一种基于A*算法的空间多自由度机械臂路径规划方法 被引量：26

1

作者 宗成星 陆亮 +1 位作者 雷新宇 赵萍 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第2期164-168,共5页

针对机械臂在运动过程中可能会与工作环境中的障碍物发生碰撞的问题,文章提出了一种基于A*算法的机器人避障路径规划算法。在给定的避障环境下运用A*算法搜索一条给定的自起点到终点的最优避障路径,考虑到机械臂在运动过程中的稳定性,... 针对机械臂在运动过程中可能会与工作环境中的障碍物发生碰撞的问题,文章提出了一种基于A*算法的机器人避障路径规划算法。在给定的避障环境下运用A*算法搜索一条给定的自起点到终点的最优避障路径,考虑到机械臂在运动过程中的稳定性,采用二次B样条曲线对该路径进行平滑优化;根据标准的D-H法对机械臂进行建模,建立机械臂的运动学方程,并求取一组能够最优实现避障路径的运动学逆解;检测机械臂本体与障碍物是否发生碰撞,若发生碰撞,结合机器人逆解的多解性,重新选择最优的一组可行解。通过软件Solidworks建立虚拟样机导入ADAMS软件进行仿真实验,最终验证了基于A*算法的空间多自由度机械臂避障路径规划的有效性和可行性。 展开更多

关键词 空间机械臂 A＊算法 路径规划 二次B样条 碰撞检测 虚拟样机

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空间机构运动学的网络分析方法 被引量：6

2

作者 黄田 李江 +1 位作者 曾子平 彭泽民 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1995年第1期1-6,共6页

提出用结构矩阵构造空间多环运动链速度方程的网络分析方法．从研究系统结构入手，用基本回路和基本割集定义两类网络──线速度网络和角速度网络，并导出空间闭链速度公式的显范式．模型具有形式简洁、规范化程度高和易于编程等特点，... 提出用结构矩阵构造空间多环运动链速度方程的网络分析方法．从研究系统结构入手，用基本回路和基本割集定义两类网络──线速度网络和角速度网络，并导出空间闭链速度公式的显范式．模型具有形式简洁、规范化程度高和易于编程等特点，为揭示系统运动学与动态静力学模型间的内在联系奠定了基础． 展开更多

关键词 空间机构 网络分析 运动分析 机械运动

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空间机构动态静力学的网络分析方法 被引量：5

3

作者 黄田 李江 +1 位作者 曾子平 彭泽民 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 1995年第5期600-604,共5页

运用图论构造了空间多环闭合运动链动力学正解问题的显式模型，提出了揭示这类系统运动与动力正解问题间内在联系的重要定理──同一性定理．在此基础上构造了求解铰内力以（矩）和主动力（矩）的高效规格化算法．

关键词 空间机构 网络分析 动态静力学

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空间刚柔耦合并联机构的逆动力学建模与控制 被引量：5

4

作者 刘凉 赵新华 +1 位作者 王收军 秦帅华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期95-104,共10页

为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先,利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型,它考虑了各支链柔性空... 为了提高3-RRRU空间刚柔耦合并联机构的轨迹跟踪精度,提出了一种基于瞬态刚体校正法的逆动力学模型求解方法来构建该机构的非线性控制策略。首先,利用自然坐标法和绝对节点坐标法建立该机构的非线性逆动力学模型,它考虑了各支链柔性空间梁单元的剪切效应,并能描述柔性梁的大范围非线性弹性变形。然后,通过分析刚柔耦合动力学模型在求解过程中出现的相容性问题,结合自然坐标法与理想运动学模型,提出了瞬态刚体校正法并求出逆动力学模型的稳定数值因果解。最后,基于该数值解构建并联机构的非线性控制策略,通过仿真与实验验证了该方法的可行性与有效性。仿真与实验结果表明:逆动力学方程组的求解精度为10-6,约束方程的相容误差为10-8;与刚性并联机构的控制方法相比,该方法在圆形轨迹下的最大跟踪误差降低了0.465mm,圆度误差降低了0.416mm。结果表明:该求解方法解决了闭链机构多体动力学方程的违约问题,有效地改善了系统的综合收敛性能,所构建的控制策略提高了并联机构的轨迹跟踪精度。 展开更多

关键词 空间机器人 并联机器人 动力学 多体系统 控制策略

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提高柔性空间机器人承载能力的结构参数规划 被引量：3

5

作者 张绪平 余跃庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1999年第6期931-933,共3页

