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无人驾驶车辆的运动控制发展现状综述 被引量:132
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作者 熊璐 杨兴 +2 位作者 卓桂荣 冷搏 章仁夑 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期127-143,共17页
回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究... 回顾无人驾驶车辆的运动控制问题。从系统模型、控制方法以及控制结构等角度切入,分别在纵向运动控制、路径跟踪控制和轨迹跟踪控制三个层面对国内外的研究进展进行综述,并提出对无人驾驶车辆运动控制技术的发展展望。当前运动控制研究多集中于常规工况,为实现无人驾驶车辆在处理人类驾驶员认为具有挑战性或缺乏操纵能力的复杂动态场景下的潜力,运动控制研究须从常规工况向极限工况拓展,但是极限工况下车辆的非线性和多维运动耦合特征显著增强,对系统建模以及算法的自适应性和鲁棒性的要求进一步提高。同时,为应对复杂场景下的多目标协调优化问题,考虑环境不确定性的运动规划与控制集成设计需要深入研究。增加执行器手段可以提升极限工况下车辆的侧向响应速度和控制裕度,但是冗余异构执行器的控制分配研究仍有待突破。运动控制的实现依赖于路面附着系数、质心侧偏角等信息输入,因此基于多源传感信息融合的关键状态与参数估计问题亟需解决。此外,将机器学习应用到车辆运动控制领域也是一个重要的发展方向。 展开更多
关键词 无人驾驶车辆 运动控制 纵向控制 路径跟踪 轨迹跟踪
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GIS中不均匀直流电场下球状自由导电微粒运动分析 被引量:45
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作者 贾江波 陶风波 +1 位作者 杨兰均 张乔根 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期106-111,共6页
针对气体绝缘系统(GIS)中自由导电微粒无害化的问题,研究导电微粒在GIS中不均匀电场作用下的运动规律,建立球状自由导电微粒在楔形不均匀电极系统中的受力模型,采用Runge-Kutta方法对微粒运动方程进行求解,并对球状自由导电微粒在不均... 针对气体绝缘系统(GIS)中自由导电微粒无害化的问题,研究导电微粒在GIS中不均匀电场作用下的运动规律,建立球状自由导电微粒在楔形不均匀电极系统中的受力模型,采用Runge-Kutta方法对微粒运动方程进行求解,并对球状自由导电微粒在不均匀直流电场中的运动轨迹进行仿真,同时考虑电压波动和电极表面粗糙等随机因素对微粒运动轨迹的影响。另外,研究了自由导电微粒的运动轨迹与施加电压、微粒初始位置、微粒和电极材料的性质及电极表面状况的关系。研究结果表明:在一定的电场条件下,微粒运动会处于一种谐振状态,而施加电压的幅值。 展开更多
关键词 气体绝缘系统 球状自由导电微粒 不均匀电场 运动轨迹 静电力
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机械手空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法 被引量:16
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作者 吴镇炜 谈大龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1999年第1期8-11,45,共5页
本文提出了机器人末端过空间三点作空间圆弧运动的一种有效轨迹规划方法,并成功地应用于我们开发的电子装配机器人中.
