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机械手运动学正问题和逆问题的研究 被引量:4
1
作者 贤海华 《机电工程技术》 2007年第8期57-59,64,共4页
机械手是最简单的二自由度平面机器人,平面机器人是指其各关节及末端执行器的活动范围在一个平面内的机器人。平面机器人作为实际机器人的最简单情形,可作理论研究之用,尤其是冗余机器人的理论研究中。本文着重研究机械手运动学中两个... 机械手是最简单的二自由度平面机器人,平面机器人是指其各关节及末端执行器的活动范围在一个平面内的机器人。平面机器人作为实际机器人的最简单情形,可作理论研究之用,尤其是冗余机器人的理论研究中。本文着重研究机械手运动学中两个具有理论意义和实际意义的基本问题——运动学正问题和运动学逆问题。 展开更多
关键词 机械手 平面机器人 运动学
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STATE TRANSFORMATION PROCESSES FOR FREE-FLOATING THREE-LINK PLANAR ROBOTS 被引量:1
2
作者 XuMingtao XuYangsheng JamesK.Mills 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2004年第2期166-169,共4页
The transformation process of an m-DOF free-floating robot from one staticstate to a different static state has m degrees of freedom. The proposed approach of thesetransformations utilizes a series of single-DOF trans... The transformation process of an m-DOF free-floating robot from one staticstate to a different static state has m degrees of freedom. The proposed approach of thesetransformations utilizes a series of single-DOF transformation processes as an alternative to them-DOF transformation process. Two static state transformation processes are studied in detail.First, a single-DOF transformation process is established using a newly defined concept, referred toas transformation planning, and the definite integral of conservation of angular momentum. Second,the governing equation of the single-DOF transformation process is established using the dynamicequations of motion of the robot. This allows the joint torques to be computed to effect the statetransformation. Finally, an extension of the single-DOF transformation process is proposed to extendthe application of this proposed transformation methodology to create a transformation net whichallows the reconfiguration of a robot from one state to many other possible states. 展开更多
关键词 planar robot Static state Single-DOF transformation process n-elementtransformation net
