具有冗余自由度的移动操作臂逆运动学分析

针对一类具有冗余自由度的移动操作臂,提出了一种逆运动学求解策略,它将操作臂末端的自由度在移动机器人与操作臂各关节间进行了合理分配,并根据该自由度分配方案对移动操作臂系统引入了两个约束条件,在尽量保障了操作臂末端工作空间完整性的同时,极大地方便了逆运动学的求解。最后对加入约束前后的移动操作臂工作空间大小进行了对比分析,并通过实验对所得到的逆运动学求解结果进行了验证。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。     

七自由度带电作业机器人逆运动学求解方法研究

本文以七自由度双臂带电作业机器人为研究对象,针对七自由度逆运动学求解计算复杂,实时控制困难的问题,在分析机器人的机械结构及建立正向运动学模型的基础上,采用位姿分解法与代数迭代法相结合的方式求解运动学逆解,将七自由度逆运动学求解转化为四自由度位置冗余问题,并设计了具体的程序流程图,经过仿真验证,该算法减小了逆运动学求解的计算量,提高了机器人控制的实时性。     

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.     

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。     

基于神经网络的机器人的逆运动学分析

文章提出了基于BP神经网络算法的机器人逆运动学的求解方法,给出了基于神经网络的机器人逆运动学求解的具体步骤和设计神经网络的相关注意事项.通过时KLD-600六自由度机器人仿真表明该算法简单可靠.     

机器人运动学逆的数值迭代法

本文针对一类无封闭解的机器人运动学逆问题构造了一个一维非线性方程。从而将机器人运动学逆问题对6个关节变量的数值迭代求解转化为一维非线性方程求根的问题。从而提高了计算速度。经对JRS—80点焊机器人的应用,证明了该方法的可靠性与实用性。     

冗余驱动仿壁虎机器人运动学分析与仿真

研究仿壁虎机器人处于多足吸附支撑状态时,出现冗余驱动问题,机器人驱动难度较大,为协调机器人各关节运动和姿态控制,讨论了一种冗余驱动的仿壁虎四足机器人的自然约束条件,推导了机器人三足吸附状态时冗余驱动变量与独立驱动变量的位置和速度关系,建立了机器人机体正运动学方程,同时建立了机器人的逆运动学方程,用来验证正运动学方程的正确性.机器人正运动学方程是一个高次方程,有16组解,数字仿真结果表明只有一组解满足实际模型要求.逆运动学分析结果及仿真结果验证了正运动学的正确性.     

改进末端跟随运动的超冗余蛇形臂机器人运动学逆解

针对超冗余蛇形臂机器人运动学逆解中计算量大、超关节极限和位形偏移量大的问题,提出了一种改进末端跟随运动的逆解算法．在末端跟随法中引入蛇形臂弯曲角度的约束,调整关节位置的更新方式,使关节在蛇形臂轴线上运动．通过依次更新关节的空间位置,将超冗余多节蛇形臂的运动学逆解转化为2自由度单节蛇形臂的运动学逆解．仿真分析了蛇形臂机器人在基座移动和基座固定条件下的轨迹跟踪效果,对比了同一目标位置下不同方法的性能．结果表明,改进后的算法能保证蛇形臂的弯曲角度不超过给定范围,关节的运动量从末端到基座依次减小,机器人的运动更协调;与基于雅可比矩阵的数值法和现有启发式方法相比,该方法运算量降低,机器人整体位形偏移量减小,能用于蛇形臂机器人的实时控制．     

基于扩散原理的冗余机器人逆运动学的学习方法

本文介绍一种基于扩散原理的机器人逆运动学学习方法．首先运用偏微分扩散方程, 只需少量的试验运动即可求解在有限作业空间上拥有同样拓扑关系的机器人逆运动学变换． 然后应用反馈误差学习法修正学习误差．在此基础上,提出一种并行分布结构用于冗余机器 人逆运动学计算．分析与仿真结果表明,该方法不仅算法简单、精度高,而且可获得连续的 逆运动学映射．     

6自由度喷涂机器人的运动学分析与仿真

运用回转变换张量法建立了6自由度喷涂机器人的运动学模型,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解.利用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机模型,并进行运动仿真分析,不仅证明了运动学模型的正确性,也为后续研究奠定了基础.     

