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冗余驱动消除并联机构位形奇异原理 被引量：29
1
作者 张彦斐 宫金良 高峰 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期445-448,共4页
一般并联机构的雅可比矩阵都是方阵,而冗余驱动并联机构由于输入构件数大于输出构件自由度数,其雅可比矩阵具有非方阵的特殊性。传统的观点认为冗余驱动能够消除奇异,但是没有给出严格的数学意义上的证明和构造冗余驱动的具体方法。从... 一般并联机构的雅可比矩阵都是方阵,而冗余驱动并联机构由于输入构件数大于输出构件自由度数,其雅可比矩阵具有非方阵的特殊性。传统的观点认为冗余驱动能够消除奇异,但是没有给出严格的数学意义上的证明和构造冗余驱动的具体方法。从可操作度的角度研究了冗余驱动并联机构的奇异性,最终给出了判别方法。用数学方法证明了冗余驱动可以消除奇异位形,并通过实例给出了具体的构造方法。 展开更多
关键词 并联机构 冗余驱动 奇异性 可操作度
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6－6型Stewart机器人的可操作性分析及其定义 被引量：16
2
作者 饶青 白师贤 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1994年第6期345-349,共5页
本文根据并联机器人的特点，运用可操作度的概念，进一步提出了位置可操作度和姿态可操作度的定义。通过对位置反解直接求导，建立了６－６型ｓｔｅｗａｒｔ机器人的位置、姿态和综合可操作度的公式，为并联机器人的运动学分析提供了依据。
关键词 STEWART机构 并联机器人 机器人 可操作度
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基于条件数约束的方向可操作度 被引量：20
3
作者 谢碧云 赵京 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第23期8-15,共8页
现有灵活性指标——方向可操作度在规划过程中往往会出现条件数较大的情况,不利于控制。针对这一问题,提出基于条件数约束的方向可操作度这一新指标,分析该指标的偏导随条件数增大的变化情况。当条件数较小时,指标主要受方向可操作度的... 现有灵活性指标——方向可操作度在规划过程中往往会出现条件数较大的情况,不利于控制。针对这一问题,提出基于条件数约束的方向可操作度这一新指标,分析该指标的偏导随条件数增大的变化情况。当条件数较小时,指标主要受方向可操作度的影响;条件数不断增大时,方向可操作度对指标的影响逐渐削弱,条件数对指标的影响不断增大。通过优化侧重点的改变,该指标能使优化结果的条件数小于任务要求的最大条件数的同时最大限度地保留方向可操作度。平面3R、BUAA-RR机器人的数值仿真和平面3R机器人的试验研究证明新指标的优越性。此外,将该指标应用于冗余度机器人的容错操作这一特殊领域,它可以使机器人在运动中任何时刻重构的新机械臂在任务方向上具有较高的操作能力,并且能够保证条件数较小,避免奇异情况的发生。 展开更多
关键词 可操作度 运动灵活性 容错性能 冗余度机器人
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机器人多指手灵巧抓持规划 被引量：15
4
作者 李继婷 张玉茹 郭卫东 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期409-413,418,共6页
抓持规划是机器人灵巧手要完成预期任务所面临的一个重要问题 .本文采用主从操作方式进行灵巧手的指尖抓持规划 ,由人手决定抓持接触点的位置 ,灵巧手通过调整其手掌的位置和姿态保证各手指在人手指定的位置上抓持物体 .根据灵巧手的操... 抓持规划是机器人灵巧手要完成预期任务所面临的一个重要问题 .本文采用主从操作方式进行灵巧手的指尖抓持规划 ,由人手决定抓持接触点的位置 ,灵巧手通过调整其手掌的位置和姿态保证各手指在人手指定的位置上抓持物体 .根据灵巧手的操作特点 ,提出以关节灵活度来描述关节运动各向同性的能力 ,并据此定义灵巧手操作灵活度 ,作为灵巧手抓持位形性能的评价指标 .以最大操作灵活度作为优化目标函数 ,寻求最优的抓持性能 .同时 ,借鉴人手的抓持经验 ,通过主从操作方式 ,建立从人手到灵巧手的运动映射关系 ,从而为手掌位置优化问题提供合理的初值 . 展开更多
关键词 抓持规划 指尖抓持 抓持优化 可操作度 灵活度 机器人 多指灵巧手
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双臂空间机器人可操作度分析及其构型优化 被引量：17
5
