基于神经网络的机器人视觉伺服控制 被引量：17

1

作者 谢冬梅 曲道奎 徐方 《微计算机信息》 北大核心 2006年第02S期4-6,274,共4页

视觉伺服可以应用于机器人初始定位自动导引、自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等控制系统中。传统的视觉伺服系统在运行时包括工作空间定位和动力学逆运算两个过程,需要实时计算视觉雅可比矩阵和机器人逆雅可比矩阵,计算量大,系统结... 视觉伺服可以应用于机器人初始定位自动导引、自动避障、轨线跟踪和运动目标跟踪等控制系统中。传统的视觉伺服系统在运行时包括工作空间定位和动力学逆运算两个过程,需要实时计算视觉雅可比矩阵和机器人逆雅可比矩阵,计算量大,系统结构复杂。本文分析了基于图像的机器人视觉伺服的基本原理,使用BP神经网络来确定达到指定位姿所需要的关节角度,将视觉信息直接融入伺服过程,在保证伺服精度的情况下大大简化了控制算法。文中针对Puma560工业机器人的模型进行了仿真实验,结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 视觉伺服 图像雅可比矩阵 逆雅可比矩阵 BP神经网络 视觉控制器

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面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法 被引量：14

2

作者 潘博 付宜利 +1 位作者 杨宗鹏 王树国 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期176-180,共5页

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... 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. 展开更多

关键词 冗余机器人 实时控制 逆运动学 雅可比矩阵

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四自由度机械手臂运动学分析及雅可比矩阵求解 被引量：14

3

作者 吴磊 史仪凯 王萑 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第6期764-767,共4页

为了降低机械手臂正、逆运动学方程求解过程的复杂度,准确快捷求出逆运动学方程封闭的解析解,使控制更加精确,根据机器人四自由度机械手臂分析理论,提出一种优化的建立坐标系方法,建立了基于该坐标系的四自由度机械手臂正、逆运动学方程... 为了降低机械手臂正、逆运动学方程求解过程的复杂度,准确快捷求出逆运动学方程封闭的解析解,使控制更加精确,根据机器人四自由度机械手臂分析理论,提出一种优化的建立坐标系方法,建立了基于该坐标系的四自由度机械手臂正、逆运动学方程,给出了机器人各运动构件与末端执行器在空间的位置、姿态间的关系,使机器人在执行任务时能够按照预定的位置序列运动。并方便地求解出其雅可比矩阵,为实现机械手臂末端在笛卡尔空间的速度控制程序设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 机械手臂 D—H参数 运动学 逆运动学 雅可比矩阵

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基于唯一域方法的机器人逆向运动学求解 被引量：12

4

作者 李光 肖帆 +2 位作者 杨加超 章晓峰 马祺杰 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期386-394,共9页

针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为... 针对机器人的逆运动学多解问题,提出一种基于唯一域求解的新方法。利用机器人的雅可比矩阵行列式等于0确定的边界,将机器人的关节空间划分为与逆运动学多解数目一致的唯一域;各唯一域的边界作为约束条件,将唯一域内的逆运动学求解转换为CMA-ES算法的有约束寻优;利用佳点集均匀分布性的特点,优化唯一域中CMA-ES算法求解的初始均值点。通过求6R工业机器人的逆运动学多解,阐述了该方法的应用,并以机械臂逆解数值法为参照,在钱江一号6R工业机器人和KUKA仿人机械臂上进行了2个仿真实验对比。仿真结果表明,本文所提方法在满足精度要求的前提下,平均求解时间更短。实验1中,CMA-ES算法求解一组逆解的平均速度约为5.1 ms/次,数值法求解的平均速度约为7.5 ms/次;实验2中,一组逆解的求解平均速度约为18.9 ms/次,数值法求解的平均速度约为54.8 ms/次;CMA-ES算法对两款机器人的位置跟踪精度均稳定在10-6mm数量级。 展开更多

