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基于3-RRR并联机器人的轨迹算法与控制研究

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基于3-RRR并联机器人的轨迹算法与控制研究

作者：赖俊豪广州大学

学位级别：硕士

随着国内工业和经济的发展,并联机器人技术日益成熟。相比串联机器人负载轻、存在累积误差的缺陷,并联机器人因其高速加工、无累积误差、重负载等特性被广泛应用于生产线分拣、装配及车床等加工工况。国内对并联机器人的研究较晚,整体... 详细信息

随着国内工业和经济的发展,并联机器人技术日益成熟。相比串联机器人负载轻、存在累积误差的缺陷,并联机器人因其高速加工、无累积误差、重负载等特性被广泛应用于生产线分拣、装配及车床等加工工况。国内对并联机器人的研究较晚,整体技术尚未达到世界顶级水平,为缩小并联机器人与国外在工业领域上的差距,加强对国内并联机器人核心技术的研发显得尤为重要。轨迹规划作为并联机器人的底层算法,研究其原理及在控制系统上的实现对促进国内并联机器人的发展有着积极的意义。本课题以3-RRR平面并联机构为对象对其展开研究,论文主要开展内容如下:（1）运动学、动力学模型的建立。运用螺旋理论、几何杆长约束、拉格朗日方程等理论知识对3-RRR并联机器人的自由度、运动学及动力学模型进行了分析。（2）轨迹规划算法的研究。研究了常用的轨迹规划算法,在此基础上,设计了笛卡尔空间下的三次B样条轨迹算法,并对相邻曲线段间的圆弧和三次准均匀B样条过渡算法进行了研究。为简化硬件系统的轨迹插补运算,在七段S型加减速曲线的基础上设计了一种非对称五段S型加减速算法,该算法减小了程序的运算量、简化了速度规划策略,增强了算法的实时性。（3）加工路径规划算法研究。为减少机器人加工耗时、耗能问题,本文在轨迹规划和动力学分析基础上,提出一种基于关节空间角度变化加权和的数学模型。并设计了一种带有精英策略和信息挥发因子自适应调节函数的改进蚁群算法对加工路径进行优化,验证了算法的可行性。（4）3-RRR并联机器人硬件平台方案设计。采用DSP+CPLD为硬件平台方案搭建了3-RRR并联机器人的简易控制系统,并进行硬件电路及程序设计。其中DSP模块负责轨迹规划的粗插补运算,CPLD模块负责接收粗插补信号以完成细插补运算。（5）实验仿真验证。在MATLAB上编写了3-RRR并联机器人GUI仿真程序对轨迹算法进行仿真,验证了非对称五段S型加减速在实现轨迹速度平滑和加速度连续功能的有效性。最后对DSP和CPLD模块分别进行了硬件仿真实验,并对搭建的3-RRR并联机器人平台进行了点位测试,验证了硬件平台方案的有效性,为后续研究奠定基础。

关键词：并联机器人动力学轨迹规划路径规划运动控制器

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探索高速公路施工机械设备管理优化途径

黑龙江交通科技 2021年第5期44卷 264-265页

作者：赖俊豪贵州路桥集团有限公司贵州贵阳550001

现阶段伴随着我国的发展和建设,在现代化城市建设的过程中,越来越重视高速公路项目的建设进程。以此在建设的过程中,也一定程度上有效提升了建设的技术。在进行建设的过程中,为了能够有效的提升建设的质量,就需要重视起高速公路施工机... 详细信息

现阶段伴随着我国的发展和建设,在现代化城市建设的过程中,越来越重视高速公路项目的建设进程。以此在建设的过程中,也一定程度上有效提升了建设的技术。在进行建设的过程中,为了能够有效的提升建设的质量,就需要重视起高速公路施工机械设备的具体管理,在本文的研究过程中,就着重这方面的管理。

关键词：高速公路管理人员机械设备作业条件

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递归边缘保持型双目立体匹配算法研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2018年第5期42卷 831-835页

