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基于采样的工业机器人半约束路径规划 被引量:6
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作者 孙昱 孟祥群 +1 位作者 郁苗成 唐厚君 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第8期1-6,共6页
提出一种对六轴工业机器人进行半约束路径规划的方法。利用任务约束的冗余自由度对路径点在笛卡尔空间进行离散采样,增加了路径规划时逆解选择的灵活性,提高了机器人避障、避奇异点的能力;通过在关节空间构造路径搜索图进行最优路径搜索... 提出一种对六轴工业机器人进行半约束路径规划的方法。利用任务约束的冗余自由度对路径点在笛卡尔空间进行离散采样,增加了路径规划时逆解选择的灵活性,提高了机器人避障、避奇异点的能力;通过在关节空间构造路径搜索图进行最优路径搜索,有效平滑了路径,减少了机器人运动过程中的冲击和磨损。以ABB IRB1200型号机器人为对象进行了仿真和实验测试。结果表明,对60个笛卡尔空间路径点在采样数量为30的情况下的规划用时约为5 s,且得到了连续光滑的关节空间路径,验证了该方法的正确性和有效性,为通用工业机器人的运动控制系统开发提供一定参考。 展开更多
关键词 工业机器人 冗余自由度 路径规划 采样算法
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木板抓取冗余机械臂逆运动学求解 被引量:6
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作者 徐呈艺 刘英 +2 位作者 贾民平 肖轶 曹健 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期3368-3374,共7页
针对木板抓取冗余机械臂逆运动学求解困难的问题,基于七自由度机械臂的几何构型与向量特性,引入机械臂自运动结合位姿分离法求解逆运动学。首先由机械臂关节末端位置向量解得关节变量4和臂型参考平面时的前三个关节变量,再引入臂型角对... 针对木板抓取冗余机械臂逆运动学求解困难的问题,基于七自由度机械臂的几何构型与向量特性,引入机械臂自运动结合位姿分离法求解逆运动学。首先由机械臂关节末端位置向量解得关节变量4和臂型参考平面时的前三个关节变量,再引入臂型角对关节0-3的姿态矩阵进行Rodrigues变换求解前3个关节变量;然后通过机械臂关节末端姿态矩阵求解后3个关节变量,并对该机械臂奇异点进行分析;最后以加权构型空间距离函数最小值对应的机械臂关节角作为选定的逆解。通过实验表明该方法成功率更高、耗时更短、结果精度更高,木板抓取试验成功率高。该方法在冗余机械臂视觉伺服等实时控制中有较好的应用意义。 展开更多
关键词 木板抓取 冗余机械臂 七自由度 逆运动学 位姿分离 逆解优选
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航天员上肢典型动作的动力学仿真与分析
3
作者 殷梦馨 汪圣伟 +2 位作者 叶青 李静文 丁立 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第6期735-743,共9页
针对航天员人机交互过程中的操作工效学问题,基于航天员上肢典型动作的力学问题进行仿真分析。考虑上肢的运动特点,利用反向运动学和动力学Kane法进行关节力矩模型和简化肌肉力模型的求算,并针对上肢7自由度冗余问题采用梯度投影算法进... 针对航天员人机交互过程中的操作工效学问题,基于航天员上肢典型动作的力学问题进行仿真分析。考虑上肢的运动特点,利用反向运动学和动力学Kane法进行关节力矩模型和简化肌肉力模型的求算,并针对上肢7自由度冗余问题采用梯度投影算法进行处理。结果表明:搭建的7自由度冗余模型计算结果接近人体真实情况,为了实现开舱门动作的方便性以及考虑设计的冗余量,舱门宽度应尽量避免超过0.6 m;通过分析点按动作在不同的按钮高度条件下的仿真结果,得出按钮高度为0(按钮与肩同高)时,上肢各关节综合负担相对最优。 展开更多
关键词 航天员 冗余自由度 反向运动学 Kane法 仿真
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全方向康复步行训练器的可靠轨迹跟踪控制 被引量:3
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作者 孙平 周晓舟 +1 位作者 薛伟霖 杨德国 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第4期597-601,共5页