关键词 工业机器人 唯一域 逆运动学解 雅可比矩阵 CMA-ES算法

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图像雅可比矩阵伪逆估计在视觉伺服中的应用 被引量：8

5

作者 康庆生 孟正大 戴先中 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期406-409,414,共5页

在一般无标定视觉伺服算法的基础上,提出了一种基于递推最小二乘法估计图像雅可比矩阵伪逆的无标定视觉伺服算法.这种方法无需计算雅可比矩阵伪逆.针对固定目标,文中给出了比例控制算法的稳定性条件.针对运动目标,推导了基于图像雅可比... 在一般无标定视觉伺服算法的基础上,提出了一种基于递推最小二乘法估计图像雅可比矩阵伪逆的无标定视觉伺服算法.这种方法无需计算雅可比矩阵伪逆.针对固定目标,文中给出了比例控制算法的稳定性条件.针对运动目标,推导了基于图像雅可比矩阵伪逆估计的伪高斯—牛顿视觉伺服算法和信任区视觉伺服算法.最后,仿真验证了三种视觉伺服算法的有效性. 展开更多

关键词 伪逆 图像雅可比矩阵 估计 视觉伺服 无标定

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3-P_C(RR)_N球面三自由度并联机构的运动学分析 被引量：9

6

作者 李秦川 陈欢欢 +1 位作者 李昳 胡旭东 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1280-1285,共6页

对具有三条PC(RR)N分支运动链的3-PC(RR)N球面三自由度并联机构进行了运动学分析。3-PC(RR)N并联机构只含有两个独立的结构参数。建立了3-PC(RR)N并联机构的位置逆解模型和雅可比矩阵,并给出了基于位置逆解的可达工作空间和灵活工作空... 对具有三条PC(RR)N分支运动链的3-PC(RR)N球面三自由度并联机构进行了运动学分析。3-PC(RR)N并联机构只含有两个独立的结构参数。建立了3-PC(RR)N并联机构的位置逆解模型和雅可比矩阵,并给出了基于位置逆解的可达工作空间和灵活工作空间的数值搜索方法。分析了该机构的约束奇异和运动学奇异,最后对样机进行了实例分析。 展开更多

关键词 球面并联机器人 工作空间 奇异位形 位置逆解 雅可比矩阵

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3-RRS并联机构运动学传动性能分析 被引量：9

7

作者 郭玉 李彬 赵新华 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第3期72-76,共5页

以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺... 以3-RRS并联机构为研究对象,利用几何法对其位置逆解进行分析,得到机构位置逆解的显式表达。借助螺旋理论,建立机构的全雅可比矩阵,通过定义机构支链的输入与输出力/力矩传动效率系数,对该机构的运动学传动性能进行研究,为后续的机构尺度优化提供了理论依据。 展开更多

关键词 3-RRS并联机器人 位置逆解 雅可比矩阵 传动性能

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利用增广雅克比矩阵的冗余机械臂逆运动学求解算法 被引量：9

8

作者 王腾 张承瑞 +1 位作者 陈齐志 薛祥儒 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第16期6752-6757,共6页

针对冗余机械臂逆运动学问题,提出了一种利用增广雅可比矩阵的逆运动学求解算法。首先,将优化给定的目标函数作为约束任务对机械臂的任务空间进行增广,在此基础上构造增广雅克比矩阵。然后采用分解计算策略将增广部分分解,分别计算后,... 针对冗余机械臂逆运动学问题,提出了一种利用增广雅可比矩阵的逆运动学求解算法。首先,将优化给定的目标函数作为约束任务对机械臂的任务空间进行增广,在此基础上构造增广雅克比矩阵。然后采用分解计算策略将增广部分分解,分别计算后,得到其数值结果。进而利用增广雅可比矩阵计算出关节速度,对其积分后获得关节位置。最后,将本文方法应用于七自由度冗余机械臂。仿真和实验结果表明,本文方法的求解效果优于梯度投影法,计算效率满足实时控制的要求且能够保证机械臂追踪封闭轨迹时运动的可重复性。 展开更多