一种求解冗余机械臂逆运动学的优化方法

基于加权最小范数法,推导出一种避免计算雅可比矩阵伪逆的优化方法.首先对加权雅可比矩阵的6维非奇异子矩阵求逆,得到逆运动学的特解和齐次解.然后用特解减去齐次解沿特解方向的分量得到运动学逆解.通过一个7自由度冗余机械臂的算例和仿真证明了方法在保证求解精度、降低求解难度以及避免关节极限方面的有效性     

Inverse Kinematics of Binary Manipulators Using a Continuum Model

Binary actuators have only two discrete states, both of which are stable without feedback. As a result, manipulators with binary actuators have a finite number of states. The major benefits of binary actuation are that extensive feedback control is not required, reliability and task repeatability are very high, and two-state actuators are generally very inexpensive, resulting in low cost robotic mechanisms. These manipulators have great potential for use in both the manufacturing and service sectors, where the cost of high performance robotic manipulators is often difficult to justify. The most difficult challenge with a binary manipulator is to achieve relatively continuous end-effector trajectories given the discrete nature of binary actuation. Since the number of configurations attainable by binary manipulators grows exponentially in the number of actuated degrees of freedom, calculation of inverse kinematics by direct enumeration of joint states and calculation of forward kinematics is not feasible in the highly actuated case. This paper presents an efficient method for performing binary manipulator inverse kinematics and trajectory planning based on having the binary manipulator shape adhere closely to a time-varying curve. In this way the configuration of the arm does not exhibit drastic changes as the end effector follows a discrete trajectory.     

机器人逆运动学分析与仿真

研究机器人动态优化问题。根据机器人所持焊枪的运动轨迹,针对机器人可沿空间任意直线轨迹焊接,是焊接机器人关节控制策略中的难点,运用ADAMS软件对焊接机器人进行逆运动学求解,采用拉格朗日方法建立了系统的微分方程,运用pro/E建立了焊接机器人的三维模型,导入ADAMS中添加约束关系和设置仿真参数后建立焊接机器人的虚拟样机模型,对机械手沿空间任意直线轨迹运动的工况进行了逆运动学仿真,得到了各关节的角速度和角加速度曲线,并根据仿真结果提出了使焊接更加平稳的改进方案,结果表明方法不仅为焊接机器人的路径规划提供了参考数据,而且保证了焊接机器人在焊接过程中优良精确的动态特性和静态特性,具有重要的工程实际意义。     

自适应粒子群算法求冗余机械臂逆运动学解

以正向运动学方程为基础，冗余机械臂逆运动学解问题转换为等效最小值问题，提出一种自适应粒子群算法求解该问题。为了保持粒子群的活力，在算法内引入弹射操作。如果粒子满足设定自适应判别函数，粒子将按概率被从当前位置发射到较远区域。为了配合弹射操作，提出一种新的粒子优劣的判断机制，使得粒子可以被弹射飞出可行域。数值实验表明，算法具有较强的全局搜索能力和较快的搜索速度，是求解冗余机械臂逆运动学解的一种有效方法。     

An Artificial Neural Network Approach for Inverse Kinematics Computation and Singularities Prevention of Redundant Manipulators

In this article an Artificial Neural Network (ANN) approach for fast inverse kinematics computation and effective singularities prevention of redundant robot manipulators is presented. The approach is based on establishing some characterizing matrices, representing some geometrical concepts, in order to yield a simple performance index and a null space vector for singularities avoidance/prevention and safe path generation. Here, this null space vector is computed using a properly trained ANN and included in the computation of the inverse kinematics being performed also by another properly trained ANN.     

冗余度机器人自运动中的混沌运动及其控制

以一个平面3R刚性冗余度机器人为研究对象,采用PD调节器进行工作空间内的负反馈,控制机器人末端重复跟踪工作空间内封闭路径,对此过程中机器人自运动中可能存在的混沌运动进行了研究.通过运动仿真和相图,以及计算系统的最大李亚普诺夫指数,研究发现,基于雅可比矩阵的伪逆,求解冗余度机器人运动学逆解时其自运动是混沌的.首次应用延迟反馈控制法对所发现的混沌运动进行控制,在适当的参数条件下,成功地将混沌运动转变为规则的周期运动.􀁱 􀁽     

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BP神经网络的排爆机械臂逆运动学分析

机械臂逆运动学是已知末端执行器的位姿求解机械臂各关节变量,主要用于机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划,如何高效的求解机械臂运动学逆解是机械臂轨迹控制的难点;针对传统的机械臂逆运动学求解方法复杂且存在多解等问题,提出一种基于BP神经网络的机械臂逆运动学求解方法;以四自由度机械臂为研究对象,对其运动学原理进行分析,建立BP神经网络模型并对神经网络算法进行改进,最后使用MATLAB进行仿真验证;仿真结果表明:使用BP神经网络模型求解机械臂逆运动学问题设计过程简单,求解精度较高,一定程度上避免了传统方法的不足,是一种可行的机械臂逆运动学求解方法。     

一种仿人机械臂的运动学逆解的几何求解方法

运用几何方法求解一种具有7个旋转自由度的仿人机械臂的运动学逆解,并运用特定的寻优指标,搜索与指定末端位姿对应的关节角空间最优解.这种解法没有理论误差并且解算速度足够快,有利于在线实时控制机械臂的运动.