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基于立体视觉的三维建模方法 被引量:16
3
作者 邓志东 牛建军 张竞丹 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第14期3258-3262,3289,共6页
研究了基于立体视觉的三维反向建模方法。该方法利用线状结构光与立体视觉原理,首先测量位于四自由度平面机器人上的三维物体的表面几何信息,然后通过获得的采样数据集,自动构建具有真实纹理的三维几何模型。相应提出了一种新的系统标... 研究了基于立体视觉的三维反向建模方法。该方法利用线状结构光与立体视觉原理,首先测量位于四自由度平面机器人上的三维物体的表面几何信息,然后通过获得的采样数据集,自动构建具有真实纹理的三维几何模型。相应提出了一种新的系统标定方法与自动曲面重构算法,并实现了一个面向虚拟现实应用的三维物体的自动反向建模原型系统。 展开更多
关键词 双目视觉 系统标定 曲面重构 纹理映射 四自由度平面机器人
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欠驱动平面机器人逆运动学求解研究——粒子群优化神经网络算法求解 被引量:3
4
作者 何元烈 徐扣 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第17期54-58,151,共6页
针对欠驱动平面机器人三连杆简化模型,分析模型的动力学方程及其积分特性,采用模型退化方法,将该模型的方程式从部分可积降阶为两个完全可积的子方程式,计算关节之间的角度约束关系。为克服粒子群算法实现逆运动学求解收敛慢、易陷入局... 针对欠驱动平面机器人三连杆简化模型,分析模型的动力学方程及其积分特性,采用模型退化方法,将该模型的方程式从部分可积降阶为两个完全可积的子方程式,计算关节之间的角度约束关系。为克服粒子群算法实现逆运动学求解收敛慢、易陷入局部最优等缺陷,依据得到的关节角度约束关系,以实际角度与理想角度的误差平方和作为适应度函数,提出利用粒子群优化神经网络的学习型算法进行求解。仿真实验验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 欠驱动平面机器人 逆运动学 粒子群 神经网络 角度误差
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双平面骨科机器人系统辅助骶髂关节螺钉置入的实验研究 被引量:27
5
作者 苏永刚 王军强 +3 位作者 刘文勇 王豫 胡磊 王满宜 《中华创伤骨科杂志》 CAS CSCD 2006年第1期45-49,共5页
目的本研究应用双平面骨科机器人系统进行尸体骨骨盆骶髂关节螺钉置入的实验研究,评估该系统的安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京航空航天大学和北京积水潭医院联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。在该系统... 目的本研究应用双平面骨科机器人系统进行尸体骨骨盆骶髂关节螺钉置入的实验研究,评估该系统的安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京航空航天大学和北京积水潭医院联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。在该系统辅助下对4具尸体骨骨盆进行骶髂关节螺钉置入,共12枚空心钉,均置入S1。作为对比,由同一位医生操作,应用传统方法在C型臂透视控制下对模型骨盆进行骶髂关节螺钉置入,同样为12枚空心钉。记录从采集图像到置入空心钉导针所需透视的次数、透视累计时间及操作时间,并进行统计学分析。置入骶髂关节螺钉后,通过目测、透视和锯开骶骨直接测量的方法检查螺钉的位置。结果在机器人导航辅助下,置入一枚导针的平均透视次数是2.5次,平均透视累计时间为1.5s,平均操作时间为253s;12枚骶髂关节螺钉均在安全区内。在透视控制下徒手操作,置入每枚导针的平均透视次数是20.3次,平均透视累计时间为13.7s,平均操作时间为246s;12枚骶髂关节螺钉中,两枚螺钉误置。应用双平面骨科机器人系统辅助操作的透视次数和透视累计时间少于徒手操作,二者差异有显著性意义(P<0.05)。而操作时间二者差异无显著性意义(P>0.05)。结论双平面骨科机器人系统为骶髂关节螺钉置入提供精准的空间定位和稳定的路径导航,而这一切都在短短的数分钟之内完成,具备极好的安全性和高效性,并使患者和医生受到的X线照射量显著减少。目前的应用结果鼓舞我们进一步的临床实验应用。 展开更多