关键词 冗余机械臂 逆运动学 增广雅可比矩阵 可重复性

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3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵 被引量：8

9

作者 姚裕 吴洪涛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期75-78,共4页

简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出... 简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。 展开更多

关键词 3-DOF转动 柔索驱动并联机构 风洞 运动学逆解 力雅可比矩阵

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基于3-RPS并联机构的越野救护车车载平衡装置运动学分析 被引量：7

10

作者 徐鸿佳 牛福 +1 位作者 孟令帅 孙景工 《医疗卫生装备》 CAS 2020年第11期12-16,共5页

目的:针对某轻型越野救护车车载医疗物资和仪器设备在运输过程中受到外界环境激励的问题,以3-RPS少自由度并联机构作为平衡装置,对装置进行运动学分析。方法:通过欧拉角数值法求平衡装置的位置反解,运用矢量构造法构建动平台位姿参数与... 目的:针对某轻型越野救护车车载医疗物资和仪器设备在运输过程中受到外界环境激励的问题,以3-RPS少自由度并联机构作为平衡装置,对装置进行运动学分析。方法:通过欧拉角数值法求平衡装置的位置反解,运用矢量构造法构建动平台位姿参数与驱动杆输入之间映射关系的雅可比矩阵,以雅可比矩阵为基础分析装置的灵巧度和奇异性。结果:随着平台高度增加,3-RPS并联机构灵巧度逐步提高;且雅可比矩阵条件数在±5°旋转范围内较为稳定,在条件边界附近变化剧烈,灵巧度波动较大。雅可比矩阵的行列取不到0或者无穷大的值,可以认为在较小的运动范围内,机构几乎不会处于奇异位置,装置运行安全可靠。结论:3-RPS并联机构在Z轴方向上的移动和绕X、Y轴的转动有良好的输出能力,在一定空间内具有较高的灵巧度,且奇异性非常低。该研究可为后续隔振平衡的控制研究提供理论基础。 展开更多

关键词 3-RPS并联机构 越野救护车 车载平衡装置 位置反解 雅可比矩阵 灵巧度 奇异性

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电阻抗图像重建中Jacobi矩阵的快速算法 被引量：5

11

作者 秦世伦 《计算物理》 CSCD 北大核心 2000年第3期314-318,共5页

Jacobi矩阵是电阻抗图像重建中计算量最大的部份。利用摄动法导出该矩阵的快速算法 ,可以大幅度地减少计算量。算例表明 。

关键词 电阻抗成像 摄动法 JACOBI矩阵 生物医学工程

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基于BP神经网络的机械臂视觉伺服控制 被引量：6

12

作者 杨马英 葛轶众 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2017年第A02期279-282,297,共5页

针对机械臂视觉伺服系统中求解雅可比矩阵计算复杂导致控制实时性差的问题,利用神经网络来辨识机械臂末端执行器位置与各关节角度之间的关系以得到控制器模型,并在保证控制性能和精度的情况下,将神经网络控制器分为全局与局部两部分,通... 针对机械臂视觉伺服系统中求解雅可比矩阵计算复杂导致控制实时性差的问题,利用神经网络来辨识机械臂末端执行器位置与各关节角度之间的关系以得到控制器模型,并在保证控制性能和精度的情况下,将神经网络控制器分为全局与局部两部分,通过切换控制器进一步提高伺服控制精度,同时降低神经网络训练成本。在NAO机器人平台对该方法进行实验,在实验环境中利用视觉对目标进行定位并通过神经网络控制完成抓取,从实验结果和与BP(Back Propagation)神经网络的对比实验证明该方法有效地提高了控制精度。 展开更多

