冗余度机器人

摘要： 提出了驱动集中布置概念冗余度机器人的结构设计方法,根据机器人逆运动学提出了基于加权M-P伪逆的预设空间降维法,并对加权矩阵进行了数值分析,通过改变加权矩阵对角线上元素的值进而改变瞬时速度,来改变各个关节角度的摆动幅度。对平面4R冗余机器人进行了动力学分析,将总能量、总力矩和总时间作为优化目标,利用粒子群优化方法对这三个指标同时进行优化,得到冗余度机器人总性能最优时的运动结束时间。进行了样机试制,实验结果证明所提方法可行。

摘要： 提出了基于变负载卡尔曼预测模糊自适应滑模控制算法(AFSMCK),该算法可实现冗余度机器人在变负载情况下的精确控制。该方法有效的解决了机器人因模型不确定以及末端变负载对机器人系统的影响,实现机器人的稳定控制。设计出一个基于迭代算法的卡尔曼预测控制器可精确预测变负载的大小。采用自适应模糊逻辑算法,逼近滑模控制器中的切换增益,消除滑模控制的抖动问题。根据李亚普洛夫理论设计了滑模控制律和自适应控制律,进一步保证了闭环系统的稳定性。提出的理论和控制方法通过仿真实验进一步得到了验证。

摘要： Because of the redundance of boom system of five-arm concrete pump truck and some drawback of the original particle swarm optimization (PSO)algorithm,an improved PSO algorithm is presented to solve the inverse kinematic problem of the redundant boom system. By the improved PSO algorithm the multi-objective trajectory planning of the redundant boom system that works in a workspace without obstacle and with obstacles is optimized, which consider different importance degree of the sub-goals respectively. By the simulation study and experiment study the optimal results verify the effectiveness of the improved PSO. At the same time the performance of the im-proved PSO is compared with that of the PSO,and the superiority is further demonstrated.%针对5臂混凝土泵车臂架系统的冗余和原始粒子群算法存在的不足,提出了一种可以求解冗余臂架系统逆动力学问题的粒子群改进算法.改进的粒子群算法,对冗余臂架系统在有障碍和无障碍空间两种工况下的工作轨迹进行了规划,并分别考虑了多个不同重要程度的子目标.通过数值仿真和实验研究,验证了改进的粒子群算法的有效性.最后,通过与传统粒子群算法比较,进一步验证了所提出的改进粒子群算法的优越性.

摘要： 针对冗余度机器人可能遇到的障碍影响机械臂末端运动的特殊避障问题,提出了一种基于虚拟推力的可实现主从任务转换的避障算法.通过引入两个随障碍与机械臂最小距离而变化的转换系数,实现末端轨迹跟踪和避障运动的任务转换,同时解决障碍影响机械臂末端和中间杆件运动的避障问题.通过对空间七自由度机器人的仿真实验对算法进行验证,结果显示机械臂成功避障,关节曲线平稳连续,算法效果明显.

摘要： 对于冗余自由度机器人而言,在给定的机械臂末端位姿时,关节空间可以有多个位形与之对应,正因为这样的多解性和不确定性,增加了冗余自由度的逆运动学研究的难度,需要一种有效的分析手段进行研究.为此,以SCHUNK 7-DOF机械臂为研究对象,提出了一种采用SolidWorks/Motion模块的虚拟仿真实现方案,分析了作为控制关节电机驱动的STEP函数的数学特性,将笛卡尔空间的运动学轨迹规划问题转换为机械臂各关节驱动的STEP函数表达,并将轨迹规划算法应用在虚拟仿真系统中,规划了空间直线路径,利用机械臂冗余的自由度实现运动轨迹避障优化.通过仿真分析,验证了虚拟仿真实现方案的可行性,为冗余度机器人运动规划问题研究提供了一种有效的分析手段.

摘要： 针对3C产品高速装配领域,以平面3R冗余度机器人为研究对象,提出了一种驱动单元集中布置的传动方案,保证了机器人的快速性和稳定性.在SolidWorks环境下,对平面3R冗余度机器人进行了三维模型设计,并联合Matlab软件中的SimMechanical插件完成机器人动力学建模及分析.采用D-H方法建立平面3R冗余度机器人运动学模型,基于此模型提出了一种针对冗余度机器人的避障路径规划算法,利用冗余运动链的自运动在零空间实现障碍回避.通过对平面3R冗余度机器人的仿真实验验证算法的有效性.

摘要： 针对传统基于梯度投影法的避障算法只进行关节空间局部调整,无法实现冗余度机器人末端躲避障碍物的不足,提出一种改进的避障算法.借助人工势场思想,实时地规划出冗余度机器人末端的避障路径.同时以最短距离为指标,进行关节空间自运动调整.末端避障和关节自运动调整相结合,实现全局范围避障.最短距离计算采用解析方法,避免最短距离垂足落在杆件延长线上的问题.在MATLAB软件中进行了冗余度机器人避障仿真,规划用时1.73 s,证明改进后避障算法的有效性和高效性,并且能实现目标追踪过程中的动态避障.