在柔性空间机器人实现预定的运动任务，机器人各杆的运动规律不变，同时机器人末端由于弹性变形引起的运动误差不超过规定误差的情况下，规划机器人系统的结构参数，使机器人系统的质量在各杆之间进行更合理的分布，尽量减少机器人本身... 在柔性空间机器人实现预定的运动任务，机器人各杆的运动规律不变，同时机器人末端由于弹性变形引起的运动误差不超过规定误差的情况下，规划机器人系统的结构参数，使机器人系统的质量在各杆之间进行更合理的分布，尽量减少机器人本身总质量，从而提高柔性机器人的载荷质量比。给出了一空间４Ｒ 机器人的数值算例，数值模拟结果表明了这一方法是非常有效的。 展开更多

关键词 弹性变形 空间机器人 结构参数 承载能力

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空间机械臂协调操作的容错空间与容错规划算法研究 被引量：2

6

作者 赵京 张凯亮 姚艳彬 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第3期261-264,共4页

针对两空间机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先给出了空间机械臂容错空间的计算方法,并构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标。然后基于这一指标提出了机械臂协调操作的... 针对两空间机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先给出了空间机械臂容错空间的计算方法,并构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标。然后基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。该算法可以同时实现故障时刻和故障后的容错操作;最后。 展开更多

关键词 空间机械臂 协调操作 容错空间 容错算法

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空间4R机械臂容错空间的分析 被引量：2

7

作者 么学宾 赵京 +1 位作者 张雷 张凯亮 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2005年第2期24-27,共4页

针对一个空间4R机械臂的不同关节发生锁定故障时的容错空间问题进行研究。首先给出了冗余度机械臂的容错运动规划算法,然后给出了空间4R机械臂容错空间的计算方法,分析了影响容错空间的因素,并提出了几种新的结构;最后,在仿真中对一个4... 针对一个空间4R机械臂的不同关节发生锁定故障时的容错空间问题进行研究。首先给出了冗余度机械臂的容错运动规划算法,然后给出了空间4R机械臂容错空间的计算方法,分析了影响容错空间的因素,并提出了几种新的结构;最后,在仿真中对一个4R空间机械臂进行分析并给出了容错空间的三维模型。 展开更多

关键词 空间机械臂 容错空间

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空间机械臂模拟系统的设计与实现 被引量：1

8

作者 孙繁新 杨洋 +1 位作者 李大寨 乐爱兵 《机电工程》 CAS 2009年第12期104-107,共4页

针对某科技馆的一个科普展品,设计了一种空间机械臂模拟系统。首先对空间机械臂各部分的结构和传动机构进行了设计,利用D-H坐标法建立了机械臂的运动学模型,并进行了其运动学正、反解的求解。然后,构建了空间机械臂的伺服控制系统,开发... 针对某科技馆的一个科普展品,设计了一种空间机械臂模拟系统。首先对空间机械臂各部分的结构和传动机构进行了设计,利用D-H坐标法建立了机械臂的运动学模型,并进行了其运动学正、反解的求解。然后,构建了空间机械臂的伺服控制系统,开发了上位工控机和底层运动控制器的控制软件。最后,使用Quest3D虚拟现实软件制作了VR机械臂。机械臂模拟系统的工作情况表明,该系统可以满足科普展品的要求。 展开更多

关键词 空间机械臂 运动学分析 控制系统 VR机械臂

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冗余度柔性空间机器人减振设计新思路

9

作者 张绪平 余跃庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2000年第4期561-562,共2页

在机器人满足规定的关节初始位形 ,完成预定任务条件下 ,利用其结构冗余度 ,选择合适的几何结构参数 。

关键词 冗余度 几何结构参数 柔性 空间机器人 减振设计

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产品人机界面设计中的相合性研究

10

作者 喻舒雅 梁艳霞 +3 位作者 谭翀楠 许卫丽 龚春兰 朱晨星 《科技资讯》 2020年第4期13-15,18,共4页

人机界面作为人与产品之间信息交流的一个平台,在人机交互中起着越来越重要的作用。而人机界面中显示与操纵的相合性在很大程度上决定了产品的易用性。论文通过不同的产品案例,分析人机界面设计中的空间相合性、运动相合性,以及提高相... 人机界面作为人与产品之间信息交流的一个平台,在人机交互中起着越来越重要的作用。而人机界面中显示与操纵的相合性在很大程度上决定了产品的易用性。论文通过不同的产品案例,分析人机界面设计中的空间相合性、运动相合性,以及提高相合性的常用措施。空间相合性指的是在一个显示面板上,刺激和反应元素在物理布局方面的对应性。运动相合性指的是操作一个控制器所产生的运动效果与人们心理预期的相符程度。研究指出,提高人机界面相合性的常用措施有形状编码、位置编码、颜色编码、符号编码,以及考虑人的生理特征和使用习惯。 展开更多