关键词 机器人控制 逆雅可比矩阵 神经网络 NAO机器人

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3-(2SPS)并联机构静刚度分析 被引量：5

13

作者 乐林林 李开明 《中国制造业信息化（学术版）》 2010年第7期39-43,共5页

结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度... 结合并联机构的位移方程,给出了机构的三阶逆雅可比矩阵以及考虑微小运动时的六阶逆雅可比矩阵。从动平台所受作用力和发生位移的关系角度,建立了刚度模型,并给出了机构静刚度的度量指标。通过相关计算分析了机构的主要结构参数对刚度的影响,以及机构在工作空间的刚度情况。通过对绘制的相关曲线图进行分析,评定了机构参数的影响范围,优化了部分参数,并为机构的精度分析提供了理论基础。 展开更多

关键词 并联机构 逆雅可比矩阵 静刚度

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双足机器人逆运动学的模糊自适应算法 被引量：5

14

作者 敬成林 李祖枢 薛方正 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期534-539,546,共7页

针对双足机器人逆运动学的数值解法中存在的雅可比矩阵奇异性和调节参数固定问题,提出了一种改进的求解方法.运用微分运动方程的近似解避开雅可比矩阵求逆,利用能够减小跟踪误差的自适应模糊控制法,调节自适应参数以使近似解任意逼近精... 针对双足机器人逆运动学的数值解法中存在的雅可比矩阵奇异性和调节参数固定问题,提出了一种改进的求解方法.运用微分运动方程的近似解避开雅可比矩阵求逆,利用能够减小跟踪误差的自适应模糊控制法,调节自适应参数以使近似解任意逼近精确解,从而得到了精确性极高和强鲁棒性的模糊自适应算法.通过双足机器人运动学的仿真分析,验证了该算法的有效性.而且整套算法的计算时间约为0.35ms,可以用于实际双足机器人的实时控制. 展开更多

关键词 双足机器人 逆运动学 自适应模糊控制 雅可比矩阵 调节参数

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肘关节康复机器人机构设计及其运动学分析 被引量：5

15

作者 李博超 项忠霞 +2 位作者 刘传耙 赵泽茂 刘鹏举 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第9期1313-1322,共10页

现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的(2-PRR-S)R-PRCR并联机器人机构;并使用旋... 现有研究中针对肘关节康复运动的机构设计几乎均采用串联机构作为机构本体,普遍存在精度低、运动惯性大、容易造成肘部肌肉的损伤等问题。鉴于此,本文设计了一种可实现肘关节二自由度康复运动的(2-PRR-S)R-PRCR并联机器人机构;并使用旋量理论验证了机构的自由度特性。利用空间几何分析法推导出机构位置逆解与位置正解表达式;进而给出了机构的雅克比矩阵,然后结合雅克比矩阵分析了机构的奇异位形。依据机构的约束条件,确定了机构的初始姿态工作空间;以最大化姿态工作空间为优化目标,并采用遗产算法对机构进行了尺度优化。基于人体肌肉运动机理,分析了肘关节康复运动时的训练效果,验证了所设计的并联机构的适用性,为后续肘关节康复训练策略的研究奠定了基础。 展开更多

关键词 并联机器人机构 肘关节康复运动 位置逆解 雅克比矩阵 姿态工作空间 遗传算法 机构适用性

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新型6自由度3-U^r RS并联机器人的奇异位形分析 被引量：4

16

作者 高征 高峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第3期292-295,共4页

研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇... 研究了一种新型6自由度3支链并联机器人的奇异位形,利用机构的运动学反解方程和雅可比矩阵得出了精确的奇异位形的解析形式。从运动学角度分析,奇异位形有3类形式,每种形式都具有不同的物理意义。研究了该并联机器人的第一类和第二类奇异位形,并画出了4种特殊位置的奇异位形。奇异位形的分析对该并联机器人的轨迹规划和控制具有重要的意义。 展开更多