摘要： The initial configuration has a great influence in the joint trajectory planning for redundant manip-ulators. A method of the manipulability optimization for redundant manipulators based on the optimal Initial configuration is proposed. It can improve the manipulability during the initial stage of the task that putting the configuration with the highest manipulability as the initial configuration in the joint trajectory planning. The result of the simulation shows that the method of the manipulability optimization for redundant manipula-tors based on the optimal Initial configuration can avoid the adjustment process during initial period, and it can improve the manipulability during the initial stage of the task and make manipulators be in the configura-tion with high dexterity.%冗余度机器人的初始位形对关节轨迹规划有很大影响。提出了一种基于最优初始位形的机器人可操作度优化方法，在以可操作度为性能指标对机器人的关节轨迹进行规划时，如果以优化出的可操作度最优的位形为初始位形，就可以提高执行任务初期的可操作度。算例仿真结果表明，这种基于最优初始位形的机器人可操作度优化方法可以提高机器人在执行任务开始时的可操作度，免去初期的调整过程，使其在整个运动过程中一直处于灵活性很高的位形。

摘要： 当考虑到能量的消耗,用方向可操作度作为性能指标所优化出的位形不是灵活性最好的位形.在同一能量约束标准下,提出了能量约束方向可操作度对机器人在任务方向上的灵活性进行评价.算例仿真证明,当考虑到能量的消耗时,用能量约束方向可操作度作为目标函数所优化出的位形在任务方向上的灵活性最好.以这个指标为性能指标对机器人的关节轨迹进行规划时,可以改善机器人的操作位形,提高机器人在任务方向上的灵活性.

摘要： For the redundant robot, the choice of the initial states is very important. Taking the manipulability as the performance index, the mathematical programming model to choose the initial configuration of redundant robots was presented in this paper, which can choose the initial configuration that the flexibility is optimal instead of the singularity. The result of the simulation example show that the flexibility of the initial configuration chosen by this mathematical programming model is optimal.%冗余度机器人的初始位形的选择是很重要的。文章以可操作度为性能指标，给出了数学规划模型来选择机器人最优初始位形，使机器人避免奇异的初始位形，让其处于灵活性最优的位形。算例仿真结果表明，用文章中数学规划模型优选出的机器人位形是灵活性最好的位形。

摘要： 本文在一般冗余度机器人结构的基础上添加进局部自由度,构造了一种新型结构的冗余度机器人.这种机器人的特点就是:能够实现运动学与动力学性能的同时优化,克服了以往冗余度机器人运动学与动力学不能同时优化的缺点,且算法简单.rn 并用仿真例题验证了该结论的正确性.

摘要： 首先,提出了退化条件数和容玮错空间影响因子两个容错性能指标,前者反映了某一故障时刻退化机器人的操作能力,而后者反映了该故障时刻退化机器人相对工作空间的大小,它们可分别用来衡量机器人在故障时刻和故障后的容错操作能力;然后,基于这两个指标,提出了冗余度机器人结构参数的最优设计方法,该方法可以用来确定使机器人具有最佳容错操作性能的臂长参数;最后,利用平面3R机器人的仿真实例证明了其有效性.

摘要： 本文分析了容错操作中冗余度机器人在执行末端任务过程的任意时刻,某个关节发生故障并被锁定后,改变不同的参数导致其对应容错空间的变化情况;并以平面3R机械臂为实例进行了仿真研究.结果表明,操作性能指标、末端起始点位置、关节起始位形角、末端轨迹以及寻优步长等都会影响到容错空间的形状.

摘要： 冗余度机器人由于具有冗余自由度,能较好的实现避奇异、避障碍物、避关节范围越限等性能,使得该类机器人的操作性和灵活性得到了提高.以梯度投影法为基础,采用线性加权法,研究冗余度机器人的多指标融合优化问题,最后给出了仿真结果.

摘要： 本文对作者们自行研制的YJP-1型双臂冗余度机器人单机械臂的运动学进行了分析.推出其运动学方程.

摘要： 研究了基于位置的冗余度机器人逆运动学问题的解法。利用关节空间的势场函数作为性能指标，采用最整下降法来搜索最优化参数。并以一个８自由度冗余度机器人为例，分析了其运动学及逆运动学问题。

摘要： 该文研究了冗余度机器人回避窗口障碍问题，讨论了回避障碍的Ｚｇｈａｌ方法，改进的Ｚｇｈａｌ方法和ＭＤＬ方法。

摘要： 本文提出一种基于深度优先搜索和随机关节构型生成的主作业约束下的冗余自由度机器人的自运动避障规划方法.利用机器人自运动特性,给出关节构型随机生成算法,用于求取给定作业位姿点对应的若干随机关节构型,进一步结合提出的深度优先搜索策略,可由起始点开始逐一从作业位姿点的随机关节构型中选取出一个无碰的关节构型,进而形成一条无碰关节轨迹.以7自由度焊接机器人MOTOMAN VA1400为例进行仿真研究.研究结果表明:该方法可以有效实现机器人的自运动避障规划.