全方向康复步行训练器(Omnidirectional Rehabilitative Training Walker,简称步行器)在实际使用过程中,某个执行电机可能会发生安全失效,从而影响训练者的安全。针对这种问题,基于冗余自由度思想,采用封锁故障执行器的方法,解决了全方... 全方向康复步行训练器(Omnidirectional Rehabilitative Training Walker,简称步行器)在实际使用过程中,某个执行电机可能会发生安全失效,从而影响训练者的安全。针对这种问题,基于冗余自由度思想,采用封锁故障执行器的方法,解决了全方向康复步行训练器的可靠轨迹跟踪控制问题。此方法避免了常规容错控制方法估计故障的保守性,利用无故障执行器实现了康复者的安全跟踪训练。通过构造Lyapunov函数,保证了跟踪误差系统在全局坐标系下的渐近稳定性,并得到了可靠控制器的表达形式。仿真结果表明,当某一个执行器发生故障时,所设计的控制器能实现步行器的稳定运行,保障康复者的安全。 展开更多
关键词 全方向康复步行训练器 可靠轨迹跟踪控制 冗余自由度 故障执行器 渐近稳定
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横场伊辛链自旋模型费米子表象的问题 被引量:1
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作者 郭晓婷 李鹏 《四川大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期124-130,共7页
人们在研究一维横场伊辛模型时,通常将模型中的自旋算符转换成费米子算符,一般是通过Jordan-Wigner变换来进行.但是变换前后的两个模型,即原自旋算符表达的模型与费米子算符表达的模型,其等价性需要伴随一些条件,如不细致处理,会造成后... 人们在研究一维横场伊辛模型时,通常将模型中的自旋算符转换成费米子算符,一般是通过Jordan-Wigner变换来进行.但是变换前后的两个模型,即原自旋算符表达的模型与费米子算符表达的模型,其等价性需要伴随一些条件,如不细致处理,会造成后一模型的自由度冗余.本文中,我们通过对表象变换前后的两个模型进行详细对比,找出导致这两个模型等价的各个因素,包括边界条件和格点数目奇偶等,揭示在不同要素和条件下两个模型等价的内涵,并通过详细的实例来说明如何通过投影法筛除费米子表象模型的冗余自由度. 展开更多
关键词 横场伊辛模型 表象变换 冗余自由度.
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基于改进果蝇算法的见余机械臂逆运动学分析
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作者 王森 张志献 +2 位作者 赵沛洲 李京敏 赵晨 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2022年第5期47-53,共7页
针对一种允余自由度的双臂协作机器人手臂的逆运动学求解问题,在果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)的基础上结合Harris鹰捕食的行为,提出了一种改进的果蝇算法(HHFOA)。受到Harris鹰的捕食、突袭策略的启发,HHFOA算... 针对一种允余自由度的双臂协作机器人手臂的逆运动学求解问题,在果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)的基础上结合Harris鹰捕食的行为,提出了一种改进的果蝇算法(HHFOA)。受到Harris鹰的捕食、突袭策略的启发,HHFOA算法的果蝇嗅觉搜索机制中添加了探索和开发阶段,在视觉更新机制中同时保留了全局最优解和个体历史最优解。首先通过运动学方程建立机械臂末端的位姿误差函数,并将其最小值作为优化目标,然后分别使用FOA、LGMS-FOA、IFOA和HHFOA对该函数进行求解。对比四种算法的收敛结果,证明了HHFOA的收敛精度、稳定性和成功率更高,在解决机械臂逆运动学问题上更具优势。 展开更多
关键词 余自由度 双臂机器人 逆运动学 果蝇算法
原文传递
具有控制力约束的全方向步行器可靠跟踪控制
7
作者 孙平 周晓舟 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2015年第4期446-450,共5页
