基于ADAMS的安全阀自动上料机械手运动学研究

针对目前安全阀离线校验阀体上料时，存在的效率低、空间要求高等问题，课题组提出了一种安全阀自动上料机械手，并根据安全阀离线校验的工况需求，在SolidWorks软件中建立了该机械手的三维模型。为了更好地制定运动控制方案及制造物理样机，课题组对该机械手进行运动学研究：采用D H法建立了机械手的运动学方程，并基于ADAMS软件对机械手整体上料过程进行了运动学仿真分析，得到了机械手在上料过程中的位移、速度和加速度等运动特性曲线。研究结果表明：所有运动特性曲线变化平稳，无突变现象，验证了该自动上料机械手物理样机制造的可行性，提高了安全阀离线校验效率。     

基于粒子群优化算法的上下料机械手加工空间优化

针对CNC车床上下料装置在狭小的加工空间进行自动上下料时可能出现的干涉和碰撞等情况，课题组通过粒子群算法(PSO)结合正逆运动学求解，对机械手的运动空间和各关节的运动变量进行优化设计。在已知加工起始点和终止点的情况下，在世界坐标系将各关节的移动量作为自变量，通过粒子群的不断迭代寻优，在设定的边界条件下得到优化结果，并结合蒙特卡洛法进行可视化。本研究能够直观得到机械手的最大移动空间，可将机械手在限制范围内的可移动空间最大化。     

基于GRN模型精密机械手末端映射关系

针对相邻关节误差对机器人末端的精度影响等问题,鉴于生物细胞自组织GRN模型的运行机理,提出基于GRN模型机械手精度的映射关系,研究机械手运动学模型和GRN模型的结构特性,分析机械手相邻关节误差的累积与GRN模型中细胞间的作用特点,求解基于GRN模型机械手相邻关节影响的误差模型,考虑在几何因素的影响下,以3R机器人为研究对象,建立求解机械手末端位姿的误差值,采用基于自适应粒子群算法优化的PID神经元模型对其进行误差优化,获取粒子群算法的进化过程和PID神经元控制器的控制曲线。仿真表明:基于GRN模型重载机械手相邻关节误差模型的有效性与合理性得到了验证,且机械手相邻关节引起的末端误差得到了有效控制。     

遥控智能机器人双臂主机械手研制

介绍一种空间遥控智能机器人双臂主机械手的研制,重点讨论两个问题:一是如何高精度地在本地测量操作者手部的运动参数,并将其实时地传输给远在异地的从机械手;二是如何把从机械手在异地与环境的作用力高保真地传递给本地的操作者,使之获得如临其境的力觉临场感。不仅有效地提高了主机械手的位置精度,而且剔除了非线性因素对力矩计算的动态干扰,简化了运动学和动力学正逆实时解算的工作量,保证了其高保真的力觉性能。     

灵巧机械手变负载误差控制与优化

鉴于变负载对灵巧机械手精度影响的问题,基于D-H参数连杆坐标系,建立灵巧机械手系统的运动学模型,求解灵巧机械手末端位置的运动学方程,研究关节在轨迹规划前提下的位置及速度曲线,分析变负载对机械手末端精度的影响,求解变负载对灵巧机械手末端精度的误差模型,在变负载对末端精度及速度的影响下得出灵巧机械手在变负载作用下的误差曲线,通过基于粒子群算法的PID控制器对其进行误差优化。仿真结果表明:基于粒子群的PID控制器对变负载引起的误差进行优化补偿,为灵巧机械手变负载的进一步研究提供了理论基础和依据。     

一种双臂打磨机械手设计

针对人工除锈这一问题,结合人体双臂协调特性,基于作业需求及相关参数要求,设计了一种仿人双臂机械手,其主要包括大臂、小臂和手部等主要组成部分,通过电机和气压驱动可实现铁皮打磨的规定动作,如侧摆、升降、旋转等主要动作。求解了机械臂的作业流程,基于D-H算法求解双臂机械手的运动学方程。对机械手的控制系统进行设计,求解西门子PLC的I/O分配表及梯形图,并对其控制系统进行仿真,取得了理想的效果,为双臂机械手的设计提供了参考。     

考虑5指差异化的外骨骼康复机械手结构设计

针对传统外骨骼康复机械手结构臃肿、适配性低的问题，课题组设计了一款考虑人手5指差异化的连杆滑槽式外骨骼康复机械手。课题组根据人手生物学特征设计了单根手指的结构，并通过分析各关节间的运动关系，构建了单根手指的数学模型；以机械手指关节和人手指关节的旋转中心在运动过程中始终保持重合，及人手运动特性为约束，把机械手指各杆长之和最短作为优化目标，设计了求解该模型的粒子群算法，得到满足康复训练需求且结构紧凑的手指尺寸最优解；在单指优化的基础上改变近端指节长度，保持各手指运动特性不变前提下做出5指差异化设计，经过多次算例计算后得到5指尺寸最优解；最后根据优化结果构建了样机模型，并对模型进行运动学仿真。仿真结果表明：设计的外骨骼机械手指的运动参数符合设计要求，指间运动轨迹特征符合人手运动规律。该机械手满足康复训练要求。     

四套色印花机上下杯机构的研制

基于CAD和Pro/E软件设计一套控制印花机上下杯机构的机械手机构。机械手由传动部件、机身、臂部、手部等组成,通过对机械手的动作、功能和建模分析,建立机械手的运动学和动力学方程,进行精确求解。利用液压传动,实现机械手的自动控制过程。     

