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基于分离速度的七自由度仿人手臂自运动研究

机械设计 2004年第8期21卷 29-32页

作者：刘宇孙立宁曲东升孙朝阳哈尔滨工业大学机器人研究所黑龙江哈尔滨150001

首先分析了一种七自由度冗余仿人手臂的运动学正问题 ,然后求解了其雅克比矩阵 ,最后基于分离速度控制法 ,利用求得的雅克比矩阵对其进行自运动分析实验。实验结果表明 ,分离速度法求运动学逆问题 ,本质上是一种速度积分方法。

关键词：冗余手臂分离速度控制法自运动七自由度仿人手臂运动学雅克比矩阵

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冗余度柔性杆机器人自运动中的混沌

机械设计与研究 2007年第5期23卷 33-35页

作者：俞刚李立西南交通大学机械工程学院四川成都610031

研究了杆件全柔冗余度机器人自运动中的混沌现象。通过有限元方法和拉格朗日方程建立动力学模型。运用混沌数值分析方法中的相图法、Poincare映射法、最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数法,发现了该类机器人自运动中存在混沌现象。对一平面3... 详细信息

研究了杆件全柔冗余度机器人自运动中的混沌现象。通过有限元方法和拉格朗日方程建立动力学模型。运用混沌数值分析方法中的相图法、Poincare映射法、最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数法,发现了该类机器人自运动中存在混沌现象。对一平面3R柔性机器人研究表明,基于雅可比矩阵的伪逆求解运动学逆解,采用典型的PD控制器控制其末端重复跟踪工作空间内的封闭路径,其自运动中存在混沌现象。

关键词：杆件全柔冗余度机器人混沌自运动数值分析动力学

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基于自运动的仿人七自由度机械臂逆解算法

上海大学学报（自然科学版） 2012年第6期18卷 589-595页

作者：崔泽韩增军上海大学机电工程与自动化学院上海200072

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影... 详细信息

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影特性与关节角之间存在着的对应关系,实现对七自由度机械臂逆运动学的求解.该方法能够求解出针对任一特定末端位姿的所有理论逆解.通过引入机械臂优化的二次目标,对所有理论逆解进行优化,可得最优逆解用于机械臂控制.与梯度投影法等通用算法相比,该方法具有直观简练、计算量小等优点,且不同的末端位姿求解过程互不影响,对系列性末端位姿连续求解不存在累积误差.

关键词：七自由度逆运动自运动坐标变换

基于二次型优化的不定目标自运动规划方案及PA10机械臂仿真验证

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暨南大学学报（自然科学与医学版） 2010年第3期31卷 229-234页

作者：张雨浓谭宁谭志国陈军中山大学信息科学与技术学院广东广州510275 中山大学软件学院广东广州510275

提出一种基于二次型性能指标优化的方法来规划冗余机械臂的不定目标自运动,该方案能同时考虑关节极限和关节速度极限等物理约束,并通过两种不同方法完备且详细地分析了该二次型性能指标的设计原理.基于PA10机械臂的计算机仿真结果证实... 详细信息

提出一种基于二次型性能指标优化的方法来规划冗余机械臂的不定目标自运动,该方案能同时考虑关节极限和关节速度极限等物理约束,并通过两种不同方法完备且详细地分析了该二次型性能指标的设计原理.基于PA10机械臂的计算机仿真结果证实了该方案的可行性和有效性.

关键词：二次型优化自运动冗余机械臂关节物理极限

基于变参递归神经网络的冗余机械臂自运动规划方案研究

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基于变参递归神经网络的冗余机械臂自运动规划方案研究

作者：任肖辉陕西理工大学

学位级别：硕士

近年来,机器人越来越多的被应用在我们的生活中。具有很强操作能力的机械臂是机器人研究中的一大热点。拥有较多自由度（degree of freedom,DOF）的冗余机械臂（redundant robot manipulator）更是受到研究者的青睐。冗余机械臂最大的... 详细信息