关键词 计算机辅助骨科手术 双平面骨科机器人系统 骶髂关节 螺钉
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双平面骨科机器人系统辅助股骨颈骨折空心螺钉内固定术的实验研究 被引量:25
6
作者 赵春鹏 王军强 +3 位作者 王豫 周力 胡磊 王满宜 《中华创伤骨科杂志》 CAS CSCD 2006年第1期50-55,共6页
目的应用双平面骨科机器人系统进行模型骨股骨颈空心螺钉内固定的实验,通过对空心钉导针置入平行度的计算、导针的位置和术中所需X线透视时间来评估该系统的准确性、安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京积水潭医院和北京... 目的应用双平面骨科机器人系统进行模型骨股骨颈空心螺钉内固定的实验,通过对空心钉导针置入平行度的计算、导针的位置和术中所需X线透视时间来评估该系统的准确性、安全性和有效性。方法双平面骨科机器人系统是由北京积水潭医院和北京航空航天大学联合开发的一种基于术中X线图像的手术导航系统。对5例Synbone模型股骨颈内置入15枚空心钉导针,每例3枚。测量每例任意两枚空心钉导针入点处和出点处距离,用其差值与股骨颈内导针长度的比值(P)来评价导针的平行程度,观察导针在股骨颈内的位置,记录术中X线透视时间,并与12例常规手术中空心钉导针置入X线透视时间及透视次数进行比较。结果P值为0.0037~0.0181,即在100mm的导针长度内,最大平行偏差小于2mm。使用机器人辅助系统的X线透视时间为2.32s,平均照射次数为4.4次。常规手术中的X线透视时间为28.30s,平均照射次数为54.3次。结论双平面骨科机器人系统为股骨颈空心钉导针的置入提供精准的空间定位和稳定的路径导航,同时极大地减少了术中医护人员的X线照射时间,便于临床应用。 展开更多
关键词 计算机辅助骨科手术 双平面骨科机器人系统 股骨颈骨折 空心螺钉
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高速高精度平面并联机器人模糊自调整PID控制方法的研究 被引量:10
7
作者 孙立宁 崔晶 +1 位作者 曲东升 楚中毅 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期512-515,520,共5页
针对推力波动、负载变化等非线性因素对高速高精度平面并联机器人系统稳定时间的影响 ,本文设计了一种新颖的模糊自调整PID控制器 :系统的位置偏差较大时 ,采用PI控制器 ,保证系统的平滑、稳定 ;当系统发出停止命令后 ,引入模糊增益参... 针对推力波动、负载变化等非线性因素对高速高精度平面并联机器人系统稳定时间的影响 ,本文设计了一种新颖的模糊自调整PID控制器 :系统的位置偏差较大时 ,采用PI控制器 ,保证系统的平滑、稳定 ;当系统发出停止命令后 ,引入模糊增益参数自调整机构 ,加快静差消除 .模糊增益参数调整机构采用“一维输入 -二维输出”的推理结构 ,消除了参数调整中的“耦合影响” ;为缩短整定时间 ,减少整定参数的数量 ,不同增益 ,误差E的模糊论域划分各不相同 .经实验验证 :引入该模糊自校正PID控制器后 。 展开更多
关键词 高速高精度 平面并联机器人 模糊PID 稳定时间
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基于DH算法的平面关节机器人的运动学建模与仿真 被引量:12
8
作者 郝建豹 查进艳 谢炼雅 《机电工程技术》 2018年第4期99-102,共4页
MATLAB Robotics toolbox是用于工业机器人仿真的工具包,能够模拟机器人运行时的位姿,有助于工业机器人的研究开发。首先分析了平面关节机器人的机械结构与特点,其次基于D-H坐标表格和机器人坐标转换公式,建立了机器人正向运动学方程和... MATLAB Robotics toolbox是用于工业机器人仿真的工具包,能够模拟机器人运行时的位姿,有助于工业机器人的研究开发。首先分析了平面关节机器人的机械结构与特点,其次基于D-H坐标表格和机器人坐标转换公式,建立了机器人正向运动学方程和逆向运动学方程,最后利用Robotics toolbox,对机器人的运动进行了仿真,直观地反映出机器人各个关节的运动状态。仿真结果表明,所建模型是合理有效的。 展开更多
关键词 平面关节器人 D-H参数 正逆向运动学 robotICS TOOLBOX