作者 张博 梁斌 +3 位作者 王学谦 李罡 陈章 朱晓俊 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1207-1214,共8页
利用传统的操作度概念,分析多臂空间机器人的可操作度,特别是基座和辅助臂的耦合效应对任务机械臂的操作度的影响。进而利用基座姿态最小扰动和可操作度指标对多臂机器人机械臂的构型进行优化。最后对平面双臂空间机器人进行数值仿真,... 利用传统的操作度概念,分析多臂空间机器人的可操作度,特别是基座和辅助臂的耦合效应对任务机械臂的操作度的影响。进而利用基座姿态最小扰动和可操作度指标对多臂机器人机械臂的构型进行优化。最后对平面双臂空间机器人进行数值仿真,并分析耦合效应对可操作度的影响以及在多臂构型优化中的应用。仿真结果表明本文的研究方法及结果可指导在轨服务中的近距离双臂协调交会、软对接和抓捕操作,具有较强的工程应用价值。 展开更多
关键词 空间机器人 可操作度 双臂 构型优化
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制孔执行器的安装方式对机器人性能的影响 被引量：15
6
作者 梁杰 毕树生 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第21期13-18,共6页
机器人和多功能末端执行器组成的柔性钻削系统近些年在航空工业得到了越来越广泛的应用,执行器和机器人的安装方式有同轴式、悬挂式和侧面式。利用软件Matlab对机器人和工件进行仿真建模,并计算执行器在不同安装方式下的机器人可达度、... 机器人和多功能末端执行器组成的柔性钻削系统近些年在航空工业得到了越来越广泛的应用,执行器和机器人的安装方式有同轴式、悬挂式和侧面式。利用软件Matlab对机器人和工件进行仿真建模,并计算执行器在不同安装方式下的机器人可达度、可操作度、关节使用度和关节被动力矩。基于计算结果,结合评价指标,分析制孔末端执行器的安装方式对机器人的可达性、可操作性、关节使用度及制孔位置精度的影响,结果表明同轴式安装消除了压紧力对机器人第5轴的被动力矩,有利于提高加工孔的位置精度;悬挂式安装使机器人的可达性好;侧面式安装使机器人的可操作性好,增加了机器人的运动灵活性和减少了关节使用度。 展开更多
关键词 安装方式 可达度 可操作度 关节使用度 关节被动力矩
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一种全方位移动机械手的可操作度分析 被引量：10
7
作者 李新春 赵冬斌 易建强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第14期1442-1447,共6页
将机械手可操作度的概念推广到移动机械手,定义了广义可操作度。建立了基于全方位移动平台的移动机械手的广义运动学模型。在广义可操作度概念的基础上,分析了全方位移动平台对机械手奇异位姿、可操作度及方向可操作度的影响,并与受非... 将机械手可操作度的概念推广到移动机械手,定义了广义可操作度。建立了基于全方位移动平台的移动机械手的广义运动学模型。在广义可操作度概念的基础上,分析了全方位移动平台对机械手奇异位姿、可操作度及方向可操作度的影响,并与受非完整约束的差分移动平台对机械手的相应影响进行了比较。 展开更多
关键词 移动机械手 全方位移动机械手 奇异位姿 可操作度
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机器人运动灵活性问题研究概述 被引量：13
8
作者 谢碧云 赵京 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2011年第8期1386-1393,共8页
从不同角度对早期提出的3个经典灵活性指标进行了详细地解释说明。以此为基础,将后续研究中发现的具有研究价值的运动灵活性问题进行了归纳分类,一是指标解析表达的问题,二是雅克比量纲不统一的问题,三是关节空间的定义问题,最后是其它... 从不同角度对早期提出的3个经典灵活性指标进行了详细地解释说明。以此为基础,将后续研究中发现的具有研究价值的运动灵活性问题进行了归纳分类,一是指标解析表达的问题,二是雅克比量纲不统一的问题,三是关节空间的定义问题,最后是其它一些问题。针对这些问题,总结了解决方案和改进后的指标,并对这些指标的作出了简要评价。 展开更多
关键词 运动灵活性 可操作度 各向同性 条件数
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基于可操作度评价的冗余机器人逆解求解方法 被引量：12
9
作者 段晋军 甘亚辉 +2 位作者 戴先中 徐祥 曹鹏飞 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期45-48 57,57,共5页