关键词 机器人 圆弧运动 轨迹规划 机械手
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机械臂动力学分析及关节非线性摩擦模型建立 被引量:27
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作者 段书用 李昌洛 +1 位作者 韩旭 刘桂荣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期18-28,共11页
现有研究大多采用分段线性组合而成的拟非线性摩擦模型来描述机械臂各关节摩擦力矩大小及其分布,忽略了低速区关节摩擦的实际非线性变化,而该非线性变化恰恰是影响机械臂轨迹精度及稳定性的关键因素之一。基于此,着重研究机械臂关节非... 现有研究大多采用分段线性组合而成的拟非线性摩擦模型来描述机械臂各关节摩擦力矩大小及其分布,忽略了低速区关节摩擦的实际非线性变化,而该非线性变化恰恰是影响机械臂轨迹精度及稳定性的关键因素之一。基于此,着重研究机械臂关节非线性摩擦模型及其对机械臂末端轨迹的影响。对多关节机械臂进行几何机构建模,对任意设定的机械臂理想运动轨迹,通过机构运动学分析得到各关节的角位移、角速度和角加速度。考虑非线性摩擦,建立高可靠性的关节非线性摩擦的一般模型。对给定的理想运动轨迹下的角位移、角速度和角加速度进行Newton-Euler反向动力学分析,从而得到各关节的非线性驱动力矩。基于一般非线性摩擦模型,将得到的驱动力矩代入正向动力学模型中得到机械臂末端实际的运动轨迹。通过上述分析步骤,深入研究各关节在不同类型驱动力矩组合条件下对机械臂末端运动轨迹、及各关节角位移的影响。研究结果表明机械臂各关节的不同摩擦形式对末端运行轨迹影响显著,各关节驱动力矩的变化对其相邻关节的角位移也有明显影响。 展开更多
关键词 机械臂 非线性摩擦模型 动力学建模 Newton-Euler法 正-反向动力学 机械臂运动学 运动轨迹
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基于碰撞检测的空间冗余机械臂避障路径规划 被引量:25
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作者 朱战霞 靖飒 +1 位作者 仲剑飞 王明明 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期183-190,共8页
针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用... 针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用关节参数化方法,把路径规划问题变为带约束的参数优化问题,并考虑基座姿态扰动最小以及碰撞规避建立多项加权的目标函数,通过粒子群优化算法求解最优解,得到机械臂关节运动轨迹。最后以七自由度空间冗余机械臂为例进行仿真,结果表明该方法可以实现有效避障,同时基座姿态受扰很小,关节运动轨迹平滑,且机械臂末端也能够以较高精度达到期望位姿。 展开更多
关键词 空间冗余机械臂 碰撞检测算法 避障路径规划 粒子群优化算法 球形包围盒 空间叠加 数值仿真 运动规划
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S型轨迹无碳小车运动特性研究 被引量:21
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作者 王晨升 苏芳 +1 位作者 樊龙 张绍武 《机械传动》 CSCD 北大核心 2017年第2期143-147,共5页
为研究S型轨迹无碳小车的运动特性,进而对其进行优化设计及调整。通过对利用连杆机构实现转向的S型轨迹无碳小车转向机构的运动特性进行研究,建立了曲柄转角与前轮转角的数学关系模型,并利用MATLAB对其转向机构特性进行了仿真,得到了曲... 为研究S型轨迹无碳小车的运动特性,进而对其进行优化设计及调整。通过对利用连杆机构实现转向的S型轨迹无碳小车转向机构的运动特性进行研究,建立了曲柄转角与前轮转角的数学关系模型,并利用MATLAB对其转向机构特性进行了仿真,得到了曲柄转角和前轮转角的关系图;建立了小车运动轨迹的数学模型,得到了影响运动轨迹的参数及其规律,找到了轨迹幅值的相关量,并利用MATLAB对小车运动轨迹进行了仿真。最终得到了桩距为0.9 m、幅值为0.095 m的最优余弦轨迹,此时曲柄长度为21 mm,为S型无碳小车的设计及调整提供了理论指导。 展开更多
