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三自由度纯转动并联机构的工作空间分析 被引量:5
1
作者 严骋 杜忠华 +1 位作者 沈磊 夏龙祥 《机床与液压》 北大核心 2014年第23期87-89,92,共4页
介绍了一种新型的三自由度纯转动并联机构,进行了结构设计,分析了机构的运动反解和影响机构运动空间的总体约束条件。采用动平台单位法向量的终点能够到达的区域来表示机构的运动空间。以某实际尺寸为例,借助MATLAB以图形方式表示出机... 介绍了一种新型的三自由度纯转动并联机构,进行了结构设计,分析了机构的运动反解和影响机构运动空间的总体约束条件。采用动平台单位法向量的终点能够到达的区域来表示机构的运动空间。以某实际尺寸为例,借助MATLAB以图形方式表示出机构的运动空间,计算出机构的最大旋转角。分析关键因素对机构运动空间及最大旋转角的影响,结果表明:当高度处于使初始杆长在中间位置,动、静平台外接圆半径相差不大时,机构具有较大的旋转角及运动空间。 展开更多
关键词 并联机构 运动反解 运动空间 旋转角
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6R工业机器人的运动学分析与仿真 被引量:26
2
作者 朱庆浩 臧强 +2 位作者 岳华 钱奕衡 张凯 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2020年第8期953-958,共6页
为研究6R工业机器人的运动学问题,以IRB 120机器人为研究对象,对其进行运动学分析与仿真。首先,运用D-H法建立机器人的连杆坐标系,得到D-H参数。然后,推导出机器人的运动学方程,利用RobotStudio的仿真功能检验运动学方程的正确性,应用... 为研究6R工业机器人的运动学问题,以IRB 120机器人为研究对象,对其进行运动学分析与仿真。首先,运用D-H法建立机器人的连杆坐标系,得到D-H参数。然后,推导出机器人的运动学方程,利用RobotStudio的仿真功能检验运动学方程的正确性,应用蒙特卡洛法绘制机器人的工作空间。最后,基于代数法,采用位姿分离的方法简化运算过程,得到了机器人的运动学逆解;利用MATLAB GUI输出给定位姿所对应的逆解,验证逆解求取结果的正确性;通过运动轨迹仿真,验证逆解算法的有效性,可为机器人后续的运动控制研究奠定基础。 展开更多
关键词 工业机器人 运动学 工作空间 运动学逆解
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全局和声搜索方法及其在仿人灵巧臂逆运动学求解中的应用 被引量:14
3
作者 任子武 王振华 孙立宁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期867-876,共10页
仿人灵巧臂逆运动学(IK)问题可转化为等效的最小化问题,并采用数值优化方法求解.和声搜索(HS)是模拟乐师在音乐演奏中调整音调现象的一种启发式搜索方法,目前还尚未在机器人机械臂逆运动学问题中得到应用.本文提出一种基于粒子群体智能... 仿人灵巧臂逆运动学(IK)问题可转化为等效的最小化问题,并采用数值优化方法求解.和声搜索(HS)是模拟乐师在音乐演奏中调整音调现象的一种启发式搜索方法,目前还尚未在机器人机械臂逆运动学问题中得到应用.本文提出一种基于粒子群体智能的全局和声搜索方法(GHSA),该方法在和声搜索算法中引入微粒群操作(PSO),采用粒子群策略替代常规和声搜索算法中的搜索法则创作新和声,通过粒子自身认知和群体知识更新和声变量位置信息平衡算法对解空间全局探索与局部开发间能力;同时算法还引入变异操作增强算法跳出局部最优解能力,基准函数测试表明该方法改善了全局搜索能力及求解可靠性.在此基础上以七自由度(7-DOF)冗余仿人灵巧臂为例,考虑以灵巧臂末端位姿误差和"舒适度"指标构建适应度函数并采用GHSA算法求解其逆运动学(IK)问题,数值仿真结果表明了该方法是解决仿人灵巧臂逆运动学问题的一种有效方法. 展开更多
关键词 和声搜索算法 粒子群优化 七自由度仿人灵巧臂 逆运动学求解
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三自由度摇摆台姿态逆解及ADAMS仿真 被引量:11
4
作者 闫述 王旭永 +1 位作者 陶建峰 朱野 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期325-327,472,共4页
分析一种基于并联机构的三自由度摇摆平台的结构与特点,该三自由度并联机构可实现三个独立的空间姿态角运动及其复合运动,尤其适用于只要求空间三自由度旋转、但不要求空间三自由度平移的场合。详细讨论了该并联机构的姿态逆解方法,推... 分析一种基于并联机构的三自由度摇摆平台的结构与特点,该三自由度并联机构可实现三个独立的空间姿态角运动及其复合运动,尤其适用于只要求空间三自由度旋转、但不要求空间三自由度平移的场合。详细讨论了该并联机构的姿态逆解方法,推出了可简便应用于实际的计算公式,并结合实例数值计算得到相应结果。同时应用ADAMS系统对该机构进行了实例参数下的计算和仿真,结果表明所推导的姿态逆解与ADAMS仿真计算是吻合一致的。 展开更多
关键词 三自由度 并联机构 运动模拟器 逆解 ADAMS仿真
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改进的遗传算法在机器人逆解中的应用 被引量:13
5