针对拟人机械臂中七自由度逆解的无穷解问题,提出了一种基于可操作度评价的快速求解运动学逆解的几何方法.首先分析了七自由度的构型理论上说明无穷解的原因;然后从人类手臂运动行为的角度,以机器人末端运动方向上操作度最大的原则将无... 针对拟人机械臂中七自由度逆解的无穷解问题,提出了一种基于可操作度评价的快速求解运动学逆解的几何方法.首先分析了七自由度的构型理论上说明无穷解的原因;然后从人类手臂运动行为的角度,以机器人末端运动方向上操作度最大的原则将无穷解问题转换为确定性问题,进而利用几何解法的优势,快速求解出逆解结果;最后以安川SDA10D拟人机械臂为实验对象对算法进行验证,实验结果证明本方法具有实时性,计算结果在理论上无误差. 展开更多
关键词 拟人机械臂 七自由度 可操作度 运动学逆解 几何法
原文传递
基于多目标优化的救援机械臂结构参数设计 被引量：11
10
作者 赵江波 修兵凯 +1 位作者 王军政 张新 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期493-501,共9页
为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度,研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法.由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述,提出了一种基于三重积分的描述方法... 为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度,研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法.由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述,提出了一种基于三重积分的描述方法.针对所建立的双臂协同工作空间、机械臂末端运动速度以及机械臂负载能力三个目标函数的综合优化问题,通过模糊层次分析法,计算每个目标函数的权重从而进行线性加权以得到综合的多目标优化函数.基于该综合优化函数,通过粒子群算法进行多目标函数最优值求解,得到一组机械臂结构优化参数,使双臂救援机器人的综合性能达到最优.实验结果表明所提出的双臂救援机器人性能指标的优化方法是可行的. 展开更多
关键词 双臂救援机器人 可操作度 耦合性分析 模糊层次分析法
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一种新型并联机器人的运动性能 被引量：9
11
作者 孟祥志 伍懿 +1 位作者 刘志峰 蔡光起 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1078-1081,共4页
介绍了一种新型三腿并联机器人,给出了机构的运动学方程和雅可比矩阵,分析了机器人的工作空间·通过机器人的可操作性指标和雅可比矩阵条件数指标分析了机构的奇异性和灵巧性·由仿真分析结果可知,该并联机器人具有较大的工作空... 介绍了一种新型三腿并联机器人,给出了机构的运动学方程和雅可比矩阵,分析了机器人的工作空间·通过机器人的可操作性指标和雅可比矩阵条件数指标分析了机构的奇异性和灵巧性·由仿真分析结果可知,该并联机器人具有较大的工作空间,并且工作空间关于x轴对称·机器人在整个工作空间内可操作度W在(0 8,2 45)内变化·说明机器人在整个工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性·雅可比矩阵条件数C(J)在(1 0,6 2)内变化,并且C(J)在随X,Y,Z变化时没有突变,说明该机构运动灵巧性好· 展开更多
关键词 并联机器人 雅可比矩阵 工作空间 奇异性 可操作度 灵巧性
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机器人运动灵活性问题的研究 被引量：7
12
作者 谢碧云 赵京 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期856-862,共7页
对各类现有机器人的运动灵活性指标进行了分析比较,并且提出了一个新指标。同时,定义了指标灵敏度的概念,用来评价机器人灵活性的稳定性。基于这些运动灵活性指标,对平面机器人和空间机器人的运动灵活性进行了数值仿真研究,并对各指标... 对各类现有机器人的运动灵活性指标进行了分析比较,并且提出了一个新指标。同时,定义了指标灵敏度的概念,用来评价机器人灵活性的稳定性。基于这些运动灵活性指标,对平面机器人和空间机器人的运动灵活性进行了数值仿真研究,并对各指标优化结果进行了比较。结果表明,采用该指标对机器人的运动灵活性进行优化,机器人的综合灵活性更好。 展开更多
关键词 运动灵活性 条件数 可操作度 各向同性
