冗余驱动并联机械手的混合位置/力自适应控制

针对冗余驱动并联机构研究一种自适应的混合位置/力控制算法.基于并联机构中约束 子流形的几何性质,将冗余驱动并联机构的逆动力学自然投影到位形空间和约束力空间.基于投 影方程,提出一种统一的具有渐进稳定性的自适应混合位置/力控制算法.采用最小二范数准则 求解冗余解问题,实现了实际驱动关节力矩的优化.仿真结果验证了控制方法的有效性.     

基于动态网格划分的散乱点k邻近快速搜索算法

提出一种新的k邻近的获取方法,将测量数据点的x, y和z坐标按照空间坐标系x轴、y轴和z轴的方向进行三维排序。找到所求点在三维排序中的位置,得到一个动态的网格,并在该网格内搜索k邻近。与传统的包容盒搜索k邻近方法相比,该文算法避免了包容盒法在划分空间网格时,由于网格内点数的不确定性所带来的缺陷。该算法的创新性是根据点的密度,随意扩大或缩小该网格,从而可以快速求得k邻近点。     

自由曲面的匹配检测新方法

为将测量坐标系匹配到CAD坐标系,研究了自由曲面检测中被测曲面和设计曲面的匹配方法,提出了多级匹配策略.首先进行曲面的粗匹配,使实测曲面和设计曲面保持大致相同的位置和姿态,即先定义曲面中心,然后搜索4个角点,通过这5个点的匹配实现粗定位.接着在粗定位的基础上进行精定位,通过对目标函数的变形,提出了一种新的方法来完成对位姿关系的求解.最后通过一个自由曲面的仿真实验,验证了方法的有效性.     

并联机构中奇异位形的分类与判定

基于拓扑学和微分几何等数学工具研究并联机构位形空间的拓扑几何性质,并据此对并联机构中存在的奇异位形进行分类,揭示了各种奇异位形的不同物理意义,同时给出了不同奇异位形的计算方法。该方法适用于一般并联机构的奇异位形计算。最后对几种典型并联机构的奇异性进行了分析。     

重载非圆齿轮磨前齿廓设计

提出了一种非圆齿轮磨前齿廓设计的方法,该方法通过研究不同齿顶高的成形砂轮包络出的非圆齿轮齿廓情况,将非圆齿轮理论齿廓分为工作齿廓、非工作齿廓和齿根曲线三部分。通过对工作齿廓部分设计一种正余量来保证磨削精度;在非工作齿廓部分设计一种负余量使砂轮顶部不参加工作,增加砂轮寿命,同时保证不会产生根部应力集中,齿根部分不变,最终得到非圆齿轮磨前齿廓设计。该方法的提出,保证了非圆齿轮磨齿加工的顺利进行,有极大的理论价值和实际应用价值。     

机器人多指操作的递阶控制

为机器人多指协调操作建立一递阶控制系统.给定一操作任务,任务规划器首先生 成一系列物体的运动速度;然后,协调运动规划器根据期望的物体运动速度生成期望的手指 运动速度和期望的抓取姿态变化;同时,抓取力规划器为平衡作用在物体上的外力,根据当前 的抓取姿态,生成各手指所需的抓取力;最后,系统将手指的期望运动速度与为实现期望抓取 力而生成的顺应速度合并,并通过手指的逆雅可比转化为手指关节运动速度后,由手指的关 节级运动控制器实现手指的运动和抓取力的控制.该控制方法已成功应用于香港科技大学 (HKUST)灵巧手控制系统的开发.实验证明该方法不仅能完成物体轨迹的跟踪控制任务, 而且能完成物体对环境的力控制和力与速度的混合控制.     

平面两级倒立摆的分析、控制器设计与实现

对基于XY平台的平面两级倒立摆进行了运动学和动力学分析,由于系统具有很强的非线性以及耦合等特性,需要在其平衡点附近线性化,以得到系统的近似线性状态方程。然后分析了系统的可控性,并根据状态方程采用线性二次最优控制LQR方法设计控制器。仿真结果说明,倒立摆系统可以得到很好的稳定效果。最后进行了多次实验,倒立摆都可以稳定很长时间,而且可以施加一定的干扰,具有较好的鲁棒性。实验结果说明,此方法是有效可行的。     

对称工件定位问题的研究

以微分几何作为工具,阐述了对称工件定位的理论问题.首先分析对称工件的位姿空间,将其位姿空间等同于欧氏群的齐次空间;然后,研究该齐次空间的几何结构,提出适用于各种对称工件定位的统一几何算法;最后通过仿真结果显示该算法几个特征①易于实现.②鲁棒性好.③计算精度高.④计算效率高,收敛速度快.     

环型二级倒立摆的控制研究与实现

通过分析环型二级倒立摆系统的动力学特性,将系统的状态空间方程在“倒立”的 平衡点附近进行线性化处理,应用线性二次型最优控制策略,对环型二级倒立摆进行控制器 的设计与仿真实验,并成功地将所设计的控制器应用到实际的环型二级倒立摆系统上,使其 稳定地平衡在“倒立”状态．所做应用与实际实验在国内尚未见到报道．     

多指手操作:运动学算法和实验

本文探讨了多指手的运动学操作问题，即给出被抓物体所要运动的轨迹，如何用多指手进行操作以实现物体的运动，也即怎样根据物体的运动来确定各手指的运动．我们提出和考察了三种运动学操作算法：广义逆算法、接触轨迹控制算法和抓持优化算法．每种算法各有其特点，可根据具体的操作任务加以采用，甚至可综合用于复杂操作任务的不同阶段．在实验系统ＨＫＵＳＴＨＡＮＤ上以两指手操作蓝球的实验实现了这些算法，考察了其可行性和有效性．