作者：帅然吕植勇刘昌伟赖俊豪武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063

通过对近年来的双目立体匹配算法的研究,从3D图像处理算法设计的实时性和精确性两个方面进行研究,提出了一种递归边缘保持性双目立体匹配算法,并将由此算法获取的视差图进行优化渲染得到3D图像.通过仿真实验验证了算法的有效性.该图像... 详细信息

通过对近年来的双目立体匹配算法的研究,从3D图像处理算法设计的实时性和精确性两个方面进行研究,提出了一种递归边缘保持性双目立体匹配算法,并将由此算法获取的视差图进行优化渲染得到3D图像.通过仿真实验验证了算法的有效性.该图像处理算法的误码率能够与先进的局部双目匹配算法相媲美,平均误码率在5.6%,而且该算法中只运用了加法、乘法等简单运算,在计算复杂度上占有优势,因此在实时性上也表现良好.

关键词：图像处理双目立体匹配算法实时性精确性误码率

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机器学习在风险交易预测中的应用

电子技术与软件工程 2021年第13期 195-196页

作者：赖俊豪李俊安华南农业大学电子工程学院(人工智能学院) 广州省广东市510642

本文针对如何在网络交易中防范风险交易的问题,提出了一种风险交易的识别检测策略。该策略首先采用梯度提升决策树算法对数据参数进行特征选择,筛选出具有较强相关性的参数,并通过逻辑回归算法搭建风险交易的预警模型。最后,采用一组真... 详细信息

本文针对如何在网络交易中防范风险交易的问题,提出了一种风险交易的识别检测策略。该策略首先采用梯度提升决策树算法对数据参数进行特征选择,筛选出具有较强相关性的参数,并通过逻辑回归算法搭建风险交易的预警模型。最后,采用一组真实的网络交易数据集对所提出的方法进行了实验。结果表明该策略所建立的模型能成功识别风险交易。

关键词：机器学习特征选择逻辑回归算法

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焊锡机器人关节空间最优路径规划方法研究

机械科学与技术 2022年第8期41卷 1205-1210页

作者：赖俊豪朱大昌朱厚耀曾俊海杨家谋杜宝林广州大学机械与电气工程学院广州510006

为减少焊接机器人点焊工况中的耗时、耗能,提出一种基于关节空间的最优路径规划方法。首先,对3⁃RRR并联焊锡机模型进行分析,通过几何法建立该并联焊锡机的运动学模型。其次,建立基于关节空间角度加权和的路径规划数学模型,并设计一种带... 详细信息

为减少焊接机器人点焊工况中的耗时、耗能,提出一种基于关节空间的最优路径规划方法。首先,对3⁃RRR并联焊锡机模型进行分析,通过几何法建立该并联焊锡机的运动学模型。其次,建立基于关节空间角度加权和的路径规划数学模型,并设计一种带有精英策略和信息挥发因子自适应调节函数的改进蚁群算法对该模型进行优化。最后,针对3⁃RRR并联焊锡机的焊锡工况,使用所改进蚁群算法对该焊锡机的关节空间角度加权和最优路径进行规划。仿真数据表明,与传统的笛卡尔空间下的最优路径规划相比,基于关节空间角度加权和数学模型的最优路径规划缩短了关节总的角度变化值,能实现焊锡机器人的快速焊锡作业,对提高传统焊接机器人的加工效率和减少机器人能量损耗具有一定的参考价值。

关键词：并联焊锡机关节空间路径规划方法改进蚁群算法

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可装配式空间三平移柔顺机构拓扑构型研究

机械设计 2020年第8期37卷 41-49页

作者：赖俊豪朱大昌占旺虎杨家谋钟云广州大学机械与电气工程学院广东广州510006

针对空间柔顺机构拓扑构型难以加工或加工成本过高的问题,提出一种可装配式空间柔顺拓扑设计方法。通过对空间3-PUU型并联机构运动学分析,得到其微分雅可比矩阵,建立空间三平移柔顺机构拓扑构型同构映射矩阵。采用同构映射矩阵与SIMP(So... 详细信息