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并联机器人可操作度分析的蒙特卡罗方法 被引量：7
13
作者 张建富 王健健 +1 位作者 冯平法 李铁民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期269-273,共5页
对蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间上的随机点分布不均匀性进行了研究,基于多维随机变量函数的分布密度公式,推导出蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间点概率密度与雅可比行列式的关系式,建立了输出空间概率密度与并联机器人可操... 对蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间上的随机点分布不均匀性进行了研究,基于多维随机变量函数的分布密度公式,推导出蒙特卡罗法生成的并联机器人工作空间点概率密度与雅可比行列式的关系式,建立了输出空间概率密度与并联机器人可操作度之间的关系。以平面两自由度5R并联机器人为研究对象,采用蒙特卡罗法分析了其工作空间上的可操作度,并根据工作模式将输入空间划分成4个子空间,指出了子空间交界处的逆向奇异性。仿真结果表明,蒙特卡罗法是分析并联机器人可操作度和逆向奇异的一种有效方法。 展开更多
关键词 并联机器人 可操作度 概率密度 蒙特卡罗法 逆向奇异
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双机械臂协作最优装配位置及多目标轨迹优化 被引量：2
14
作者 王天瑞 陶平 《机械传动》 北大核心 2024年第1期39-45,共7页
为了解决以传统人工示教方式确定双机械臂协作装配位置的局限性和随机性,以双机械臂轴孔协调装配为工程背景,针对协作装配过程中机械臂的整体运动灵活性和轨迹规划,采用粒子群算法进行多次寻优,求解整体全局灵活性最优的装配位置,并基... 为了解决以传统人工示教方式确定双机械臂协作装配位置的局限性和随机性,以双机械臂轴孔协调装配为工程背景,针对协作装配过程中机械臂的整体运动灵活性和轨迹规划,采用粒子群算法进行多次寻优,求解整体全局灵活性最优的装配位置,并基于最优位置进行了多目标轨迹优化。分析了双机械臂协调装配过程中的运动约束关系,以可操作度为灵活性评价指标,提出了双机械臂协作装配系统的可操作度评价方法,以此构建优化目标函数,采用粒子群算法,在双机械臂协作空间中求取系统全局可操作度最优的装配位置;基于灵活性最优位置,采用多目标粒子群算法,以时间、能耗、冲击为目标进行了轨迹优化,并在Matlab机器人仿真平台进行了仿真分析。结果表明,将灵活性指标运用到轨迹规划中,能提高机械臂作业效率,降低能耗与冲击损耗;且整个运动过程可维持较高可操作度,能有效规避传统人工示教方式的随机性,实现双机械臂协作装配的最优灵活性轨迹规划。 展开更多
关键词 轴孔协作装配 最优装配位置 可操作度 轨迹优化
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基于可操作度优化的冗余机械臂逆运动学求解方法 被引量：2
15
作者 杨晓航 赵智远 +2 位作者 李云涛 徐梓淳 赵京东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期22-33,共12页
在运动规划和控制中提升机械臂的灵活性和避免奇异至关重要,一种有效的方法是使可操作度指标最大化。然而可操作度指标是关节角度的非凸函数,优化该指标是一个巨大的挑战,为此提出一种加速度级可操作度最大化(ALMM)方法。首先,通过一种... 在运动规划和控制中提升机械臂的灵活性和避免奇异至关重要,一种有效的方法是使可操作度指标最大化。然而可操作度指标是关节角度的非凸函数,优化该指标是一个巨大的挑战,为此提出一种加速度级可操作度最大化(ALMM)方法。首先,通过一种新的多层次同时最小化方案将位置级别的非线性优化问题转化到速度级别和加速度级别,在加速度水平重构最大化可操作度问题。其次,引入最小化速度指标保证系统的稳定性,并使关节角速度维持在较低水平。然后,结合关节的物理极限,将上述问题表述为标准的二次规划(QP)形式进行求解。以SSRMS构型冗余空间机械臂为例进行仿真验证,实验结果表明ALMM方法可以在完成轨迹跟踪任务的同时实现可操作度优化,对比实验证明ALMM方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 冗余机械臂 逆运动学 可操作度 二次规划
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雅可比矩阵在机器人运动中的应用 被引量：6
16
