自然环境中显著性多路标提取算法的研究和改进

自主移动机器人利用视觉传感器在自然环境中进行探索,因为没有任何先验信息,只有提取自然环境中比较显著的物体作为路标。因此,自然路标提取是对未知环境开始探索的第一步,也是至关重要的一步,因为它直接影响到移动机器人后续的定位导航的完成,文中融合亮度、纹理1、颜色等信息,结合中心上-中心外机制得到显著性区域,并采用分块聚类方法跟踪完整提取多显著性区域,实验结果表明本算法对显著性区域具有较好的检出能力,并且基本完整提取多个显著性自然区域路标,能够适应远近尺度、旋转、视角变化及一定的光线变化等自然识别的要求。     

一种基于遗传算法的欠驱动机器人避障运动规划新方法*

对平面欠驱动机器人的避障运动规划问题进行了研究,提出了一种利用遗传算法解决此类系统避障问题的新方法。通过引入虚拟弹簧—阻尼系统,在障碍物存在的情况下对系统非完整约束方程的广义力进行修正,采用部分稳定规划器进行运动规划,建立了基于能量的适应度函数,并利用遗传算法对提出的适应度函数进行全局优化,得到了部分稳定规划器的最优切换顺序,进而实现了欠驱动机器人的无碰撞路径规划。最后以平面3R欠驱动机器人为例进行了仿真实验,验证了该方法的有效性。     

欠驱动柔性机器人的动力学建模与耦合特性

运用有限元法,建立具有柔性杆的欠驱动机器人的动力学一般模型。以此模型为基础,分析系统的主动与被动关节的加速度耦合和被动关节与驱动力矩的动力学耦合效应,并针对欠驱动柔性机器人,提出柔性杆弹性变形分别与主动关节、被动关节动力学耦合的新指标。将欠驱动柔性机器人的被动关节加速度耦合和力矩耦合仿真结果与刚性系统相比较,在某个驱动器位置,柔性系统得到较大的耦合值,说明此时柔性系统更加有利于能量的传递,体现了杆件的弹性变形对系统动力学特性的影响。同时,数值仿真还表明这些动力学耦合指标对欠驱动机器人的结构设计、位形设计、驱动装置位置及系统控制都具有重要意义。     

基于遗传算法的平面欠驱动机器人模糊控制

以平面欠驱动机器人为研究对象,对其运动控制问题进行了研究,提出了一种基于遗传算法的模糊控制新方法.控制目标为实现欠驱动机器人的任意位置控制.控制器直接以关节角度误差变量作为模糊控制器的输入,引入遗传算法对模糊控制规则和隶属度函数同时进行优化,进而得到最优模糊控制系统,最后进行数值仿真,仿真结果表明所设计的控制器能快速精确的实现2自由度及3自由度欠驱动机器人的任意位置控制,且具有很好的稳定性.     

3-(R)RC并联机器人动力学分析

对一种空间3自由度并联机器人(3-RRC并联机器人1进行动力学分析.此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副一转动副一圆柱副支链组成.基于Lagrange方程导出3-RRC并联机器人的动力学模型,并分析此并联机器人的动力学特性.通过一个算例,讨论3-RRC并联机器人的等效转动惯量、驱动力/力矩和能耗的变化规律.结果表明,对于给定的运动规律,机构位形对系统的等效转动惯量和驱动力/力矩的影响很大.研究对进一步分析3-RRC并联机器人的动态特性、机构优化设计和系统控制等实际工程应用具有重要意义.     

模块化机器人的惯性参数辨识研究

提出了一种基于六维力/力矩传感器的模块化机器人惯性参数辨识的方法。首先,通过Newton-Euler方程建立模块化机器人的动力学方程,然后利用基座力旋量平衡原理建立辨识模型对动力学方程中的未知参数进行辨识,最后以德国AMTEC公司生产的PowerCube模块化机器人实体对这种方法进行了实验验证。     

模块化机器人双臂协调操作的实验研究

提出了利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息来进行双臂机器人协调操作的方法。通过对双臂协调操作的运动约束进行分析,确定双臂协调运动的约束条件,同时将三维测量系统获得的空间三维坐标信息反馈到控制计算机,调整机器人末端的位置和姿态,以装配螺栓为例从运动学角度完成协调操作的实验。实验证明,利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息对双臂机器人进行协调操作是有效的。     

平行导向柔顺机构动力学建模及其频率特性分析

基于柔性体模型,结合伪刚体模型所得边界条件,建立了平行导向柔顺机构的动力学模型.以此动力学模型,讨论柔性杆截面参数、几何结构参数以及材料性能参数对系统频率的影响.所得结论对柔顺机构的结构设计及其工程应用提供理论指导.     

3自由度并联机器人的运动学与动力学分析

对一种空间 3 自由度并联机器人(3-RRS 并联机器人)进行运动学和动力学分析.此并联机器人的机构由一个动平台和一个静平台通过3个同样的转动副一转动副一球面副的支链组成.完全描述此并联机器人动平台的位置和姿态需要6个变量,即平台上一参考点的3个位移和3个转角.由于此并联机器人拥有2个转动自由度和1个移动自由度,所以,在动平台的6个位姿变量中只有3个变量是独立的.首先,推导此种并联机器人动平台的6个位姿参数之间的约束关系,给出这些变量之间的解析表达式.然后,基于Lagrange方程建立此并联机器人的动力学模型.在此基础上,通过算例分析驱动构件角速度、驱动力/力矩和能耗的变化规律.这些内容为进一步研究此种空间并联机器人的动态性能、机构优化设计和系统控制等都有非常重要的意义.     

3-RC并联柔性机器人的动力学分析

基于Bernoulli-Euler梁理论、有限元原理、KED方法和Lagrange方程,建立了3-RC并联柔性机器人的弹性动力学方程。在此基础上,利用Newmark积分方法对其动力学方程进行了求解,分析了3-RC并联柔性机器人的动力学响应和驱动杆件最大动应力的变化规律。这些内容,对进一步研究3-RC并联柔性机器人的动态特性、动力学优化设计、系统仿真和控制都具有重要的指导意义。