针对空间柔顺机构拓扑构型难以加工或加工成本过高的问题,提出一种可装配式空间柔顺拓扑设计方法。通过对空间3-PUU型并联机构运动学分析,得到其微分雅可比矩阵,建立空间三平移柔顺机构拓扑构型同构映射矩阵。采用同构映射矩阵与SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)插值模型相结合的拓扑优化方法,建立空间三平移柔顺机构拓扑模型并求解。通过对拓扑构型二次建模与静力学仿真对比分析,实时修正拓扑优化参数,采用3D打印实体模型进行相关试验分析。试验结果表明:文中所设计的空间三平移柔顺机构与3-PUU型并联机构具有同构性,为该类型柔顺机构精确建模与应用提供切实可行的途径。

关键词：拓扑优化微分矢量同构映射 SIMP 可装配式拓扑构型

基于运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计

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组合机床与自动化加工技术 2020年第5期 1-4,8页

作者：朱大昌占旺虎贺香华赖俊豪杨家谋广州大学机械与电气工程学院广州510006

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输... 详细信息

针对传统平面定位平台拓扑优化设计过程中无法预先了解输入输出位移映射矩阵的问题,基于固体各向同性材料惩罚法,采用遗传算法优化得到具有最大运动空间时的平面并联机构雅克比矩阵作为平面定位平台输入输出期望位移映射矩阵,在相同输入条件下,建立以机构实际运动与期望运动间误差最小为目标函数和以机构体积为约束函数的平面定位平台拓扑优化模型并求解。通过3D打印方式得到实验样品,实验与仿真分析表明:采用运动误差约束的平面定位平台拓扑优化设计方法,在一定偏差范围能够得到输入输出位移映射矩阵与给定期望映射矩阵相一致的平面定位平台,表明该方法对平面定位平台设计具备有效性,为其后续研究提供基础。

关键词：平面定位平台拓扑优化映射矩阵并联原型机构

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对Poission公式的研究以及拓展

大学数学 2020年第6期36卷 101-110页

作者：朱章根杨家谋赖俊豪广州大学机械与电气工程学院广州510006

第一类曲面积分是微积分中的一个重要内容,而Poission公式是将第一类曲面积分化为积分的工具.可见对其研究具有重要的意义.研究泊松公式,给出了三种微积分学中的基本证明方法.继而采用一般重积分的计算方法,直接将Poission公式拓展到n... 详细信息

第一类曲面积分是微积分中的一个重要内容,而Poission公式是将第一类曲面积分化为积分的工具.可见对其研究具有重要的意义.研究泊松公式,给出了三种微积分学中的基本证明方法.继而采用一般重积分的计算方法,直接将Poission公式拓展到n维曲面的一般形式.

关键词： Poission公式曲面积分超曲面

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6-UCU并联平台的运动学建模与仿真分析

黑龙江科学 2019年第14期10卷 27-29页

作者：朱章根杨家谋赖俊豪广州大学

Stewart平台是一种六自由度的并联机构,特别适用于工作范围不大但是负载却很大的工作场合。众多学者在Stewart平台的性能、结构、优化、控制等方面展开了大量的基础研究工作。本文研究的Stewart平台类型为6-UCU型,上支腿与动平台、下支... 详细信息

Stewart平台是一种六自由度的并联机构,特别适用于工作范围不大但是负载却很大的工作场合。众多学者在Stewart平台的性能、结构、优化、控制等方面展开了大量的基础研究工作。本文研究的Stewart平台类型为6-UCU型,上支腿与动平台、下支腿与定平台都以万向节连接。运用刚体动力学原理建立Stewart平台的速度和加速度方程,并利用虚拟样机技术对其进行仿真分析,验证了模型的准确性,并为进一步研究提供理论依据。

关键词： 6-UCU并联平台运动学建模与仿真