机器人离线轨迹规划的图形仿真的研究

本文研究在IBM-PC微机上进行机器人离线轨迹规划的图形仿真系统。该系统可用于机器人运动学,动力学和轨迹规划的分析,并能产生机械手和广义物体组成的环境物的三维几何模型。系统以交互方式工作。在微机的CRT上,机械手连杆的运动具有动态效果,基于MINIMAX准则,我们提出了一种用于轨迹规划的动力学性能指标。根据该指标所进行的轨迹规划可以获得最小的关节驱动力矩。文中给出了PUMA560和STANFORD机械手的仿真结果。     

机器人离线编程中的机器人语言界面

本文讨论了机器人离线编程系统HOLPS中的机器人语言人机界面.该机器人语言(HOLPS语言)具有VAL语言的基本功能,允许用户选择多种轨迹规划算法,提供机器人运动学正反解自动生成功能,具有静止编程动态运动功能.HOLPS语言界面采用下拉式菜单和弹出式窗口管理,除以键盘为主进行操作外并配有鼠标器操作,对机器人程序主要以解释方式执行.     

基于距离函数的3种夹具定位分析方法的比较

建立了点-面、面-面有向距离函数的一阶、二阶微分表达式的统一理论模型.在此理论模型的基础上提出了线性方法(基于点面距离函数一阶微分性质)、单边二次方法(基于点-面距离函数一、二阶微分性质)和双边二次方法(面-面距离函数一、二阶微分性质)的3种夹具定位分析方法,进而分析了定位元和工件的局部曲率对夹具定位精度的影响.仿真试验表明:当定位元的曲率半径相对于工件的曲率半径较小时,3种分析方法的精度相当;但当定位元的曲率半径相对于工件的曲率半径较大时,线性方法、单边二次方法不能跟踪理论值的变化,而双边二次方法却能很好地跟踪理论值的变化,表明了双边二次模型的高精度特性.     

一种改进的螺旋边三角剖分算法

提出了一种改进的螺旋边三角剖分算法.本算法引用“自然邻近点集”的概念,以螺旋边三角剖分算法的边界环为基础向外生长三角形,以包围盒算法搜索边界点的邻近点集,估计边界点的法向量,将边界点及其邻近点集投影到切平面上并进行局部二维Delaunay三角剖分,从而确定边界点的自然邻近点集,最后将自然邻近点集以适当的方式添加到边界环上.这样,既避免了拼接问题又能搜索到自然邻近点集,三角剖分后的网格基本上接近最优Delaunay网格.实验结果表明,本算法能高效、稳定地重构出散乱数据点的三角网格.     

基于隐含边界描述的连续体拓扑优化

基于隐含边界描述的水平集方程推动几何边界,结合形状导数、拓扑导数等工具,实现了柔性目标函数的连续体结构拓扑优化设计.进一步通过引入Von Mises应力作为产生新拓扑结构的策略,给出了单独使用Von Mises应力开孔的算例.算例结果表明,基于隐含边界描述的连续体拓扑优化设计方法,它具有独特的处理拓扑变化能力及消除拓扑优化结果对网格和初始拓扑结构猜测的依赖性.这一类方法具有优秀的高维设计拓展能力,在工程实际和多材料设计等方面具有很好的应用前景.     

SE（3）群上Newmark格式几何积分及其应用

常微分方程时间积分的Lie群方法是近年来学术研究的热点问题,但这些方法一般都针对任意的抽象Lie群,几何上不直观．机器人操作臂刚体运动可以用特殊欧氏群SE（3）来描述．SE（3）群是一个典型Lie群．因此,机器人动力学仿真问题就是Lie群SE（3）上的数值积分问题．文中将R^3上经典数值积分Newmark法推广到特殊欧氏群SE（3）上,运用Lie群理论得到New-mark积分在SE（3）上的数学表达．利用刚体运动的几何特点,给出了SE（3）群上Newmark格式积分的直观的几何解释．为了说明该方法的应用,推导出一般开链多体系统Newmark格式几何积分的具体积分步骤．文中提出的方法避免了Euler角参数化带来的内在的奇异性,而且由于利用了SE（3）底层的流形结构,该方法避免了四元素法采用四个参数带来的额外的计算量．数值计算结果表明该方法是有效的．     

冗余度机器人灵活性的控制

本文研究冗余度机器人没有障碍物存在时的轨迹规划,提出了在Chebyshev意义下,用以改善灵活性的控制算法。控制算法利用连杆间的自身运动,即利用冗余空间产生出满足终端运动要求的、较低关节速度的机器人形态,灵活性的控制可通过线性规划方法求解。平面三连杆和四连杆机械手的仿真结果,证明了本文所提出的控制算法的有效性。     

圆盘振动的主动控制

应用非接触式的电磁作动器，采用模拟器件设计了一整套圆盘横向振动的主动控制系统，并对圆盘进行了振动主动控制实验．其特点是能发出大的控制力、非接触传感，其中功率放大电路具有响应从直流到交流信号很宽频率的响应范围．该系统结构简单，具有较好的控制效果．     

冗余度机器人的障碍物躲避

给定机械手的初始形态和终端所希望的轨迹以及在工作空间内的障碍物,本文研究冗余度机器人无碰撞运动的规划问题,提出了基于J函数障碍物躲避的算法.关节坐标空间的安全轨迹的计算可通过障碍物躲避的性能指标而得到.由于J函数的计算仅与一些极点有关,计算量小,便于实时控制.仿真结果证明了所提出的算法的有效性.