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面向 狭小空间作业的超冗余机器人轨迹规划及控制研究
RESEARCH ON TRAJECTORY PLANNING AND CONTROL OF HYPER-REDUNDANT ROBOTS FOR CONFINED-SPACE OPERATIONS
摘 要
Abstract
目 录
Contents
第1章 绪 论
1.1.1 课题来源
1.1.2 研究目的和意义
1.2 超冗余机器人国内外研究现状
1.2.1 国外超冗余机器人项目
1.2.2 国内超冗余机器人项目
1.3 超冗余机器人关键技术研究现状
1.3.1 超冗余机器人构型
1.3.2 超冗余机器人轨迹规划技术
1.3.3 超冗余机器人控制技术
1.4 当前研究存在的问题
1.5 本文主要研究内容
第2章 超冗余机器人构型设计与建模
2.1 引言
2.2 超冗余机器人设计
2.2.1 超冗余机器人关节结构设计
2.2.2 超冗余机器人控制结构设计
2.3 超冗余机器人建模
2.3.1 超冗余机器人正运动学
2.3.2 超冗余机器人动力学
2.4 本章小结
第3章 基于分段几何法的逆运动学求解与轨迹规划
3.1 引言
3.2 基于分段几何法的逆运动学算法
3.2.1 方法描述及求解策略
3.2.2 求解肩部关节角
3.2.3 求解肘部关节角
3.2.4 求解腕部关节角
3.3 典型任务构型分析及仿真
3.3.1 基于臂型角的关节极限回避
3.3.2 基于空间圆弧参数的奇异回避
3.3.3 空间直线运动仿真
3.4 本章小结
第4章 基于改进模式函数法的逆运动学求解与轨迹规划
4.1 引言
4.2 基于改进模式函数法的逆运动学算法
4.2.1 基于模式函数的空间脊线
4.2.2 改进模式函数法特点
4.2.3 改进模式函数法求解思路
4.3 逆运动学求解算法
4.3.1 脊线的拟合
4.3.2 万向节位置的求解
4.3.3 关节角的求解
4.4 仿真研究
4.4.1 空间直线运动仿真
4.4.2 空间圆弧运动仿真
4.5 本章小结
第5章 环境障碍物混合建模及自主避障轨迹规划
5.1 引言
5.2 障碍物建模
5.2.1 混合障碍物模型建模思想
5.2.2 三维空间超二次曲面模型
5.2.3 三维空间几何模型
5.2.4 混合障碍物建模应用
5.3 基于改进模式函数法的避障应用
5.3.1 等效臂杆参数调整
5.3.2 臂型角参数调整
5.3.3 避障的组合参数调整
5.4 仿真研究
5.4.1 单障碍物条件下等效臂杆优化避障规划仿真
5.4.2 多障碍物条件下臂型角避障规划仿真
5.5 本章小结
第6章 绳索驱动超冗余机器人动力学控制
6.1 引言
6.2 超冗余机器人特点
6.2.1 超冗余机器人质量属性
6.2.2 超冗余机器人关节构型
6.3 基于动力学前馈的PD控制原理
6.4 控制系统模块设计
6.4.1 电机控制模块
6.4.2 前馈补偿模块
6.4.3 逆运动学模块
6.4.4 运动学转换模块
6.4.5 执行器模块
6.5 动力学控制仿真及实验
6.5.1 单万向节运动仿真
6.5.2 超冗余机器人控制仿真
6.5.3 超冗余机器人控制实验
6.6 本章小结
第7章 超冗余机器人狭小空间作业的仿真及实验
7.1 引言
7.2 超冗余机器人仿真系统
7.2.1 仿真系统架构
7.2.2 仿真系统模块介绍
7.3 超冗余机器人样机实验
7.3.1 超冗余机器人实验介绍
7.3.2 超冗余机器人位置标定及精度测量实验
7.3.3 基于分段几何法的狭小管道穿越实验
7.3.4 基于改进模式函数法桁架避障穿越实验
7.3.5 实验数据分析
7.4 本章小结
结 论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限
致 谢
个人简历