关键词 无碳小车 运动特性 轨迹优化 MATLAB
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机械手圆周运动的轨迹规划与实现 被引量:18
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作者 陈国良 黄心汉 王敏 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期63-66,共4页
研究机器人跟踪由任意不共线空间三点所决定的外接圆曲线,提出了机器人圆周运动的一种笛卡尔空间的轨迹规划方法.该方法通过坐标变化将三维空间内的圆周轨迹规划问题简化到二维平面上进行研究,由此简化了轨迹规划问题;为了保证机器人圆... 研究机器人跟踪由任意不共线空间三点所决定的外接圆曲线,提出了机器人圆周运动的一种笛卡尔空间的轨迹规划方法.该方法通过坐标变化将三维空间内的圆周轨迹规划问题简化到二维平面上进行研究,由此简化了轨迹规划问题;为了保证机器人圆周运动较好的插补精度和圆周轮廓,提出了一种可控插补精度的圆周插补算法.根据坐标变化以及插补算法给出了轨迹规划的算法步骤,将该规划方法用于微操作机械手,完成了机械手的圆周涂胶作业,实际应用表明该方法能够满足实时性和精度指标要求. 展开更多
关键词 机械手 圆周运动 轨迹规划 微操作
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采摘机器人机械臂运动轨迹规划设计仿真 被引量:20
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作者 滕举元 许洪斌 +1 位作者 王毅 张哲 《计算机仿真》 北大核心 2017年第4期362-367,共6页
为了实现六自由度采摘机械臂末端执行器准确平稳地到达目标采摘点,设计了基于SimMechancis的仿真系统,并进行了摆线运动轨迹规划仿真。根据采摘机械臂的结构特点,采用Denavit-Hartenberg(D-H)法进行结构参数建模,得到了正运动学模型。... 为了实现六自由度采摘机械臂末端执行器准确平稳地到达目标采摘点,设计了基于SimMechancis的仿真系统,并进行了摆线运动轨迹规划仿真。根据采摘机械臂的结构特点,采用Denavit-Hartenberg(D-H)法进行结构参数建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,采用矩阵逆乘法将复杂的矩阵等式转化为容易求解8个代数等式,得到了逆运动学的完整解析解,采用最小能量准则求得了最优逆解。为了保证机械臂在采摘过程中运行平稳,在关节空间内进行规划轨迹并仿真。仿真结果表明,逆运动学求解可靠,轨迹规划方法使机械臂运动平稳且无冲击现象,满足采摘机械臂的实际采摘任务要求。 展开更多
关键词 采摘机械臂 最小能量准则 摆线运动 轨迹规划
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基于时间最优的搬运机器人运动规划 被引量:19
9
作者 曹波 曹其新 +4 位作者 童上高 李佳平 栾南 冷春涛 李彰植 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2012年第7期33-38,共6页
为了提高搬运机器人在码垛过程中的速度和运动平稳性,在其关节空间内,以时间最短为规划目标,采用三次样条曲线对搬运机器人的运动轨迹进行规划,保证其速度,加速度连续;针对搬运机器人的特定的工作方式和特定的机械结构,在传统的PTP运动... 为了提高搬运机器人在码垛过程中的速度和运动平稳性,在其关节空间内,以时间最短为规划目标,采用三次样条曲线对搬运机器人的运动轨迹进行规划,保证其速度,加速度连续;针对搬运机器人的特定的工作方式和特定的机械结构,在传统的PTP运动模式基础上提出一种基于时间最优的规划方法,对机器人整个码垛过程进行再规划。通过实验验证,运动优化后,其码垛速度大大提高。 展开更多
关键词 运动规划 轨迹规划 搬运机器人 s型曲线
