6-UPS并联机器人奇异姿态空间分析

对并联机器人的工作空间和奇异位形进行分析。采用分支杆许用驱动力作为并联机构奇异空间边界的判断依据,提出临界奇异和奇异空间的概念。在给出一种姿态空间描述方法的基础上,提出了一种姿态工作空间和奇异姿态空间的求解算法。通过计算机仿真,得到了6-UPS并联机器人的姿态工作空间和奇异姿态空间的可视化图形描述。     

冗余并联柔索机构姿态工作空间的研究

将冗余并联柔索机构应用于飞行器模型的风洞试验,而工作空间是评价冗余并联柔索机构工作能力的一个重要指标,是并联机构设计的重要基础.分析了该冗余并联柔索机构的姿态工作空间的算法,基于此算法提出了机构的非奇异工作空间和实际姿态工作空间的概念及其相应的算法.通过计算机仿真给出了一个具体的冗余并联柔索机构的非奇异姿态工作空间和实际姿态工作空间的三维可视化描述,为该冗余并联柔索机构的设计和使用提供了一些理论依据.     

基于控制变量参数化方法的自由漂浮空间机器人路径规划

针对自由漂浮空间机器人传统路径规划方法对基座卫星扰动较大的问题,提出了一种基于控制变量参数化的路径规划方法。该方法将路径规划问题转化成以基座姿态扰动最小为目标函数并满足一系列约束条件的最优控制问题,并采用控制变量参数化方法进行离散化处理,将最优控制问题转化成求解非线性规划问题,并给出了完整的理论收敛性证明,从而准确地估计出自由漂浮空间机器人末端执行器的最优路径。仿真结果表明,与传统的分解加速度方法相比,该方法得到的运动路径所引起的基座卫星姿态扰动为0.104rad,相比传统方法降低了17.53%,验证了所提路径规划方法的有效性与最优性。     

冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划

针对固高三自由度冗余并联平面机器人的结构特点,首先对其正向运动学特性进行了分析,然后对并联机器人的工作空间进行了确定。由于末端执行点位于工作空间不同区域时,反解表达式不同,所以对三自由度冗余并联平面机器人的逆向运动学的特性进行了分段考虑,并由此确定了关节的转角运动范围。随后,采用线性插值方法对关节空间轨迹规划进行了研究和仿真。实验结果证明了并联机器人工作空间和轨迹规划的正确性。     

基于控制变量参数化方法的自由漂浮空间机器人路径规划研究

针对自由漂浮空间机器人传统路径规划方法对基座卫星扰动较大的问题,提出了一种基于控制变量参数化的路径规划方法。该方法将路径规划问题转化成以基座姿态扰动最小为目标函数并满足一系列约束条件的最优控制问题,并采用控制变量参数化方法进行离散化处理,将最优控制问题转化成求解非线性规划问题,并给出了完整的理论收敛性证明,从而准确地估计出自由漂浮空间机器人末端执行器的最优路径。仿真结果表明,与传统的分解加速度方法相比,该方法得到的运动路径所引起的基座卫星姿态扰动为0.104rad,相比传统方法降低了17.53%,验证了所提路径规划方法的有效性与最优性。     

机器人姿态空间的分析与综合

机器人姿态空间的分析与综合是研究机器人姿态在受约束下的工作空间的正逆问题，本文不仅考虑了位姿空间的体积指标，而且首次应用拓扑空间的几何测度理论进行了运动学性能的全局评价，并以此为依据实现了对机器人姿态空间的分析与综合。     

平面冗余与非冗余并联机器人工作空间图谱的比较研究

并联机器人的结构参数决定其工作空间的特性。本文对并联机器人的杆件尺寸参数采用无量纲处理方法,建立了平面冗余与非冗余并联机器人的结构参数与工作空间形状的函数关系,绘制了两者基于无量纲参数的工作空间图谱,比较了两类工作空间的特点与优缺点,为并联机器人的机构设计提供了系统的参考依据。     

漂浮基柔性关节空间机器人奇异摄动鲁棒控制

研究了参数不确定的漂浮基柔性关节空间机器人的动力学建模和运动控制问题。结合系统动量、动量矩守恒关系和拉格朗日方程求解出漂浮基柔性关节空间机器人系统的动力学方程。为了同时实现漂浮基柔性关节空间机器人运动轨迹的渐近跟踪和系统振动的抑制,利用奇异摄动法建立系统的奇异摄动模型。针对表示系统刚性部分的慢变子系统,提出一种鲁棒控制方法来补偿系统的角度变形误差和参数不确定性,保证柔性关节空间机器人运动轨迹的渐进跟踪。针对表示系统弹性振动部分的快变子系统设计了速度反馈控制方法来抑制柔性关节引起的振动,保证系统的稳定。数值仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