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3-RRR柔性平面并联机器人自激振动控制 被引量:7
9
作者 杨杰 邱志成 张宪民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期138-143,共6页
对平面3自由度并联机器人进行了运动学建模和运动控制研究。在平台运动过程中,对柔性杆上压电陶瓷的振动进行实时采样,获取振动信号的情形和主要模态。在高速运动到目标点时,由于柔性杆弹性变形过大导致存储能量过高,使得残余振动可能... 对平面3自由度并联机器人进行了运动学建模和运动控制研究。在平台运动过程中,对柔性杆上压电陶瓷的振动进行实时采样,获取振动信号的情形和主要模态。在高速运动到目标点时,由于柔性杆弹性变形过大导致存储能量过高,使得残余振动可能转化为自激振动。由于平台存在建模误差,摩擦,间隙,机电耦合等非线性因素,无末端传感器,采用非线性算法半闭环反馈控制。在特定的区域,通过获取伺服电机编码器位置值并与所需脉冲值进行比较,应用非线性PD算法进行同向补偿实验,控制伺服电机的摆动,从而有效地抑制住了平台自激振动。 展开更多
关键词 柔性并联机器人 运动控制 自激振动 主动控制
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平面双足机器人建模与仿真研究 被引量:5
10
作者 刘宋 杨鑫 《计算机仿真》 北大核心 2020年第8期281-285,352,共6页
对被动行走模型的研究,有助于仿人双足机器人的稳定行走。为了建立更好的被动行走模型,结合“T”型髋关节模型和compass模型改进出新的被动行走模型,然后推导出新模型的几何关系,并利用Newton-Euler法建立动力学方程,新模型的数学模型... 对被动行走模型的研究,有助于仿人双足机器人的稳定行走。为了建立更好的被动行走模型,结合“T”型髋关节模型和compass模型改进出新的被动行走模型,然后推导出新模型的几何关系,并利用Newton-Euler法建立动力学方程,新模型的数学模型属于四维混合动力学系统,利用庞加莱映射,将其降为三维系统,然后在Matlab中通过所给的搜索算法找到稳定的一周期步态,证明新模型能稳定行走。通过系统分叉图的分析表明新模型能在更大角度的斜坡上稳定行走,证明新模型稳定性更高;根据分叉图能分析出人体行走的相应特征,说明模型本身能揭示被动行走的特征,有助于机器人样机的稳定行走。 展开更多
关键词 平面双足机器人 动力学模型 被动行走
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三自由度并联机器人的轨迹跟踪滑模控制
11
作者 李文凯 张寒莉 储青 《智能计算机与应用》 2024年第8期48-53,共6页
为了提高并联机器人在有干扰或者模型不确定情况下的工作性能,本文设计了一种模糊自适应滑模控制方法,并将其应用于平面3-PRR并联机器人的轨迹跟踪控制中。首先,采用解析法对机器人进行了运动学分析,并基于虚功原理法建立了其动力学模型... 为了提高并联机器人在有干扰或者模型不确定情况下的工作性能,本文设计了一种模糊自适应滑模控制方法,并将其应用于平面3-PRR并联机器人的轨迹跟踪控制中。首先,采用解析法对机器人进行了运动学分析,并基于虚功原理法建立了其动力学模型;其次,改进了滑模趋近率以提高误差收敛速度,同时利用滑模变量设计了模糊控制器,动态调节滑模控制自适应项的增益,以消除抖振并提高控制精度。最后利用Simulink对同一轨迹进行了仿真实验,并应用不同的控制方法进行了比较。仿真结果表明,所提控制方法在不同的干扰下,轨迹跟踪误差更小,抗干扰能力更强,对于三自由度平面并联机器人的位置控制非常有效。 展开更多
关键词 平面并联机器人 虚功原理 滑模控制 轨迹跟踪
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平面冗余自由度机器人自寻优运动优化方法 被引量:4
12
作者 霍希建 刘伊威 +1 位作者 姜力 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期528-533,共6页
为了解决平面冗余自由度机器人的运动优化问题,提出一种自寻优方法。引入"臂角"参数,建立了平面4自由度机器人逆运动学的封闭解形式;针对机器人运动过程中远离关节极限的优化任务,提出一种自寻优方法,将4自由度机器人等效为... 为了解决平面冗余自由度机器人的运动优化问题,提出一种自寻优方法。引入"臂角"参数,建立了平面4自由度机器人逆运动学的封闭解形式;针对机器人运动过程中远离关节极限的优化任务,提出一种自寻优方法,将4自由度机器人等效为四连杆机构,将优化目标转化为虚拟转矩作用于关节上,机器人将在虚拟力作用下向着平衡状态运动,最终实现机器人的运动优化。采用自寻优方法对机器人单点位姿及轨迹跟踪进行了运动仿真,结果表明:自寻优方法可以快速、有效地实现机器人的运动优化。 展开更多