关键词 奇异位形 并联机器人 反解 雅可比矩阵

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多运动模式移动机器人的可变形轮腿运动学分析 被引量：4

17

作者 宋孟军 张明路 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第5期46-50,共5页

提出了运用变形关节将腿式与轮式两种运动方式相结合的一种多运动模式新机构,构建了多运动模式移动机器人的可变形轮腿坐标体系,分析了可变形轮腿的运动学特性,建立了其运动学模型,并进行了求解,应用计算机仿真技术对运动学进行了仿真验... 提出了运用变形关节将腿式与轮式两种运动方式相结合的一种多运动模式新机构,构建了多运动模式移动机器人的可变形轮腿坐标体系,分析了可变形轮腿的运动学特性,建立了其运动学模型,并进行了求解,应用计算机仿真技术对运动学进行了仿真验证,表明该机构不仅可以平稳移动,提高了移动速度,而且大大增加了多运动模式移动机器人对复杂地面的适应能力。 展开更多

关键词 移动机器人 多运动模式 可变形轮腿 运动学 运动学正解 运动学逆解 雅克比矩阵

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Stewart型并联机器人的奇异对其运动精度的影响

18

作者 陈垚 尤晶晶 +2 位作者 叶鹏达 王澍声 黄宁宁 《机械制造与自动化》 2024年第3期195-198,214,共5页

以9-3 Stewart型并联机器人为研究对象,分析其在机构接近奇异位形时动平台运动精度的情况。通过计算并联机器人速度Jacobian矩阵的行列式得到奇异点的坐标。通过虚拟样机实验,得到动平台参考点位置反解和正解计算的相对误差。用转动Jaco... 以9-3 Stewart型并联机器人为研究对象,分析其在机构接近奇异位形时动平台运动精度的情况。通过计算并联机器人速度Jacobian矩阵的行列式得到奇异点的坐标。通过虚拟样机实验,得到动平台参考点位置反解和正解计算的相对误差。用转动Jacobian矩阵条件数的倒数来度量机构接近奇异的程度,并分析该程度与上述相对误差之间的映射关系。研究结果表明:当指标值大于7.027×10^(-5)时,正、反解的相对误差可忽略不计,这为奇异规避、路径规划等后续工作提供了理论参考。 展开更多

关键词 并联机器人 正解 反解 运动精度 奇异位形 jacobian矩阵

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三平移并联机构的精度分析及结构参数对其影响分析 被引量：3

19

作者 高继良 李开明 乐林林 《机床与液压》 北大核心 2012年第13期55-58,共4页

以三平移并联机构为对象,通过运动学分析,得出该机构的速度雅可比矩阵。从理想状态的角度建立误差模型,并通过数值计算的方式,分析各种因素对机构精度的影响。通过分析绘制的相关曲线图,评定了机构参数的影响范围,并优化了部分参数,对... 以三平移并联机构为对象,通过运动学分析,得出该机构的速度雅可比矩阵。从理想状态的角度建立误差模型,并通过数值计算的方式,分析各种因素对机构精度的影响。通过分析绘制的相关曲线图,评定了机构参数的影响范围,并优化了部分参数,对并联机构的结构设计有一定的指导意义。 展开更多

关键词 并联机构 逆雅克比矩阵 精度

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3-RRR平面并联机构刚度分析 被引量：3

20

作者 魏轩 吴军 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第9期179-180,共2页

刚度是并联机构重要性能指标,为了评价并联机构刚度,提出了一种刚度评价方法。基于3-RRR机构的逆运动学模型,推导出其雅可比矩阵。在力雅可比矩阵的基础上,给出了刚度评价指标,该指标不仅适用于3-RRR并联机构,而且可以应用于其它并联机... 刚度是并联机构重要性能指标,为了评价并联机构刚度,提出了一种刚度评价方法。基于3-RRR机构的逆运动学模型,推导出其雅可比矩阵。在力雅可比矩阵的基础上,给出了刚度评价指标,该指标不仅适用于3-RRR并联机构,而且可以应用于其它并联机构。将提出的刚度指标应用于3-RRR并联机构,数值仿真结果表明3-RRR机构在工作空间中具有对称的刚性。 展开更多

关键词 并联机构 逆运动学 雅可比矩阵 刚度

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