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基于脊线模态法和RRT算法的蛇形机械臂避障控制研究 被引量:6
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作者 王轸 常健 +3 位作者 李斌 王聪 刘春 张良全 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2020年第12期1274-1283,共10页
相较于传统机械臂,蛇形机械臂具有高灵活性的优势,尤为适合各类非结构化的工作环境。但非结构环境要求蛇形机械臂具有更强的避障能力和适应性。为解决蛇形机械臂的避障轨迹规划问题,提出了一种基于脊线模态法和快速扩展随机树(RRT)的控... 相较于传统机械臂,蛇形机械臂具有高灵活性的优势,尤为适合各类非结构化的工作环境。但非结构环境要求蛇形机械臂具有更强的避障能力和适应性。为解决蛇形机械臂的避障轨迹规划问题,提出了一种基于脊线模态法和快速扩展随机树(RRT)的控制算法。分析并建立其运动学模型,研究了机械臂各关节角度变化与绳索长度变化的关系。采用脊线模态法得到了机械臂末端满足期望位姿的空间脊线,并利用二分法拟合空间脊线,由此获得蛇形机械臂的逆解。与经典的雅可比迭代法相比,脊线模态法具有计算简单、效率高、充分反映机械臂几何特征的优点。在脊线模态法的基础之上,对于存在碰撞的空间脊线,进行部分关节调整,生成一条新的无碰撞的期望空间脊线。采用无需建立空间模型的RRT算法生成绕过障碍的轨迹。最后在Matlab环境下进行仿真,分析角度绳长变化关系,对脊线模态法和避障轨迹生成进行验证。 展开更多
关键词 蛇形机械臂 绳索驱动 脊线模态法 快速扩展随机树(RRT)
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核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计 被引量:5
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作者 张强 《山东大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2018年第6期122-131,共10页
以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹... 以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。 展开更多
关键词 核聚变反应舱 蛇形机械臂 路径规划 多轴协调控制 控制精度
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基于空间相似性的蛇形机械臂末端定位精度补偿研究
3
作者 吴成峰 陈策 +3 位作者 王涛 王洁 张建卓 樊睿 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第5期66-69,112,共5页
针对线驱动蛇形机械臂末端定位精度问题开展研究。根据蛇形机械臂的结构,建立机械臂运动学解耦方程,以机械臂定位误差的空间相似性分析为基础,对机械臂的运动学参数标定开展分析,提出一种机械臂末端定位误差线性无偏最优估计的非运动学... 针对线驱动蛇形机械臂末端定位精度问题开展研究。根据蛇形机械臂的结构,建立机械臂运动学解耦方程,以机械臂定位误差的空间相似性分析为基础,对机械臂的运动学参数标定开展分析,提出一种机械臂末端定位误差线性无偏最优估计的非运动学标定方法,实现误差的准确预测,提出了机械臂定位误差补偿方法。搭建了蛇形机械臂实验平台,进行基于空间相似性的末端定位误差补偿实验,结果表明,提出的定位误差补偿方法有效。 展开更多
关键词 蛇形机械臂 运动学参数 参数辨识 空间相似性 精度补偿
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深海绳驱动蛇形机械臂运动学控制研究 被引量:2
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作者 薛福峰 樊宇 +1 位作者 张鑫 樊智敏 《机电工程》 CAS 北大核心 2023年第4期522-527,570,共7页
传统的水下机械臂具有体积大、结构复杂、空间受限等缺陷,在水下环境中表现性能不佳。为了完成空间狭小、环境危险以及任务复杂条件下的水下作业,设计了一种适用于深海作业的绳驱动蛇形机械臂。首先,采用齿轮-齿条的结构形式,通过1个驱... 传统的水下机械臂具有体积大、结构复杂、空间受限等缺陷,在水下环境中表现性能不佳。为了完成空间狭小、环境危险以及任务复杂条件下的水下作业,设计了一种适用于深海作业的绳驱动蛇形机械臂。首先,采用齿轮-齿条的结构形式,通过1个驱动电机完成了对2根传动绳的实时控制,减少了驱动电机的数量,降低了水下机械臂的能源消耗;然后,基于蛇形机械臂的结构特点,构建了驱动电机、传动绳、关节、末端执行器之间的多级映射关系,建立了其相应的运动学方程,并对该方程进行了求解;最后,根据绳驱动蛇形机械臂之间的多级映射关系,提出了一种基于模糊控制器的运动学控制策略,减小了由传动系统引起的跟踪误差,解决了难以获得绳驱动蛇形机械臂精确动力学模型的问题;并采用MATLAB对绳驱动蛇形机械臂的跟踪误差进行了仿真分析。研究结果表明:该绳驱动蛇形机械臂的偏航角最大绳长跟踪误差不超过0.05 mm,俯仰角最大绳长跟踪误差不超过0.09 mm,验证了基于模糊控制器的运动学控制策略的有效性。 展开更多