摘要： 雅可比矩阵在机器人的运动学及实时控制中具有重要地位,因此,机器人雅可比矩阵快速、准确的建立显得尤为重要.本文运用一种新的求解机器人雅可比矩阵的方法,建立了作者们自行研制的YJP-1型冗余度机械人的雅可比矩阵,实际结果表明,这种方法具有运算最小、准确的特点.雅可比矩阵的建立为YJP-1型机器人的运动规划和实时控制打下基础.

摘要： 空间机器人大多为冗余度的，冗余度机器人关节数目增多，操作精度降低，常用的ＰＩＤ控制方法已不能满足现代化工业技术对机器人的精度要求，该文基于自适应控制理论，给出了一种冗余度机器人的参考模型动力学优化控制方法，实现了把对不确定性机器人系统的优化转化为对确定性系统的优化，并保证了自适应控制方法的全局一致稳定性，从而对于真实系统构成了一种次优化方法，使问题得到大大简化，仿真结果证明了其有效性。

摘要： 本发明属于机器人技术领域，旨在解决现有的机器人关节难以实现灵活柔顺的力/位置混合控制的问题，具体涉及一种高冗余度柔顺机器人关节、机器人、关节结构；其中，关节包括关节壳体以及装设于关节壳体的电机组件、减速器组件、负载轴组件；负载轴组件包括负载轴和负载轴末端滑轮；电机组件包括M个电机，减速器组件包括M个减速器末端滑轮和N个减速器，减速器末端滑轮通过减速器与电机连接或者减速器末端滑轮与电机连接；减速器末端滑轮与负载轴末端滑轮通过柔索组件传动连接；本发明通过多台不同的电机与减速器组合，在柔索滑轮机构的串联下与负载相连，仅仅依靠多台电机之间的补偿以及对于关节滞后特性的利用，有效实现柔顺的力/位置控制。

摘要： 本发明专利公开了一种携带冗余度机械臂的多旋翼飞行机器人整机系统设计方法，包括步骤：1）将飞行机器人整机系统分解为飞行机器人实体下位机和PC电脑地面站；2）分别设计飞行机器人实体下位机以及PC电脑地面站；3）设计多旋翼飞行器；4）设计飞行器控制集成电路模块；5）设计系统微处理器电路程序；6）设计冗余度机械臂；7）设计冗余度机械臂控制集成电路模块；8）设计机械臂微处理器电路程序；9）整合完成携带冗余度机械臂的多旋翼飞行机器人整机系统设计。本发明飞行机器人具有六自由度空间移动飞行能力，多旋翼灵活结构实现方向控制的简便及操作简单，同时冗余度机械臂的多自由度的优点使其具有协调精准地执行复杂任务的功能。

摘要： 本发明公开了一种超冗余度蛇形机器人的驱动装置，其特征在于，包括结构框架和n组驱动组件，n大于8；驱动组件包括彼此连接的驱动电机和传动装置；n组驱动组件围绕结构框架的中轴线分成内外两层布置，位于内层的各组驱动组件分别到中轴线的距离均相等，位于外层的各组驱动组件分别到中轴线的距离均相等，且内层的驱动组件和外层的驱动组件在周向上交错布置。进一步地，n等于36；其中，内层12组驱动组件和外层24组驱动组件。本发明的驱动电机和传动装置均采用内外双层排布的结构方式，极大缩小了在同等负载、同等关节数的情况下驱动装置的外形尺寸，对蛇形机器人驱动装置的小型化具有重要意义。

摘要： 本发明属于机器人技术领域，旨在解决现有的机器人关节难以实现灵活柔顺的力/位置混合控制的问题，具体涉及一种高冗余度柔顺机器人关节、机器人、关节结构；其中，关节包括关节壳体以及装设于关节壳体的电机组件、减速器组件、负载轴组件；负载轴组件包括负载轴和负载轴末端滑轮；电机组件包括M个电机，减速器组件包括M个减速器末端滑轮和N个减速器，减速器末端滑轮通过减速器与电机连接或者减速器末端滑轮与电机连接；减速器末端滑轮与负载轴末端滑轮通过柔索组件传动连接；本发明通过多台不同的电机与减速器组合，在柔索滑轮机构的串联下与负载相连，仅仅依靠多台电机之间的补偿以及对于关节滞后特性的利用，有效实现柔顺的力/位置控制。