冗余度机器人的运动规划碰撞算法

在考虑了操作机的关节极限、自碰撞和静态障碍物的情况下,从给定的初始位形出发,发现一条到末端效应器目标位置和姿态的相连可到达路径。方法给出了机器人操作机点到点逆运动学问题求解算法,利用碰撞算法实现了冗余度机器人运动规划,仿真验证了该方法的有效性,并表明了该方法具有较大的实用价值。     

应用改进蚁群算法的月壤采样试验机构运动学优化

为了使探月工程采样封装模拟试验能得到更加准确的数据,需要对试验装置3-UPS/PU的控制非常精确,因此针对该机构提出了一种精度很高的运动学正解算法,将求解正解方程组转化为求解最小值问题,推导出可用于求解运动学正解的蚁群算法模型,并针对连续蚁群算法存在的缺陷进行了改进。运用该算法计算了3-UPS/PU的运动学正解,并同传统Newton-Raphson做了对比,证明该算法不受初值的影响,并且有良好的全局寻优能力和较高的精度,是一种具有高精度的能高速求解机构运动学正解的高效方法,对实验的顺利进行有一定的指导作用。     

服务机器人的双臂运动学仿真研究

目前服务机器人存在结构复杂、价格昂贵等问题，课题组设计了能满足日常服务的四自由度服务机器人的双臂。设计服务机器人双臂的主要结构：采用D H法建立各臂连杆的参考坐标系；求解了运动学的正逆解；利用MATLAB编程求解单臂的工作空间；利用MATLAB建立双臂运动仿真模型。空间轮廓运动仿真结果验证了正逆运动学求解的正确性。该双臂工作空间能满足日常服务需求。     

基于自适应目标偏置系数的机械臂路径规划算法

针对快速搜索随机树（RRT）算法因其随机特性导致的运行时间过长和计算结果往往不是最优解的问题，在RRT算法及其改进算法的基础上，课题组提出了一种基于自适应目标偏置系数的机械臂路径规划算法，并将该算法应用到医疗设备无影灯的使用中。首先，用D H参数法对6自由度机械臂进行运动学描述和正运动学求解，得到末端的运动状态和位姿；然后，综合RRT算法及其改进算法的优点拓展新节点和重置父节点，并引入自适应目标偏置系数,再对路径作剪枝后处理。对比实验结果显示：该方法在保证算法搜索效率的基础上，有效地提高了路径质量。基于ROS的仿真平台验证了该方法具有实用性和可行性。     

XY-3-RPS混联机器人设计和运动学仿真

为实现人工骨关节表面抛光的自动化,课题组充分利用串并联机构之间的机构特性优势互补的特点,设计了一种XY 3 RPS混联人工骨关节抛光机器人,该混联机器人具有5个自由度。笔者搜索了并联机构和混联机构的工作空间;对比分析了基于正逆运动学的支链位置变化曲线;在并联机构欧拉角表示法及运动学理论的基础上建立了混联机构运动学数学模型,并利用MATLAB及ADAMS进行仿真验证。结果表明机构正逆运动学曲线吻合,运动稳定。该混联机构完全满足抛光人工骨关节表面的运动及工作范围要求。     

r-循环矩阵求逆和广义逆的Euclid算法

利用多项式的Euclid算法给出了非奇异的r-循环矩阵求逆矩阵的一个新算法,该算法同时推广到用于求奇异r-循环矩阵的群逆和Moore-Penrose逆。最后给出了应用该算法的数值例子。     

基于广义逆的无谱逆反卷积算法

在时域循环卷积运算实现反卷积方法的基础上,基于广义逆的概念提出了一种改进算法,该算法不仅可以有效地避开无谱逆问题,而且运算量增加较少,易于编程实现。     

基于联想记忆神经网络的控制方法

提出了一种新型联想记忆神经网络结构和学习算法,通过反馈通道将网络输出反馈至输入层,并在通道中引入联想记忆因子,提高了X寸非线性系统的辨识能力,能够简单有效的建立起电阻炉的数学模型。采用具有逆辨识结构的神经网络控制方法对电阻炉进行实际控制,逆控制器的参数通过神经网络逆辨识模型得到,神经网络采用3层2—8—1结构形式。与常规PID控制相比较表明,此方法对大滞后非线性系统具有良好的控制效果和较强的抗干扰能力。     

关于两类循环矩阵求逆的一种快速算法

给出了r-循环矩阵和对称r-循环矩阵求逆的一种快速算法,当循环矩阵非奇异时,该算法求循环矩阵的逆;当r-循环矩阵奇异时,该算法求r-循环矩阵的群逆;当对称r-循环矩阵奇异时,该算法求对称r-循环矩阵的{1,2}—逆。     

两类循环矩阵求逆的一种算法

给出了两类循环矩阵求逆的一种算法,当循环矩阵非奇异时,该算法求循环矩阵的逆;当循环矩阵奇异时,该算法求循环矩阵的{1,2}一逆。     

GMM驱动镗杆镗削倒锥形销孑L闭环控制研究

针对GMM智能镗杆镗削异形销孔控制难度大的问题,以现有的控制系统硬件为基础,进行了DSP控制系统的 软件设计,包括A/D采集、反馈检测算法和闭环控制算法的编程实现。并在此基础上开展了控制系统整体性能的测试 实验,分别采用开环逆模型补偿控制、普通PID控制和前馈逆补偿PID控制3种控制方法对实际加工活塞销孔的刀具轨 迹进行了相应的轨迹跟踪实验。实验结果表明,对于低频加工轨迹,采用前馈逆模型补偿PID控制精度比开环逆模型补 偿控制精度要高,达到预期的技术指标。所建立的闭环控制系统具有很好的应用效果。     

一类爪形矩阵的逆特征值问题

讨论了一类爪形矩阵的逆特征值问题,给出了问题有解的充要条件,并且给出相应的算法,数值实例说明该算法是可行的.