关键词 深海作业 绳驱动 蛇形机械臂 模糊控制器 运动学控制 多级映射关系
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Kinematic Research on Hinged Synchronous Universal Joint Applied for Snake-like Manipulator
5
作者 王建滨 马培荪 +1 位作者 吴海平 郝颖明 《Journal of Donghua University(English Edition)》 EI CAS 2002年第4期124-127,共4页
The structure and motion principle of a hinged synchronous universal joint (HSUJ) is introduced, also whose kinematics is theoretically analyzed. As a result, a few kinematic characters of the HSUJ are obtained,which ... The structure and motion principle of a hinged synchronous universal joint (HSUJ) is introduced, also whose kinematics is theoretically analyzed. As a result, a few kinematic characters of the HSUJ are obtained,which establish the foundation of its application for snake-like manipulator. Making use of the HSUJ ss actuating mechauism, the developed snake-like manipulator has the merits of small curve radius, fewer actuator, and small volume etc. 展开更多
关键词 HYPER REDUNDANT degree of freedom snake-like manipulator SYNCHRONOUS universal joint
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用于丝传动被动蛇形臂的钢丝锁紧装置的设计 被引量:1
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作者 胡天宇 王琰 张帆 《农业装备与车辆工程》 2020年第1期16-20,共5页
针对目前被动机械臂自由度低、工作空间小、易与工作人员发生干涉等问题,设计了应用于丝传动被动蛇形臂的钢丝锁紧装置。装置包括升降机构和功能执行机构,升降机构采用笔式推杆为整个功能执行机构提供上下移动的自由度。功能执行机构通... 针对目前被动机械臂自由度低、工作空间小、易与工作人员发生干涉等问题,设计了应用于丝传动被动蛇形臂的钢丝锁紧装置。装置包括升降机构和功能执行机构,升降机构采用笔式推杆为整个功能执行机构提供上下移动的自由度。功能执行机构通过钢丝锁紧模块实现钢丝的锁紧,通过丝杆步进电机、丝杆螺母和圆形压盘的组合实现钢丝的放松。利用SolidWorks2018软件建立了整个装置的三维模型,以检验整体布局是否合理。对作为装置核心的钢丝锁紧模块,进行了四级力放大机构的设计及计算。设计结果表明:该装置结构设计紧凑,空间利用率高,较大的力放大系数使锁紧力更大,蛇形臂具有更大的负载能力,能够在末端安装多种设备。 展开更多
关键词 蛇形机械臂 钢丝锁紧装置 力放大机构 机构设计
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一种用于蛇形柔性臂的机械手爪设计
7
作者 王建滨 马培荪 吴海平 《机械》 北大核心 2000年第5期29-30,共2页
提出了一种三自由度机械手爪的结构 ,描述了机械手爪的设计思想 ,着重介绍了机械手爪的工作原理。该机械手爪具有体积小、重量轻、控制方便等优点。
关键词 机械手爪 蛇形柔性臂 铰杆式同步万向节 设计
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一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究
8
作者 王建滨 马培荪 +1 位作者 徐军 郝颖明 《机械设计与研究》 CSCD 2002年第5期16-18,共3页
以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”... 以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”的概念 ,并依据使运动学参数调整值尽量小的优化原则对运动学参数进行了优化设计 ,从而解决了运动学参数设计的冗余度问题。 展开更多
关键词 离散驱动机器人 蛇形柔性臂 工作空间 优化设计
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