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一种可升降式变电站室内巡检机器人控制系统设计 被引量:19
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作者 姚楚阳 刘爽 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期116-122,共7页
针对变电站室内环境复杂,人工巡检强度大,传统巡检方式覆盖范围小、效率低的问题,研究了一种可升降式变电站巡检机器人。首先,根据变电站室内环境和巡检点的位置信息,设计了一种改进Floyd全局路径规划算法以搜索执行巡检任务的最优路径... 针对变电站室内环境复杂,人工巡检强度大,传统巡检方式覆盖范围小、效率低的问题,研究了一种可升降式变电站巡检机器人。首先,根据变电站室内环境和巡检点的位置信息,设计了一种改进Floyd全局路径规划算法以搜索执行巡检任务的最优路径,提升了机器人执行巡检任务的效率。其次,设计了一种基于欧拉数值积分的轨迹跟踪控制算法,提升了机器人的控制精度。最后,设计了升降平台和摄像头云台的控制方法。为了验证该控制系统方案的可行性,在室内环境进行了实验,结果表明机器人在执行完多次巡检任务后位置累积误差范围为10 cm,可以准确采集到电力设备图像数据,满足变电站巡检任务要求。 展开更多
关键词 变电站巡检机器人 运动控制 路径规划 轨迹跟踪
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液压驱动六足机器人一种低冲击运动规划方法 被引量:17
11
作者 刘逸群 邓宗全 +3 位作者 刘振 丁亮 高海波 李宇超 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期10-17,共8页
足地接触冲击对大尺度重载足式机器人的运动性能影响显著。针对液压驱动六足机器人,以低冲击平顺运动为目标,提出一种减小足地接触冲击的足端轨迹规划方法。基于仿生构型和运动学模型推导腿部关节的角度函数,根据液压缸铰点布置和腿部... 足地接触冲击对大尺度重载足式机器人的运动性能影响显著。针对液压驱动六足机器人,以低冲击平顺运动为目标,提出一种减小足地接触冲击的足端轨迹规划方法。基于仿生构型和运动学模型推导腿部关节的角度函数,根据液压缸铰点布置和腿部机构几何关系推导出各液压缸活塞杆的位置控制函数,分析表明关节和液压缸运动平稳,速度、加速度无突变。基于Vortex搭建机器人仿真平台,采用该方法实现了步行过程的仿真模拟,机体稳定前移过程中的垂向起伏微小,侧向偏移率约为2.1%。将该方法应用于开发的六足机器人原理样机,进行野外自然环境行走测试,各关节按预定轨迹平稳运动,足端受力合理。仿真结果与试验结果具有较好的一致性,验证了提出的运动规划方法合理可行。 展开更多
关键词 六足机器人 液压驱动 足端轨迹 低冲击 运动规划
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ROS环境下的机器人仿真模型构建方法研究 被引量:18
12
作者 鹿霖 谢树新 《现代电子技术》 北大核心 2018年第7期102-105,110,共5页
在众多的机器人仿真平台中,ROS可以封装机器人硬件。提出在ROS环境下构建机器人的仿真模型方法。设计了机器人仿真模型的导入方法及过程,利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将Solid Works装配文件解析成机器人模型的URDF文件,并在M... 在众多的机器人仿真平台中,ROS可以封装机器人硬件。提出在ROS环境下构建机器人的仿真模型方法。设计了机器人仿真模型的导入方法及过程,利用所提方法将模型导入具体的应用实例。将Solid Works装配文件解析成机器人模型的URDF文件,并在Move It!中进行验证。结果表明,该仿真模型构建的方法是有效的,模型是可操作的,为后续的机器人运动规划和轨迹规划问题的研究提供了易实现和易操作的机器人模型。 展开更多
关键词 机器人仿真 机器人建模 开源操作系统 仿真模型 运动规划 轨迹规划
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TBM盘形滚刀破岩力计算模型研究 被引量:18
13