作者 林明 王冠 林永才 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2012年第4期370-375,共6页
为解决工业机器人逆解存在多解的问题,文中给出了一种基于改进遗传算法的机械手逆解求解算法.该算法采用自适应的交叉、变异算子,改进了排序方法,在保证解的精度的同时对解进行了合理的规划,使求解过程更为精确.在求解过程中使用罚函数... 为解决工业机器人逆解存在多解的问题,文中给出了一种基于改进遗传算法的机械手逆解求解算法.该算法采用自适应的交叉、变异算子,改进了排序方法,在保证解的精度的同时对解进行了合理的规划,使求解过程更为精确.在求解过程中使用罚函数法,对多解问题进行优化,使逆解更具有实用性.选用工业机器人PUMA560为对象进行Matlab仿真实验,对算法的快速性进行考虑,满足了求解过程中实时性的要求.研究表明,该算法求解精度高,并能有效避免多解;同时对比简单遗传算法,该求逆算法具有稳定性好,收敛快等优点. 展开更多
关键词 运动学逆解 遗传算法 机器人 自适应 MATLAB仿真
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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
6
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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工业机器人逆运动学的奇异回避算法 被引量:11
7
作者 董伯麟 彭航 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2016年第2期35-40,共6页
针对工业机器人运动学反解过程中奇异位形的回避问题,基于阻尼最小二乘法,推导雅克比矩阵条件数的一个新的上界估计式,并在此基础上提出一种连续阻尼自适应调节方法,使得在运算量较小的条件下能有效的保证算法求解的稳定性。仿真和实验... 针对工业机器人运动学反解过程中奇异位形的回避问题,基于阻尼最小二乘法,推导雅克比矩阵条件数的一个新的上界估计式,并在此基础上提出一种连续阻尼自适应调节方法,使得在运算量较小的条件下能有效的保证算法求解的稳定性。仿真和实验结果表明,与其他相关方法相比,该算法在奇异位形附近关节速度超调小,稳定性好。 展开更多
关键词 运动学反解 阻尼最小二乘 奇异位形 条件数
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双臂教学机器人的运动分析及仿真 被引量:7
8
作者 赵小英 梅志千 《河海大学常州分校学报》 2006年第1期24-27,共4页
为了进行双臂教学机器人控制系统的设计和方便机器人教学,对双臂教学SCARA机器人进行运动分析与仿真.给出了机器人的运动学正解和逆解,提出了一套机构简化方案,完成了机器人的各种手臂姿态规划,分析了存在的运动干涉约束.最后运用运动... 为了进行双臂教学机器人控制系统的设计和方便机器人教学,对双臂教学SCARA机器人进行运动分析与仿真.给出了机器人的运动学正解和逆解,提出了一套机构简化方案,完成了机器人的各种手臂姿态规划,分析了存在的运动干涉约束.最后运用运动学正解和逆解进行软件仿真设计,得出了机器人手臂的工作区域,并在工作区域内进行了圆弧运动仿真. 展开更多
关键词 教学机器人 运动学正解 运动学逆解 运动干涉约束 机器人仿真
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一种新型蛇形机器人的运动规划研究 被引量:5
9
作者 朱圣领 郭旭红 +1 位作者 芮延年 王翔 《机械设计与研究》 CSCD 2004年第5期23-25,共3页
设计了一种前进时可作周期性运动的蛇形机器人,按照平面机械手运动学求解方法,通过对蛇形机器人的逆运动学求解,得出在一个周期内几个关键时刻的关节角,并根据蛇形机器人运动的周期性,对各关节角采用曲线拟合方法规划出了关节角变化规... 设计了一种前进时可作周期性运动的蛇形机器人,按照平面机械手运动学求解方法,通过对蛇形机器人的逆运动学求解,得出在一个周期内几个关键时刻的关节角,并根据蛇形机器人运动的周期性,对各关节角采用曲线拟合方法规划出了关节角变化规律。最后,在做出的蛇形机器人的实体模型上验证了此方法的正确性。 展开更多
关键词 蛇形机器人 周期性运动 逆运动学 曲线拟合方法 实体模型
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基于小生境遗传算法的机械臂运动学逆解 被引量:4
10
作者 周骥平 朱兴龙 +1 位作者 陶晔 缪汉东 《扬州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2004年第1期28-31,共4页
在基本遗传算法的基础上,针对求解机器人运动学逆解的特殊性,引入小生境遗传进化的方法,有效地防止了遗传算法的早熟,从而可以求出所有可能的逆解.同时,通过双层进化机制加强了遗传算法的局域搜索能力,加快了遗传算法的收敛进程.该算法... 在基本遗传算法的基础上,针对求解机器人运动学逆解的特殊性,引入小生境遗传进化的方法,有效地防止了遗传算法的早熟,从而可以求出所有可能的逆解.同时,通过双层进化机制加强了遗传算法的局域搜索能力,加快了遗传算法的收敛进程.该算法在对非冗余度机械臂与冗余度机械臂的实例计算中都取得了较理想的结果. 展开更多