全方向步行器在实际使用过程中某个执行电机不可避免地会发生失效,从而影响训练者的安全,针对这一问题,研究了全方向步行器的可靠跟踪控制.基于冗余自由度思想,采用分离故障执行器的方法,利用无故障执行器实现康复者的安全跟踪训练.通... 全方向步行器在实际使用过程中某个执行电机不可避免地会发生失效,从而影响训练者的安全,针对这一问题,研究了全方向步行器的可靠跟踪控制.基于冗余自由度思想,采用分离故障执行器的方法,利用无故障执行器实现康复者的安全跟踪训练.通过构造Lyapunov函数,保证了跟踪误差系统在全局坐标系下的渐近稳定性,结合双曲正切函数得到控制力约束型可靠控制器的表达形式.仿真结果表明,当某个执行器发生故障时,所设计的控制器能实现步行器的稳定运行,保障了康复者的安全. 展开更多
关键词 全方向步行器 失效 可靠跟踪控制 冗余自由度 LYAPUNOV函数 渐近稳定 双曲正切函数 控制力约束
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冗余混联式钻铆机床姿态调整轨迹优化 被引量:2
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作者 潘国威 陈文亮 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第21期2571-2576,2589,共7页
针对混联式自动钻铆机床因冗余自由度导致钻铆姿态多样化的问题,提出了一种基于动态规划的姿态调整轨迹优化方法,该方法通过离散化钻铆点姿态的可行解空间来构建姿态调整轨迹的全连接层模型,采用动态规划方法计算姿态调整的最优轨迹。... 针对混联式自动钻铆机床因冗余自由度导致钻铆姿态多样化的问题,提出了一种基于动态规划的姿态调整轨迹优化方法,该方法通过离散化钻铆点姿态的可行解空间来构建姿态调整轨迹的全连接层模型,采用动态规划方法计算姿态调整的最优轨迹。分析了钻铆过程中的冗余自由度,基于旋量方法给出了逆运动学解。阐述了壁板钻铆姿态调整轨迹优化原理,以系统能量消耗最小为优化目标,给出了笛卡儿空间姿态调整最优轨迹,将其映射到关节空间进行关节运动轨迹光顺。实验验证表明所提方法有效,可提高飞机壁板钻铆效率。 展开更多
关键词 自动钻铆机床 冗余自由度 姿态优化 动态规划 飞机装配
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七自由度仿生机器人系统冗余问题研究
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作者 方明周 曹恒 朱钧 《机械设计与制造》 北大核心 2014年第12期194-196,199,共4页
人体下肢的七自由度模型包括髋关节,膝关节和踝关节,但实际中下肢的运动只需要6个自由度即可,由于冗余引起的运动学干涉却没有现成的数学方法可以解决,同时又期望可穿戴机器人即外骨骼与人的交互能够同步,因而从运动学角度解决系统冗余... 人体下肢的七自由度模型包括髋关节,膝关节和踝关节,但实际中下肢的运动只需要6个自由度即可,由于冗余引起的运动学干涉却没有现成的数学方法可以解决,同时又期望可穿戴机器人即外骨骼与人的交互能够同步,因而从运动学角度解决系统冗余问题。为了用数学方法描述冗余,定义一个旋转角度:由下肢大腿和小腿组成的平面绕髋关节和踝关节之间的虚拟轴的旋转角度。通过Matlab软件得到机器人的运动空间并与正常人体的运动空间进行比对,从而验证其可行性。 展开更多
关键词 下肢外骨骼 冗余 自由度
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7自由度机械臂的运动学逆解与优化 被引量:17
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作者 徐俊虎 栾楠 +1 位作者 张诗雷 张晓明 《机电一体化》 2011年第6期28-33,共6页
采用位姿分离的方法求出了7自由度冗余机械臂运动学逆解的解析解,并以减少最大关节位移为优化目标提出了冗余角的确定方法,即"冗余角差分"算法。首先选取合适的关节作为冗余关节,通过给定冗余角的微小增量,求出其他关节角增... 采用位姿分离的方法求出了7自由度冗余机械臂运动学逆解的解析解,并以减少最大关节位移为优化目标提出了冗余角的确定方法,即"冗余角差分"算法。首先选取合适的关节作为冗余关节,通过给定冗余角的微小增量,求出其他关节角增量随冗余关节角增量变化的近似线性关系;然后采用线性规划的方法求取最优的冗余角增量,以减小机械臂插补时的最大关节位移,从而减少插补时间和动作幅度,提高机械臂的作业效率。 展开更多
关键词 冗余度 7自由度 逆运动学 关节位移 差分
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