条件,求解出机构的关节变量与末端姿态变量的关系,进而完成其逆运动学求解。在逆解的基础上,构建其正运动学模型。基于建立的运动学模型,分析其工作空间,并进行运动学仿真加以验证,为并联机构的实际应用提供理论指导。     

全方位六足步行机器人运动规划的相对运动算法

本文提出了步行机器人运动控制算法。该方法以相对运动学原理为基础,把机体的运动规划问题转化为腿的足端轨迹规划问题,从而使步行机器人运动控制问题得到大大简化.并应用该方法对全方位三角步态算法及稳定性进行分析求解.     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对-自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使-自由度冗余机器人逆运动学简化为,自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对-自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.

     

一种基于思维进化算法的神经网络求解机器人逆运动学问题

研究了SCARA机器人的逆运动学问题,提出了一种采用思维进化算法来学习神经网络连接权值的方法。并将该算法成功地应用于求解机器人的逆运动学问题。计算机仿真表明,这种神经网络方法不仅具有较快的收敛速度,而且大大提高了求解的精度。     

基于牛顿-拉夫逊迭代法的6自由度机器人逆解算法

为解决一般6自由度旋转关节机器人逆运动学问题,提出了一种用牛顿一拉夫逊迭代法逐次逼近目标位姿的逆解算法.根据正运动学方程建立雅克比矩阵,采用基于豪斯霍尔德的SVD分解求其伪逆来避免雅克比矩阵的奇异性问题,通过建立迭代规则并逐次迭代找到最优的逆运动学单解,实际应用时无需再建立多解取优策略.本算法具有较好的局部快速收敛性,能够达到较好的精度和速度,并在基于ARM9的嵌人式系统上实现了此算法.相应的测试表明:算法实时性能够满足系统要求,可应用于机器人实时控制系统.     

具有悬挂系统的轮腿式机器人设计与分析

设计了一种具有独立悬挂系统和足端缓冲机构的六足轮腿式机器人.该机器人结合了轮式机器人和腿式机器人的优点,同时将汽车的独立悬挂系统的设计思想应用在机器人上,降低了不平整地面对机器人的冲击,并减轻了由此引起的振动,保证了机器人在不同的复杂环境下机身内部环境的稳定.本文对该机器人的机构与结构进行阐述,建立了其运动学模型以及其悬挂系统机构和足端缓冲机构的单自由度振动模型,并对其缓冲机理进行分析对比.通过ADAMS仿真软件在不同地形环境下对其进行动力学仿真分析,验证了在机器人的运动过程中,与足端缓冲机构相比,悬挂系统的缓冲减震效果受地形影响较小,且悬挂系统和足端缓冲机构相结合会比单一缓冲机构具有更好的缓冲减震作用.     

架空输电线路巡线机器人越障过程运动学仿真分析

本文针对高压输电线路巡检作业,提出采用三臂结构的巡线机器人作业方案。根据该方案,进行了巡线机器人结构设计和运动学分析,利用三维参数化造型软件SolidWorks建立了该机器人的虚拟样机,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS对巡线机器人进行了运动机构仿真,模拟机器人的实际运动状态,通过模拟和分析,寻求巡线机器人的合理结构,验证了结构设计与动作规划的合理性,得到高压输电线路巡线机器人的合理设计方案。     

基于改进天牛须算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法

为了提高电力系统的自动化水平,减轻电力工人在检修高压输电系统时的劳动强度,同时保障电力工人人身安全,提出并设计一种可以攀爬电力铁塔的六自由度关节式机器人,针对该构型进行运动学分析和求解.为解决传统的解析法用于机械臂逆运动学求解过程中存在操作繁琐和奇异点无法逆运算等问题,提出一种基于改进天牛须算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法.首先,对电力攀爬机器人进行DH建模,得到正运动学方程;然后,使用正运动学方程和目标位姿建立代价函数,采用改进天牛须算法对代价函数优化;最后,使用Matlab实现此算法进行仿真验证.实验结果表明,与传统的天牛须算法、改进遗传算法以及改进粒子群算法相比,所提出算法具有较好的收敛性,求解精度较高.     