关键词 产品 人机界面设计 空间相合性 运动相合性 操纵器编码 生理特征

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新型4自由度并联机器人运动学分析 被引量：20

11

作者 李艳文 黄真 +1 位作者 王鲁敏 赵铁石 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期66-71,76,共7页

研究一种新型3-RRUR并联机器人,这类并联机器人结构简单对称,刚度大,可用于实现高精度装配,也可用来开发力传感器或构造并联机床以及微动机器人,且分支中不含移动副,便于使用维护。首先利用螺旋理论,建立分支运动螺旋系,然后求解各分支... 研究一种新型3-RRUR并联机器人,这类并联机器人结构简单对称,刚度大,可用于实现高精度装配,也可用来开发力传感器或构造并联机床以及微动机器人,且分支中不含移动副,便于使用维护。首先利用螺旋理论,建立分支运动螺旋系,然后求解各分支对运动平台的约束螺旋,分析约束螺旋系,在此基础上确定3-RRUR并联机器人的自由度数是4,自由度性质为三维移动和一维转动,转动轴线垂直于固定平台与3个分支相连接的运动副轴线所在的平面。再以反螺旋理论为基础,采用刚化驱动运动副后分析运动平台所受约束性质和约束相关性的方法,给出合理的输入方案。并结合自由度性质分析,建立约束方程,进行运动学正反解,给出相应的算例。研究结果将对推动此类机器人的应用起重要作用。 展开更多

关键词 空间机构 运动学 并联机器人

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空间并联机构位置分析的连续法 被引量：3

12

作者 刘安心 杨廷力 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1994年第3期19-25,共7页

本文研究了四类由平台式机械手转化得到的空间并联机构的位置正解问题。当输入给定时，这些机构转化为ＲＲＲ—３Ｓ、ＲＲＰ—３Ｓ、ＲＰＰ—３Ｓ和ＰＰＰ—３Ｓ等四种空间多环结构共包括ＲＳＳＲ、ＲＳＳＰ、ＰＳＳＲ和ＰＳＳＰ等四种... 本文研究了四类由平台式机械手转化得到的空间并联机构的位置正解问题。当输入给定时，这些机构转化为ＲＲＲ—３Ｓ、ＲＲＰ—３Ｓ、ＲＰＰ—３Ｓ和ＰＰＰ—３Ｓ等四种空间多环结构共包括ＲＳＳＲ、ＲＳＳＰ、ＰＳＳＲ和ＰＳＳＰ等四种基本回路。对每个基本回路，用坐标变换矩阵法建立回路方程，进而得到上述四种空间结构的位置方程组，引入连续法，直接求出每种结构的全部位置解。数据实例表明，ＲＲＲ—３Ｓ结构与ＲＲＰ—３Ｓ结构各有１６组解，ＲＰＰ—３Ｓ结构有１２组解，ＰＰＰ—３Ｓ结构有８组解。 展开更多

关键词 空间并联机构 连续法 位置分析

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综合考虑关节及杆柔性的空间机器人动力学分析 被引量：16

13

作者 张绪平 余跃庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1998年第5期775-778,共4页

提出了空间柔性转子梁单元模型，建立了考虑关节及杆柔性的空间机器人动力学方程。首次给出了一个四杆空间机器人的数值算例，说明了柔性空间机器人的弹性变形对方向误差及位置误差都具有很重要的影响，杆和关节的弹履变形之间有相互耦... 提出了空间柔性转子梁单元模型，建立了考虑关节及杆柔性的空间机器人动力学方程。首次给出了一个四杆空间机器人的数值算例，说明了柔性空间机器人的弹性变形对方向误差及位置误差都具有很重要的影响，杆和关节的弹履变形之间有相互耦合影响作用。 展开更多

关键词 弹性变形 柔性转子梁单元 空间 机器人 动力学

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一种特殊3-UPU并联平台机构瞬时运动特性 被引量：14

14

作者 李仕华 黄真 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第18期1641-1646,共6页

利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊3-UPU并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特性。得出该机构在上下平台平行时,机构具有沿坐标轴轴线方向的移动和以x、y坐标轴轴线或其平行的直线为轴线的转动,是三自由度机构。绘制了上... 利用反螺旋和主螺旋的方法分别研究了一种特殊3-UPU并联平台机构上下平台平行时的瞬时运动特性。得出该机构在上下平台平行时,机构具有沿坐标轴轴线方向的移动和以x、y坐标轴轴线或其平行的直线为轴线的转动,是三自由度机构。绘制了上下平台平行时所有运动螺旋的空间分布图。研究结果丰富了欠秩三自由度并联机构的理论,对机器人的控制以及轨迹规划等诸多问题都有很重要的意义。 展开更多