作者 刘泉声 时凯 +1 位作者 朱元广 黄兴 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1136-1142,共7页
TBM盘形滚刀破岩力计算对TBM设计及施工具有重要意义。分析滚刀运动规律发现,滚刀法向推力对破岩起主导作用。假定了滚刀与岩石间接触应力分布形态,推导了常截面盘形滚刀的法向推力与滚动力计算公式,并利用多种不同强度岩石的线性切割... TBM盘形滚刀破岩力计算对TBM设计及施工具有重要意义。分析滚刀运动规律发现,滚刀法向推力对破岩起主导作用。假定了滚刀与岩石间接触应力分布形态,推导了常截面盘形滚刀的法向推力与滚动力计算公式,并利用多种不同强度岩石的线性切割试验结果进行验证,结果表明计算值与试验数据较为吻合,证实了公式的准确性与适用性。对计算值误差分析发现,滚刀破岩力计算精度与滚刀-岩石接触应力分布形态选取相关,采用最小二乘拟合思想,基于计算值与试验值的相对误差对接触应力分布指数进行修正,发现接触压力分布指数随滚刀贯入深度增大近似呈指数规律变化,提高了破岩力计算公式的预测精度。研究结果可为TBM设计和施工提供依据。 展开更多
关键词 煤矿建设 TBM 常截面滚刀 运动轨迹 接触压力 破岩力
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激光驻波场中Cr原子运动轨迹与汇聚沉积的分析 被引量:15
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作者 郑春兰 李同保 +2 位作者 马艳 马珊珊 张宝武 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期4528-4534,共7页
利用半经典模型,从铬原子在激光驻波场中的运动方程出发,通过数值解方法模拟了铬原子在驻波场中的运动轨迹,并分析了原子的纵向速度分布和准直程度及球差对沉积条纹结构的影响,同时也讨论了基片摆放位置对沉积条纹结构的影响,并通过实... 利用半经典模型,从铬原子在激光驻波场中的运动方程出发,通过数值解方法模拟了铬原子在驻波场中的运动轨迹,并分析了原子的纵向速度分布和准直程度及球差对沉积条纹结构的影响,同时也讨论了基片摆放位置对沉积条纹结构的影响,并通过实验得到了纳米光栅条纹结构. 展开更多
关键词 激光驻波场 原子沉积 运动轨迹 沉积分布
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基于MATLAB的PUMA560机器人运动仿真研究 被引量:16
15
作者 臧庆凯 李春贵 闫向磊 《广西科学院学报》 2010年第4期397-400,共4页
在MATLAB环境下,对PUMA560机器人进行参数设计,分析PUMA560机器人的运动,利用Robotics toolbox工具箱对机器人的正运动、逆运动、轨迹规划进行仿真,得到了良好的效果。
关键词 机器人 运动 轨迹规划 计算机仿真
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基于神经网络的全方位移动机器人运动稳定性研究 被引量:17
16
作者 叶长龙 张思阳 +1 位作者 于苏洋 姜春英 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期443-451,共9页
全方位移动机器人具有平面运动的3个自由度,运动灵活性高,被广泛应用到狭窄拥挤环境中.针对实验室开发的MY2轮在运动过程中的振动现象及轨迹误差问题,采用BP(反向传播)神经网络方法来解决.根据机器人的结构及运动特点,建立BP神经网络模... 全方位移动机器人具有平面运动的3个自由度,运动灵活性高,被广泛应用到狭窄拥挤环境中.针对实验室开发的MY2轮在运动过程中的振动现象及轨迹误差问题,采用BP(反向传播)神经网络方法来解决.根据机器人的结构及运动特点,建立BP神经网络模型并分析及优化了BP神经网络参数.以BP神经网络模型为基础进行轨迹仿真实验,分析初值、不同速度及不同轨迹对模型的影响.结果表明基于合适的BP神经网络方法可以将轨迹误差控制在3mm内,偏向转角误差小于3°,能够减缓机器人振动,提高轨迹精度.通过输入不同运动轨迹验证BP神经网络模型的普遍适用性,最后通过实验验证了仿真结果的正确性. 展开更多
关键词 全方位移动机器人 运动稳定性 BP神经网络 轨迹精度