作者 纳文 张世强 +1 位作者 曹越琦 孙华飞 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期576-580,共5页
利用雅可比矩阵的性质研究机器人的逆运动问题,特别地讨论了带冗余度和矩阵奇异的情形.首先给出逆运动的求解方法,然后给出它的应用,用梯度下降法给出关节角的迭代公式,最后给出模拟仿真结果.仿真结果表明该方法准确高效,为机器人的运... 利用雅可比矩阵的性质研究机器人的逆运动问题,特别地讨论了带冗余度和矩阵奇异的情形.首先给出逆运动的求解方法,然后给出它的应用,用梯度下降法给出关节角的迭代公式,最后给出模拟仿真结果.仿真结果表明该方法准确高效,为机器人的运动规划和控制的实现奠定基础. 展开更多
关键词 雅可比矩阵 逆运动 可操作度 梯度下降法
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冗余度机器人的可操作度和有限制条件下的最优轨迹规划 被引量：2
17
作者 冯汝鹏 吉爱国 +1 位作者 郭伟 张锦江 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期187-190,共4页
本文以冗余度机器人的逆运动学为基础，引入了扩展雅可比矩阵的概念；给出了便于讨论可操作度的几个重要定理；推导出了一般限制条件下的逆运动学最优解与最小范数解的关系．这对冗余度机器人的最优轨迹规划有重要意义．
关键词 冗余度机器人 逆运动学 可操作度 最优轨迹规划
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基于四面体构型的冗余并联机构的运动学分析 被引量：5
18
作者 尤晶晶 李成刚 吴洪涛 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1097-1101,1107,共6页
针对目前并联机构在工程应用中暴露出的灵活性差、关节误差大、运动学正解模型强非线性耦合等现状,提出一种四面体构型的新型冗余并联机构。运用螺旋理论分析机构的自由度和奇异特性,运用拓扑理论定量地给出机构的耦合特性,运用三点法... 针对目前并联机构在工程应用中暴露出的灵活性差、关节误差大、运动学正解模型强非线性耦合等现状,提出一种四面体构型的新型冗余并联机构。运用螺旋理论分析机构的自由度和奇异特性,运用拓扑理论定量地给出机构的耦合特性,运用三点法推导机构的运动学正解,并通过求解约束方程的最小范数解对误差进行补偿。结果表明,该并联机构的运动学性能优越。研究结果为四面体构型的冗余并联机构的进一步稳定、实时、精确控制提供了有力的条件。 展开更多
关键词 并联机构 螺旋理论 可操作度 方位特征集 耦合特性 四面体 违约修正
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月基装备行走运动学分析与连续步态规划 被引量：1
19
作者 何天宇 董洋 +3 位作者 檀傈锰 王岩 赵军鹏 王春洁 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期308-316,共9页
针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型... 针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。 展开更多
关键词 月基装备 构型设计 运动学分析 可操作度 步态规划
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基于运动性能分析的双臂冗余度机器人协调运动研究 被引量：5
20
作者 张玉强 赖惠鸽 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期856-863,共8页
为了提高双臂冗余度机器人在其交互工作空间中的协调运动能力,以ABB YuMi为例,提出了一种计算简便并且能够有效反映双臂协调运动灵活性的性能指标。利用D-H法建立了YuMi机器人的运动学模型,分析了双臂可操作度的分布情况,分别研究了两... 为了提高双臂冗余度机器人在其交互工作空间中的协调运动能力,以ABB YuMi为例,提出了一种计算简便并且能够有效反映双臂协调运动灵活性的性能指标。利用D-H法建立了YuMi机器人的运动学模型,分析了双臂可操作度的分布情况,分别研究了两种协调运动方式的运动学约束关系以及相应的运动控制规律,基于灵活性分析构建了双臂协调装配电机转子与轴承以及字母绘制的任务,通过仿真和实验验证了本文双臂可操作度指标的有效性及协调运动规划方法的正确性。 展开更多
关键词 双臂冗余度机器人 工作空间 协调运动 ABB YuMi 灵活性 可操作度 约束关系 协调装配
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