关键词 空间并联机构 反螺旋 主螺旋 瞬时运动特性

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空间弹性并联机器人KED建模 被引量：5

15

作者 蔡胜利 余跃庆 白师贤 《机械设计》 CSCD 北大核心 1998年第4期22-24,共3页

本文首次用有限元方法建立了一种空间６自由度并联机器人的弹性动力学模型，文中根据并联机器人的结构特点，设其平台为刚性体，各条腿为弹性体，再根据平台与腿部的运动协调方程推导出它的ＫＥＤ方程。已知机器人的刚体运动规律，由此... 本文首次用有限元方法建立了一种空间６自由度并联机器人的弹性动力学模型，文中根据并联机器人的结构特点，设其平台为刚性体，各条腿为弹性体，再根据平台与腿部的运动协调方程推导出它的ＫＥＤ方程。已知机器人的刚体运动规律，由此方程可以求出其平台以及腿部各关节的弹性运动规律。最后给出了数值例。 展开更多

关键词 弹性机器人 空间并联机器人 KED 机器人

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面向空间近距离操作的机械臂与服务卫星协同控制 被引量：8

16

作者 王兴龙 周志成 +1 位作者 王典军 陈士明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期101-109,共9页

针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求,提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹... 针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求,提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹跟踪控制方法,采用PD控制设计了服务卫星相对位姿耦合控制方法,并将机械臂反作用力和力矩作为前馈补偿叠加到服务卫星控制系统中,实现了两者的协同控制。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。仿真结果表明,该方法能够满足空间近距离操作任务对机械臂和服务卫星的控制精度、稳定性和误差收敛时间的要求,具有工程实用性。 展开更多

关键词 空间近距离操作 机械臂 服务卫星 协同控制

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冗余度柔性空间机器人的最优关节初始位形 被引量：6

17

作者 张绪平 余跃庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1999年第5期692-694,共3页

在机器人实现预定轨迹的条件下，利用机器人的冗余度，优化机器人的关节初始位形，降低柔性机器人运动过程中由于弹性变形引起的运动误差。给出了一空间４ Ｒ 机器人的数值算列，数值模拟结果表明了这一方法的正确性。

关键词 冗余度 初始位形 柔性 空间机器人 机器人

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冗余空间机械臂避障动力学控制研究 被引量：6

18

作者 隋婷婷 马骁 +1 位作者 郭健 郭军 《计算机仿真》 北大核心 2019年第5期349-353,共5页

研究冗余机械臂的高效率高精度避障控制,针对传统避障算法的不足,要求在保证末端作动器位置精度的同时提高机械臂避障算法的计算效率,提出一种基于空间算子代数的冗余机械臂多障碍物避障控制算法。利用空间算子符号简化机械臂雅克比复杂... 研究冗余机械臂的高效率高精度避障控制,针对传统避障算法的不足,要求在保证末端作动器位置精度的同时提高机械臂避障算法的计算效率,提出一种基于空间算子代数的冗余机械臂多障碍物避障控制算法。利用空间算子符号简化机械臂雅克比复杂性,提高程式化,并且通过测算各个障碍物与机械臂之间的最小距离,采用雅克比转置矩阵得到各个杆件的躲避速度,并将躲避速度引入梯度投影法求得操作臂的关节角速度,结合对末端作动器的位置的跟踪控制实现机械臂的避障控制。利用Adams软件建立七自由度机械臂模型验证了算法的有效性。由仿真结果表明,上述控制方法能实现算法计算效率与自由度同阶且保证末端作动器位置精度的机械臂避障控制。 展开更多

关键词 空间算子代数 冗余空间机械臂 避障控制 最小距离 躲避速度

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集中质量对柔性空间机器人振动特性的影响 被引量：4

19

作者 张绪平 余跃庆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1999年第1期80-82,共3页

首先，利用空间柔性转子梁单元的动力学模型，定性分析了集中质量对柔性机器人的动态响应及固有频率的影响。然后，借助于一个空间四杆机器人的实例分析和讨论，说明了集中质量在空间柔性机器人的动力学分析和设计中的重要作用。

关键词 柔性空间机器人 集中质量 机器人 振动特性

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具有柔性关节和柔性杆的空间机器人频率特性 被引量：2

20

作者 张绪平 余跃庆 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1998年第5期342-345,351,共5页

借助于柔性转子梁单元的动力学模型，通过一个空间４杆机器人的数值模拟，研究了综合考虑杆和关节柔性的空间机器人的固有频率与其结构参量之间的内在关系，并从理论上进行了分析．同时，讨论了柔性机器人的频率特性及动态响应的一些规律．

关键词 柔性空间机器人 动态响应 机器人 频率特性

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