摘要： 本发明属于机器人加工技术领域，提出了一种刚度约束的机器人铣削加工刀轴矢量和冗余度集成规划方法。基于机器人运动学及刚度性能指标，以刀轴矢量和冗余角为变量，沿既定刀具路径构造刚度空间；引入刚度阈值对所得刚度空间进行筛查，获得沿既定刀具路径的可行刚度空间；依据机器人各关节的运动特性，给出误差可控的机器人关节运动光顺算法；建立刚度约束的刀轴矢量和冗余度集成规划模型，并辅之以计算高效的轮换迭代求解策略，获取各离散点处的最优刀轴矢量和冗余角。相比于传统的顺序规划方法，本发明方法不仅能够大幅提高机器人的刚度，保证关节运动的光顺性，还能避免关节光顺造成的加工误差，可实现复杂曲面零件的机器人高质高效加工。

摘要： 本发明公开了一种冗余度机械臂位姿控制方法、系统及机器人，方法包括如下步骤：步骤一：规划冗余机械臂执行器末端位姿；步骤二：提出一种位姿控制的约束优化方案；步骤三：将步骤二的约束优化方案转化为二次规划QP问题；步骤四：基于maxQ函数，设计新的零化神经网络ZNN模型作为QP问题求解器；步骤五：驱动机械臂运动到达指定位姿。本发明针对冗余度机械臂提出一种新的位姿控制的约束优化方案和一种新的ZNN求解器。所设计的ZNN求解器是一种全新的神经网络算法，其可处理冗余度机械臂的位姿控制问题，同时实现关节运动的优化控制。本发明相比其他方法而言，无需训练和迭代计算，求解精度高，还可通过选择合适的激活函数，保障本方法良好的抗噪性能。

摘要： 本发明属于煤矿井下运输机器人设计制造技术领域，公开了一种煤矿无轨辅助运输机器人高冗余度多级安全保护装置，包括：状态监测保护系统：包括本安型保护主机和多个本安型状态监测传感器，所述本安型保护主机用于根据所述状态监测传感器得到辅助运输机器人的运行状态参数，并根据运行参数分级下达安全指令给整机控制器；防碰撞实时监控系统：包括防爆毫米波雷达组和激光测距探头组，用于监控辅助运输机器人与巷道壁和障碍物的距离数据，并发送给整机控制器；感知融合预警系统：包括激光雷达、深度相机和高性能图形处理器，整机控制器用于执行分级响应动作。本发明提高了煤矿井下辅助运输机器人的运行安全性，可以广泛应用于煤矿运输领域。

摘要： 本申请涉及一种冗余度机器人的关节加速度规划方法、装置、设备及介质，其中方法包括：从二次规划函数库中获取优化指标对应的优化目标函数、关节加速度不等式约束函数和关节加速度等式约束函数，优化目标函数是基于优化指标的上下限和欧式距离算法得到的目标函数；根据第k+1时刻的末端笛卡尔空间速度、第k时刻的各个关节参数集及采样周期、优化目标函数、关节加速度不等式约束函数和关节加速度等式约束函数，对各个目标关节在第k时刻的关节加速度进行二次型优化求解，得到关节加速度规划结果。避免了在处理冗余关节时需要非常复杂的逻辑处理和分类计算，提高了控制规划效率，提高了控制规划结果的准确性。

摘要： 一种绳驱动超冗余度机器人的驱动机构，包括驱动装置、导向装置、张力调整装置、张紧装置、末端执行器和控制系统。所述驱动装置由驱动箱体、驱动轮、驱动轮轴、减速电机、驱动绳、张力调整电机构成。所述导向装置由导向轮和导向轮轴构成。所述张力调整装置由滑块、导轨、张力底板、传感器、张力调整轮、张力调整轮轴和张力调整电机构成。所述张紧装置由张紧轮、张紧轮轴、夹板和螺纹杆构成。本发明实现了绳驱动超冗余度机器人的驱动装置小型化设计，结构占用空间较小，末端执行器的刚度可调功能以及实时检测绳张力的功能。

摘要： 本申请涉及一种冗余度机器人的关节加速度规划方法、装置、设备及介质，其中方法包括：从二次规划函数库中获取优化指标对应的优化目标函数、关节加速度不等式约束函数和关节加速度等式约束函数，优化目标函数是基于优化指标的上下限和欧式距离算法得到的目标函数；根据第k+1时刻的末端笛卡尔空间速度、第k时刻的各个关节参数集及采样周期、优化目标函数、关节加速度不等式约束函数和关节加速度等式约束函数，对各个目标关节在第k时刻的关节加速度进行二次型优化求解，得到关节加速度规划结果。避免了在处理冗余关节时需要非常复杂的逻辑处理和分类计算，提高了控制规划效率，提高了控制规划结果的准确性。