关键词 自寻优方法 封闭解 运动优化 虚拟转矩 关节限位 冗余自由度机器人
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适用于钢丝毛刷的非对称鬃毛模型及应用
13
作者 钟炜翔 金永斌 +2 位作者 金肖玲 鲍荣浩 黄志龙 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期477-487,共11页
本文针对钢丝毛刷表现出的方向依赖性摩擦现象(非对称摩擦),提出了一种基于鬃毛模型和LuGre模型的非对称鬃毛模型,其摩擦力由非对称刷毛与被接触基底之间水平方向相互无摩擦接触产生的.数值模拟和实验研究表明:非对称鬃毛模型能很好地... 本文针对钢丝毛刷表现出的方向依赖性摩擦现象(非对称摩擦),提出了一种基于鬃毛模型和LuGre模型的非对称鬃毛模型,其摩擦力由非对称刷毛与被接触基底之间水平方向相互无摩擦接触产生的.数值模拟和实验研究表明:非对称鬃毛模型能很好地说明方向依赖性摩擦现象,并在平面双足机器人的仿真研究中发现,与对称摩擦模型相比,此模型能提高机器人最大运动速度.此外,实验研究表明钢丝毛刷相比于橡胶材质具有高摩擦、高耐磨等优势.基于这些特性,钢丝毛刷结构在足式机器人领域有着较大的应用前景和潜在优势. 展开更多
关键词 非对称摩擦 鬃毛模型 LUGRE模型 平面双足机器人
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平面2R机器人机构混沌运动的控制 被引量:4
14
作者 刘朝晖 李立 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期11-14,共4页
应用混沌控制方法中的周期扰动参数方法有效地控制了平面2R机器人机构中的混沌运动.在周期扰动参数控制法中,外扰周期信号的频率和振幅是混沌控制成功与否的关键.通过计算系统的最大Lyapunov指数的符号与频率或振幅的关系,可以选取适当... 应用混沌控制方法中的周期扰动参数方法有效地控制了平面2R机器人机构中的混沌运动.在周期扰动参数控制法中,外扰周期信号的频率和振幅是混沌控制成功与否的关键.通过计算系统的最大Lyapunov指数的符号与频率或振幅的关系,可以选取适当的频率和振幅,将系统的混沌运动转化为规则的周期运动. 展开更多
关键词 平面2R机器人 混沌运动 混沌控制 周期扰动
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3-PPR并联伺服平台非线性同步鲁棒控制 被引量:2
15
作者 王薪宇 秦伟 +1 位作者 孙晓军 胡小亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第19期2269-2275,共7页
3-PPR并联伺服平台由3个伺服电机协同驱动,实现平面位姿的精密调整。针对各轴运动不协同而导致轨迹精度降低的问题,基于平台的运动学分析和动力学模型,引入虚拟电机的概念,定义了平台的非线性同步误差,设计了一种非线性同步鲁棒控制器,... 3-PPR并联伺服平台由3个伺服电机协同驱动,实现平面位姿的精密调整。针对各轴运动不协同而导致轨迹精度降低的问题,基于平台的运动学分析和动力学模型,引入虚拟电机的概念,定义了平台的非线性同步误差,设计了一种非线性同步鲁棒控制器,使三轴的跟踪误差和同步误差均能渐进收敛。仿真和实验结果表明,采用该控制策略可以提高各轴的非线性同步性能,有效提高系统协同性,平台位置轨迹跟踪误差小于0.1 mm,满足3-PPR并联伺服平台在实际应用过程中的控制需求。 展开更多
关键词 平面并联机器人 非线性同步 鲁棒控制 位姿跟踪 虚拟电机
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面向三自由度平面关节机器人的“S”形轨迹规划算法研究 被引量:2
16
作者 陈登钱 孔维宾 +2 位作者 王德智 孔祥晔 平欣 《软件工程》 2022年第12期44-49,共6页