关键词 遗传算法 小生境 双层进化 逆解 机器人 运动学 机械臂
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基于PSO优化LSTM神经网络的机械臂逆运动学求解研究 被引量:7
11
作者 孙燕成 陈富安 《电子测量技术》 北大核心 2022年第13期40-45,共6页
针对机械臂逆运动学求解时使用传统解法实时性差,使用传统神经网络求解精度不高的问题,本文提出了一种利用粒子群算法(PSO)优化长短期记忆神经网络(LSTM)的逆运动学求解模型。首先建立串联式六自由度机械臂的模型进行运动学分析,获取训... 针对机械臂逆运动学求解时使用传统解法实时性差,使用传统神经网络求解精度不高的问题,本文提出了一种利用粒子群算法(PSO)优化长短期记忆神经网络(LSTM)的逆运动学求解模型。首先建立串联式六自由度机械臂的模型进行运动学分析,获取训练数据,然后利用粒子群算法对长短期记忆网络的隐藏层神经单元数和学习率迭代寻优,参数优化后的LSTM学习机械臂末端执行器位姿与关节变量的映射关系,最后通过训练好的PSO-LSTM模型对机械臂的关节变量值进行预测得到逆运动学解。实验结果表明,模型的逆运动学求解速度维持在10 ms以内,与传统解法相比提高了数十倍,且模型的均方误差低至0.001,在提高求解速度的同时还能够保证求解精度。 展开更多
关键词 机械臂 逆运动学求解 粒子群算法 神经网络
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一种新型五轴并串联机床的工作空间分析 被引量:6
12
作者 伞红军 钟诗胜 王知行 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期243-249,共7页
针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度。介绍了该机床的结构布局特点,用解析法... 针对6自由度Stewart型并联机床工作空间小的问题,提出一种新型5自由度并串联机床,该机床由一个2-TPR/2-TPS空间四自由度并联机构串联一个可转动的部件组成,具有空间三维移动和两维转动5个自由度。介绍了该机床的结构布局特点,用解析法推导了位置反解方程和输出参数间的解耦关系。采用数值分析的方法生成了该机床的工作空间,分析了结构参数的变化对工作空间的影响。分析的结果表明,该机床机床结构简单,其工作空间较Stewart型并联机床工作空间大,能够完成对具有空间复杂曲面的工件的加工。同时也为该机床的进一步设计和研究提供了理论依据。 展开更多
关键词 并串联机床 5自由度 工作空间 位置反解
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改进粒子群算法在机器人位置逆解上的应用 被引量:7
13
作者 王淑青 王亚洲 +1 位作者 许琛 潘健 《湖北工业大学学报》 2017年第1期46-50,共5页
为提高工业关节机器人位置逆解的快速性、准确性且避免多解问题,提出了一种改进的粒子群算法。此算法直接从正运动学出发搜索数值解的逆解,并在边界的产生、惯性权重的处理和超界的处理三个方面进行了很好的改进。单点仿真测试和连续轨... 为提高工业关节机器人位置逆解的快速性、准确性且避免多解问题,提出了一种改进的粒子群算法。此算法直接从正运动学出发搜索数值解的逆解,并在边界的产生、惯性权重的处理和超界的处理三个方面进行了很好的改进。单点仿真测试和连续轨迹仿真测试表明该改进算法可以有效避免多解问题,同时具有良好的稳定性、一定的实时性和较高的求解精度。此算法可用于实际的离线和在线求解,具有通用性和一定实用价值。 展开更多
关键词 机器人 逆运动学解 粒子群算法 MATLAB仿真
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一种新的六自由度机械臂运动学反解方法研究 被引量:7
14
作者 王俊龙 张国良 +1 位作者 敬斌 徐君 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第22期266-270,共5页
针对运用解析法对机械臂进行运动学反解仅适用于具有特定结构机械臂的不足,提出能量优化的遗传算法进行机械臂运动学反解的方法。为便于能量的量化计算,在进行机械臂运动学分析的基础上,建立四连杆简化模型。采用实数编码方式,以机械臂... 针对运用解析法对机械臂进行运动学反解仅适用于具有特定结构机械臂的不足,提出能量优化的遗传算法进行机械臂运动学反解的方法。为便于能量的量化计算,在进行机械臂运动学分析的基础上,建立四连杆简化模型。采用实数编码方式,以机械臂各关节角上下限为依据,建立与之相对应的染色体。以机械臂各连杆势能变化及机械臂末端与期望值之差作为适应度函数,评估个体的适应度。通过概率的方法实现选择、交叉和变异操作。实验结果证明了该方法的正确性。 展开更多
关键词 遗传算法 能量优化 机械臂 运动学反解
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重载三自由度旋转并联平台的位置逆解及其分析 被引量:5
15
作者 陶建峰 朱野 +1 位作者 闫述 王旭永 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期546-550,共5页