近年来,机器人越来越多的被应用在我们的生活中。具有很强操作能力的机械臂是机器人研究中的一大热点。拥有较多自由度（degree of freedom,DOF）的冗余机械臂（redundant robot manipulator）更是受到研究者的青睐。冗余机械臂最大的特点是可以进行自运动（self-motion）。自运动就是在末端保持不运动的情况下,机械臂的关节状态由初始状态移动到任意满足自运动条件的期望状态。通过自运动我们可以很好地解决重复运动中的角漂移问题,躲避障碍物,躲避关节物理极限,和执行一些末端执行器锁死的任务。本文从机械臂的逆运动学出发,利用优化的思想来求解机械臂自运动的最优解。本文首先介绍了研究的意义及目前国内外研究现状,再从机械臂的运动学建模出发,详细地介绍了坐标的平移、旋转、复合变换及其齐次变换矩阵,最后利用D-H参数法建立机械臂的运动学模型。然后利用二次规划（quadratic programming,QP）与递归神经网络（recurrent neural network,RNN）的思想,提出了变参神经单准则自运动（varying parameter neural single criteria self-motion,VPN-SCSM）规划方案。首先机械臂的自运动问题被转化为一个受运动学方程约束的二次规划问题,然后利用变参递归神经网络（varying parameter recurrent neural network,VP-RNN）收敛速度快,精度高的性质,求解该二次规划问题得到机械臂的自运动轨迹。该方法以速度二范数作为优化指标,使整个系统的能耗达到最小。针对变参神经单准则自运动规划方案的不足,进一步提出变参神经双准则自运动（varying parameter neural bi-criteria self-motion,VPN-BCSM）规划方案。该方案以速度二范数和速度无穷范数为优化函数,有效优化了机械臂运动的能耗及运动中的速度尖峰,使运动更加平滑。同时利用带惩罚函数（penalty function）的变参递归神经网络求解出机械臂的关节轨迹,实验结果表明该方案能有效克服关节极限与速度尖峰问题。最后将提出的自运动方案扩展到轮式移动冗余机械臂（wheeled mobile redundant manipulator,WMRM）上。移动机械臂因为移动底盘的加入,增加了系统的冗余度,使系统规划难度增加,精度变低。实验表明本文所提出的方案在移动机械臂上仍表现出良好的性能。

关键词：冗余机械臂自运动双准则变参递归神经网络惩罚函数关节极限

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微液滴的表面张力驱动及其自运动行为研究

微液滴的表面张力驱动及其自运动行为研究

作者：郑冬梅青岛理工大学

学位级别：硕士

近年来,微流体的驱动控制技术引起了越来越多人的注意。表面张力驱动是微流体器件中流体驱动的一种重要方式,其实现依赖于润湿性表面的可控性。本文利用自组装单分子膜的光响应性,通过真空紫外光照,制备了能使液滴自发运动的梯度表面能... 详细信息

近年来,微流体的驱动控制技术引起了越来越多人的注意。表面张力驱动是微流体器件中流体驱动的一种重要方式,其实现依赖于润湿性表面的可控性。本文利用自组装单分子膜的光响应性,通过真空紫外光照,制备了能使液滴自发运动的梯度表面能表面,进而研究了不同液滴在各种梯度表面上的运动情况。同时还研究了氧化锌薄膜表面的润湿性可逆转变特性。经研究发现: （1）随着光照时间的增加,自组装单分子膜的刻蚀作用逐渐增强,从而导致接触角逐渐减小,表面能逐渐增大。利用这一特性,通过对十七氟癸基三甲氧基硅烷单分子膜（FAS-SAM）进行连续光照,制备出了梯度表面能表面。（2）液滴在梯度表面能表面可以由低表面能区域向高表面能区域运动,其运动过程可分为加速阶段和减速阶段。对于体积为2μl的水滴,在上述梯度表面能表面上的接触角在4.23mm的距离内变化了约39°,由55.82°减小到了16.74°,其最大运动速度约为23.28mm/s。（3）液滴的运动速度与液滴的体积成正比,与挡板的运动速度成反比,即液滴体积越大,挡板速度越小,液滴运动速度越快。此外,水滴在水平梯度表面上的运动速度要高于倾斜梯度表面上的运动速度,而且水滴的运动速度要大于相同体积的甲酰胺和二甘醇液滴在同一梯度表面上的运动速度。（4）改变光照距离同样也可以制备出梯度表面能表面。液滴在该种梯度表面的运动情况与改变光照时间得到的梯度表面上的运动情况相似。（5）通过真空紫外光照十八烷基三甲氧基硅烷单分子膜（ODS-SAM）表面和粗糙的FAS-SAM表面也可以形成梯度,但液滴在这些表面却不能自发的运动。（6）玻璃基底上制备的氧化锌薄膜具有亲水特性,经过低温加热转变为疏水状态;然后再经过高温加热处理,又会转变为亲水状态,即该种薄膜具有疏水/亲水的可逆转变特性。而且经实验证明:氧化锌薄膜表面发生润湿性转变的临界温度为165℃。这种可控润湿性的氧化锌薄膜有望制备梯度表面能表面。

关键词：光响应性梯度表面能自组装单分子膜自运动润湿性

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冗余度机器人优化的自运动控制方法

机械工程学报 2000年第1期36卷 41-44页

作者：唐世明张启先北京航空航天大学机器人研究所北京100083

提出一种冗余度机器人优化控制方法，通过自运动变量的选取，构造出以自运动变量作为状态变量的冗余度机器人优化控制结构，并由此得出冗余度机器人优化控制的新算法。这种方法可以对冗余度机器人的运动学、动力学等多种优化进行统一处... 详细信息

提出一种冗余度机器人优化控制方法，通过自运动变量的选取，构造出以自运动变量作为状态变量的冗余度机器人优化控制结构，并由此得出冗余度机器人优化控制的新算法。这种方法可以对冗余度机器人的运动学、动力学等多种优化进行统一处理，具有较好的通用性；同时将冗余机器人运动学和动力学求优化解的过程，转化为非冗余度机器人求解，以便直接利用各种高效率的非冗余度机器人计算方法。

关键词：冗余度机器人自运动优化控制机器人