针对传统“S”形轨迹规划工业机器人稳定性差的缺点,提出了一种基于双变量反正切函数的改进“S”形轨迹规划算法。引入双变量反正切函数结合运动学逆解的方法求出关节转角的解。依据机器人运动准则得到关节转角的最优解。结合关节转角... 针对传统“S”形轨迹规划工业机器人稳定性差的缺点,提出了一种基于双变量反正切函数的改进“S”形轨迹规划算法。引入双变量反正切函数结合运动学逆解的方法求出关节转角的解。依据机器人运动准则得到关节转角的最优解。结合关节转角最优解和改进“S”形轨迹约束机器人运动过程中最大速度、加速度、加加速度的限制值,实现从位移到加加速度均为时间的连续有界轨迹。实验结果表明,改进“S”形轨迹规划算法相较于传统轨迹算法,有效提升了机器人的稳定性。 展开更多
关键词 平面关节机器人 运动学 轨迹规划 关节空间
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一种新型平面并联机器人机构及其解耦控制 被引量:1
17
作者 刘延杰 孙立宁 +1 位作者 刘品宽 蔡鹤皋 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2003年第7期69-73,共5页
结合同时考虑机构设计和控制策略的思想 ,提出一种新型的可应用于微电子封装与组装行业中的两自由度平面并联机器人机构 ,其具有高刚度、高速度、高精度的特点。对机构进行了运动学、动力学分析和基于加速度反馈的解耦控制研究。
关键词 平面并联机器人 解耦控制 机构原理 运动学 动力学 仿真 微电子行业
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基于视觉的平面关节机器人避障路径规划 被引量:2
18
作者 赖文鹏 胡泓 《机械与电子》 2020年第11期71-75,80,共6页
针对平面关节机器人工作平面相对固定的特性,利用相机获取工作平面的环境信息。从图片构建地图信息的过程中,提取障碍物轮廓作为障碍物栅格,并将世界坐标下的安全距离映射为像素坐标下的安全像素距离,再将轮廓曲线沿法向向外扩展安全像... 针对平面关节机器人工作平面相对固定的特性,利用相机获取工作平面的环境信息。从图片构建地图信息的过程中,提取障碍物轮廓作为障碍物栅格,并将世界坐标下的安全距离映射为像素坐标下的安全像素距离,再将轮廓曲线沿法向向外扩展安全像素距离得到完整的地图信息。考虑到传统A^*算法搜索的路径存在冗余节点会对后续机器人的速度规划带来较大的困难,利用改进的A^*算法,剔除了路径上的冗余节点,减小了速度规划的复杂度;同时,障碍物轮廓已被扩展安全像素距离,保证了路径搜索过程中节点到障碍物的最小距离,实现了安全距离可控的避障路径规划。 展开更多
关键词 平面关节机器人 地图信息 安全距离 改进A^*算法
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基于MATLAB/Simulink的平面连杆机器人的动力学分析与动态仿真 被引量:1
19
作者 史孝文 杨晓京 《机械》 2004年第12期41-43,共3页
研究了平面连杆机器人的机构动态模型,通过对其机构的动力学和运动学分析,实现了预定的运动轨迹。本文中的动态仿真模型在MATLAB/Simulink环境下实现。
关键词 平面连杆机器人 动力学分析 动态模型 MATLAB/SIMULINK
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基于Robotics Toolbox的机器人分步速度控制仿真研究 被引量:1
20
作者 彭志明 李琳 《计算机与数字工程》 2010年第5期131-134,共4页
分步速度控制方法是利用雅可比矩阵计算关节速度以得到预定的笛卡尔速度。文章首先介绍了分步速度控制方法,然后在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了平面3R机器人,最后编写M文件对该机器人进行了分步速度控制仿真。通过仿真,得... 分步速度控制方法是利用雅可比矩阵计算关节速度以得到预定的笛卡尔速度。文章首先介绍了分步速度控制方法,然后在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了平面3R机器人,最后编写M文件对该机器人进行了分步速度控制仿真。通过仿真,得到了机器人各个关节的运动与时间的关系,实现了预定的目标,进而验证了分步速度控制方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 分步速度控制 雅可比矩阵 平面3R机器人 roboticsToolbox
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