介绍了一种重载车辆运动模拟用三自由度旋转并联平台的结构与特点,该平台具有3个独立的角度运动参数,但平台在绕航向、俯仰和侧倾三轴转动时,会产生附加的平移运动,在一定的角度范围内附加平移运动的量值很小,因而可以用作车辆运动模拟... 介绍了一种重载车辆运动模拟用三自由度旋转并联平台的结构与特点,该平台具有3个独立的角度运动参数,但平台在绕航向、俯仰和侧倾三轴转动时,会产生附加的平移运动,在一定的角度范围内附加平移运动的量值很小,因而可以用作车辆运动模拟器.讨论了其中一种典型结构的位置逆解方法,并推导了相应的计算公式.通过数值计算,分析了结构参数对附加运动量值的影响,并得出了相关结论. 展开更多
关键词 三自由度 并联机构 运动模拟器 位置逆解
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基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法 被引量:5
16
作者 刘志忠 柳洪义 +1 位作者 罗忠 王菲 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期870-874,共5页
串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末... 串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末端姿态的正确性.根据末端位置精度要求控制迭代次数,可以得到任意精度的位置逆解.逆解过程中各关节变量的计算采用腕部无偏置机器人的封闭解,使得程序具有通用性.大量的数据试验表明,该算法可以满足实时控制要求. 展开更多
关键词 机器人 偏置手腕 位置逆解 偏置补偿 迭代算法
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采用APSO-LM-BP神经网络的挖掘机器人运动学逆解研究 被引量:6
17
作者 蔡改贫 刘鑫 +1 位作者 罗小燕 罗茜茜 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期706-713,共8页
针对挖掘机器人执行机构的运动学逆解求解难、速度慢的问题,提出一种基于APSO-LM-BP神经网络的逆运动学求解方法。利用自适应粒子群(APSO)算法对BP神经网络中的连接权值以及阈值进行优化,再把BP神经网络训练过程中的梯度下降法用LM算法... 针对挖掘机器人执行机构的运动学逆解求解难、速度慢的问题,提出一种基于APSO-LM-BP神经网络的逆运动学求解方法。利用自适应粒子群(APSO)算法对BP神经网络中的连接权值以及阈值进行优化,再把BP神经网络训练过程中的梯度下降法用LM算法代替,以克服传统BP神经网络的输出误差大,陷入局部极优解的缺陷。仿真结果表明,与传统BP神经网络相比,APSO-LM-BP神经网络输出误差大大降低,训练时间更短,改善了算法的收敛精度和收敛速度,且满足挖掘机器人运动学逆解要求。该方法可以推广至任意自由度串联机器人的逆运动学求解,具有较强的实用性。 展开更多
关键词 运动学逆解 挖掘机器人 APSO-LM-BP神经网络 收敛
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双足机器人动态步态规划 被引量:6
18
作者 陈磊 张国良 +1 位作者 张维平 敬斌 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第1期267-270,共4页
针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实... 针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实验结果证实了基于多项式插值的几何约束规划方法是可行且有效的。 展开更多
关键词 NAO机器人 动态步态规划 零力矩点(ZMP) 逆运动学解算 Zero MOMENT Point(ZMP)
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关于一种模块化机器人的简化运动学反解 被引量:4
19
作者 季婷 孙汉旭 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期89-93,共5页
结构不同的机器人其运动学反解方法也有一些不同的特点,针对9自由度模块化机器人提出了一种新颖简化的运动学反解思想,它可以针对机器人的结构而灵活应用,并且在很大程度上减少了反解的思考时间,简化了反解的计算过程和减少了反解计算量.
关键词 模块化机器人 运动学反解 平面化思想
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基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解 被引量:2
20
作者 陈卓凡 周坤 +1 位作者 秦菲菲 王斌锐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期293-304,共12页
针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行... 针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。 展开更多
关键词 工业机器人 逆运动学求解 目标函数 改进量子粒子群优化算法
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