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复合材料自动铺带技术研究(III)——平面铺带CAD/CAM软件开发 被引量:13
17
作者 还大军 李勇 +2 位作者 吴海桥 肖军 刘林 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期47-50,共4页
根据所研制自动铺带样机的工作模式和结构特征,详细讨论了铺放平面凸多边形构件的自动铺放加工指令模型和算法,包括轨迹坐标生成与边界处理、考虑预切的切送带指令等。在Auto CAD平台上利用ObjectARX技术开发了相应CAD/CAM软件,具有自... 根据所研制自动铺带样机的工作模式和结构特征,详细讨论了铺放平面凸多边形构件的自动铺放加工指令模型和算法,包括轨迹坐标生成与边界处理、考虑预切的切送带指令等。在Auto CAD平台上利用ObjectARX技术开发了相应CAD/CAM软件,具有自动指令生成、交互设计和图形仿真等功能;经实际铺放检验,该软件能够满足平面自动铺带的基本要求。 展开更多
关键词 自动铺带 CAD/CAM软件 运动轨迹规划
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液压挖掘机工作装置运动轨迹的智能化模糊控制 被引量:11
18
作者 白桦 陆念力 吕广明 《建筑机械》 2000年第1期39-41,共3页
本文介绍用微机控制液压挖掘机作业运动的原理及工作装置,应用模糊控制算法,通过微机控制电液系统,使驱动元件的动作跟踪工作机构的运动,从而实现工作装置的运动轨迹控制。
关键词 液压挖掘机 运动轨迹 模糊控制
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颗粒直径对渣浆泵冲蚀磨损性能的影响 被引量:15
19
作者 汪家琼 叶群 +2 位作者 闫科委 冯耀宁 余旭男 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2014年第10期840-844,共5页
为探究渣浆泵在输送固液两相流介质时颗粒直径对冲蚀磨损的影响,采用k-ε湍流模型(液相)、离散相零方程模型(固相)和Finnie塑性冲蚀磨损模型,通过拉格朗日法计算出不同颗粒直径下颗粒的运动轨迹.对颗粒与过流零件表面撞击的冲击速度、... 为探究渣浆泵在输送固液两相流介质时颗粒直径对冲蚀磨损的影响,采用k-ε湍流模型(液相)、离散相零方程模型(固相)和Finnie塑性冲蚀磨损模型,通过拉格朗日法计算出不同颗粒直径下颗粒的运动轨迹.对颗粒与过流零件表面撞击的冲击速度、冲击角度等参数进行了数值模拟,进而探讨固液两相流中浆体对渣浆泵的磨损规律.结果表明:小直径颗粒在流道中分布相对均匀,与过流部件发生撞击概率很小,对叶片的冲蚀磨损相对较弱.大直径颗粒的运动轨迹易向叶片工作面靠拢,且易与叶片头部发生碰撞.直径较大时,颗粒冲击叶片和蜗壳圆周壁面的角度和速率更大,且存在多次撞击过程,对叶片和蜗壳壁面的冲蚀磨损程度相对较大,造成严重的冲蚀磨损. 展开更多
关键词 渣浆泵 固液两相流 冲蚀磨损 运动轨迹 数值模拟
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基于编辑距离的轨迹相似性度量 被引量:14
20
作者 刘坤 杨杰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1725-1729,共5页
针对运动轨迹分析问题,提出了2种改进的度量轨迹间相似性的方法.研究了编辑距离在应用于运动轨迹时存在的缺陷,改进了实数代价编辑距离算法,以对轨迹发展的影响来衡量插入和删除的代价;设计了一种分段计算方法,可以更好地表示轨迹运行... 针对运动轨迹分析问题,提出了2种改进的度量轨迹间相似性的方法.研究了编辑距离在应用于运动轨迹时存在的缺陷,改进了实数代价编辑距离算法,以对轨迹发展的影响来衡量插入和删除的代价;设计了一种分段计算方法,可以更好地表示轨迹运行的变化和持续,得到更具区分性的结果.与常见的编辑距离算法及其他几种流行的算法进行对比,证明了这2种算法在性能上的优势,也验证了新算法在聚类和异常运动检测上的作用. 展开更多
关键词 运动轨迹 轨迹距离 编辑距离 聚类 异常检测
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