机器人手臂笛卡尔空间轨迹计算机仿真规划

研究了基于机器人手臂关节笛卡尔空间的轨迹规划问题。通过在MATLAB软件环境下对该算法的计算机仿真测试试验,使规划的轨迹路径连续而平滑,从而保证机器人运动的平稳性,验证该算法在机器手臂轨迹规划过程中的可行性。重点讨论基于机器人手臂笛卡儿空间运动的轨迹规划和轨迹生成方法。     

空间机器人图形仿真及其于遥操作的路径规划方法

提出了自由漂浮空间机器人的遥操作控制和自主规划控制的仿真系统结构，并建立了虚拟现实环境下的空间机器人图形仿真系统。对基于遥操作的路径规划方法进行了研究，并给出了仿真实例。     

基于RBF神经网络的冗余度机器人轨迹规划

利用D-H方法完整地推导出了机器人的运动学方程,并将由此得到的运动学正解作为训练样本,对利用RBF神经网络方法建立的机器人运动学神经网络模型进行训练,实现了机器人从工作空间到关节空间的非线性映射,求解了机器人的逆解,并对3R,4R,5R和6R机器人的运动轨迹规划进行了计算机仿真,验证了该方法的可行性。     

自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制

研究了自由浮动冗余度空间机器人的姿态稳定控制问题。针对自由浮动空间机器人姿态稳定控制的主要特点,通过分析自由浮动冗余度空间机械臂惯性矩阵的伪逆和零空间特性,结合空间机器人的运动学方程推导出了基于本体姿态稳定的广义雅可比矩阵。采用基于该矩阵的分解运动速度控制方法,保证机械臂末端执行器在跟踪期望轨迹的同时不对本体姿态产生干扰。最后,对平面三自由度空间机器人进行了仿真实验,实验结果表明了该方法的有效性。     

冗余度柔性杆机器人自运动中的混沌

研究了杆件全柔冗余度机器人自运动中的混沌现象.通过有限元方法和拉格朗日方程建立动力学模型.运用混沌数值分析方法中的相图法、Poincare映射法、最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数法,发现了该类机器人自运动中存在混沌现象.对一平面3R柔性机器人研究表明,基于雅可比矩阵的伪逆求解运动学逆解,采用典型的PD控制器控制其末端重复跟踪工作空间内的封闭路径,其自运动中存在混沌现象.     

冗余度机器人研究动向

冗余度机器人，从运动学的观点来说是指完成某一特定任务时，机器人具有多余的自由度。多余的自由度可用来改善机器人的运动及动力学特性，如增加灵活性，躲避障碍、回避奇异、优化主运动任务下的辅助操作指标，优化关节速度，加速度，力矩，能量等。冗余度机器人由于其自身众多优点而越来越受到人们的关注。本文介绍冗余度刚性机器人、冗余度柔性机器人研究的发展现状及存在的问题。     

冗余度柔性协调操作机器人的动力规划

以冗余度柔性机器人各杆件的最大动应力及系统最大动应力的分配为约束条件，提出了不同目标的改进的初始位形规划法和多目标规划法，对冗余度柔性协调操作机器人系统进行动力学规划，有效地降低了冗余度柔性协调操作机器人各杆件的驱动力矩、功率和最大动应力。同时，多目标规划法也降低了关节驱动力矩和系统位置误差的平均值。规划后的关节角加速度规律比较容易实现。     

平面串联型冗余度机器人的混沌运动研究

基于反馈线性化控制理论推导出对应于冗余度机器人零空间中的杆件自运动的零动态方程；以平面3R、4R刚性冗余度机器人为研究对象，通过几种分析混沌的数值方法，找到了该类平面串联型运动冗余机器人的自运动状态与其零空间中的矢量的关系的统计规律。该规律的发现为冗余度机器人的控制设计、避障规划等提供了重要依据。     

基于遗传算法的深海集矿车避障路径规划方法

本文主要研究和利用遗传算法实现深海集矿车避障路径规划的方法。将连续的路径离散化，并用随机数模拟各路径种群。把二维的路径转化为一维，生成简单的路径基因，提出了物理意义明确的适应函数和相应的变异算子，从而引导遗传算法快速收敛于最优解。实验仿真表明，该算法能够快速、稳定的搜寻到所需的最佳路径。     

A~*算法在移动机器人路径规划中的应用

采用A*算法对已知环境中的移动机器人路径规划问题进行研究。利用栅格法建立环境模型,然后对节点的选择进行分析,最后通过MATLAB仿真。仿真结果表明算法能找到一条从起点到终点的较优路径,验证了算法的有效性。     

空间机器人图形仿真及基于遥操作的路径规划方法

提出了自由漂浮空间机器人的遥操作控制和自主规划控制的仿真系统结构 ,并建立了虚拟现实环境下的空间机器人图形仿真系统。对基于遥操作的路径规划方法进行了研究 ,并给出了仿真实例。