基于蒙特卡罗方法的除冰机器人作业空间边界提取

设计了一种输电线路除冰机器人的机械结构, 分析了该机构的作业空间问题. 在计算过程中, 引入Monte Carlo方法得到了机器人操作臂的工作空间. 采用该方法可避免对机器人运动方程的求逆解计算, 极大地简化了计算过程. 分析并指出传统的机器人工作空间边界提取方法精度有限, 且存在理论上的缺陷; 提出了一种新的基于局部点象限分布的边界点提取方法, 文中给出的算例表明, 该方法不仅精度高, 并且非常适合于处理机器人工作空间边界问题.     

Neural network-based self-learning control for power transmission line deicing robot

Recently, the application of the maintenance transmission line robot has been very popular in the power industry. However, difficulties in the control of maintenance transmission line robot exist due to multiple nonlinearities, plant parameter variations and external disturbances. This paper investigates the possibility of using neural network as a promising self-learning control alternative for the control problem of inspection and deicing transmission line robot. We first discuss the mechanical structure, as well as dynamic model of a deicing robot. And then, a neural network-based self-learning control strategy consists of a fuzzy neural network controller and an ELM-based single-layer-feedback neural networks identifier are proposed for this deicing transmission line robot. Both the structure and the learning algorithm of the control system are presented. The proposed controller is verified by computer simulations and experiments.     

电力巡检移动操作机控制系统的分析与设计

为了提高电力巡检移动机器人的实时性和可操作性,介绍一种以嵌入式Linux系统为核心的电力巡检移动操作机控制系统的软硬件体系结构。给出移动操作臂的动态模型,并基于D-H方法和公式法,给出基于该体系结构的具有冗余自由度电力巡检移动操作机逆运动学分析。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。进一步分析说明了所设计的体系结构的合理性和可行性。     

超高压输电线路巡检机器人越障控制问题的研究

给出了一种超高压输电线路巡检机器人控制系统的设计与实现方法．根据机器人的作业任务,提出了基于传感器信息、约束信息以及动作反馈信息作为输入,产生式系统作为动作输出的越障控制方式．仿真结果表明此方法对于机器人的越障过程是有效的．     

Extended Jacobian inverse kinematics algorithm for nonholonomic mobile robots

By a generalization of the well-known extended Jacobian method for stationary manipulators, we derive the extended Jacobian inverse kinematics algorithm for nonholonomic mobile robots. Key points of the derivation consist in defining the kinematics of a mobile robot as the end-point map of a driftless control system, decomposing the space of control functions of this system into a finite and an infinite dimensional subspaces, and introducing an augmenting kinematics map subordinated to this decomposition. The original kinematics and the augmenting kinematics constitute the extended kinematics. The inverse Jacobian of the extended kinematics defines the extended Jacobian inverse kinematics algorithm. By design, the algorithm is repeatable. As an example, we derive a specific extended Jacobian inverse kinematics algorithm and illustrate its performance with the computer simulations.     

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。     

Integer inverse kinematics method using Fuzzy logic

In this paper, we propose an integer inverse kinematics method for multijoint robot control. The method reduces computational overheads and leads to the development of a simple control system as the use of fuzzy logic enables linguistic modeling of the joint angle. A small humanoid robot is used to confirm via experiment that the method produces the same cycling movements in the robot as those in a human. In addition, we achieve fast information sharing by implementing the all-integer control algorithm in a low-cost, low-power microprocessor. Moreover, we evaluate the ability of this method for trajectory generation and confirm that target trajectories are reproduced well. The computational results of the general inverse kinematics model are compared to those of the integer inverse kinematics model and similar outputs are demonstrated. We show that the integer inverse kinematics model simplifies the control process.     

基于结构约束的架空输电线路巡线机器人障碍识别

巡线机器人沿相线行走时必须探测识别各种障碍，并根据障碍类型规划越障行为．针对220 kV架空输电线路的结构特点，利用视觉传感器，设计了基于结构约束的障碍识别算法．算法利用图像的边缘信息，采用改进的基于存在概率图的圆/椭圆检测方法和分层决策机制，以减少自然环境中光线变化和机器人运动对识别质量的影响，满足了巡线机器人的实时越障要求．实验室模拟线路和实际线路实验结果表明，算法能可靠地识别出复杂背景中的防震锤、悬垂线夹和耐张线夹等障碍物．