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间隔织物用钢筘运动路径规划及驱动机构设计

纺织学报 2023年第10期44卷 172-180页

作者：袁汝旺张鹏天津工业大学机械工程学院天津300387 天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室天津300387

为满足间隔织物打纬过程中钢筘运动轨迹和动态特性等需求,基于凸轮连杆组合机构研究钢筘运动路径规划、驱动机构设计及动态特性控制方法。建立基于刚体导引的钢筘驱动机构设计模型及基于傅里叶级数的钢筘运动特性控制模型,设计并仿真验... 详细信息

为满足间隔织物打纬过程中钢筘运动轨迹和动态特性等需求,基于凸轮连杆组合机构研究钢筘运动路径规划、驱动机构设计及动态特性控制方法。建立基于刚体导引的钢筘驱动机构设计模型及基于傅里叶级数的钢筘运动特性控制模型,设计并仿真验证钢筘运动路径及其运动特性。结果表明:摇杆初始角位移是决定钢筘运动路径的重要参数,设计5组不同参数的钢筘驱动机构均可实现钢筘平行打纬,最小轨迹误差率为0.02%;构建的凸轮从动运动规律可平稳控制钢筘沿其运动路径往复运动,且在钢筘运动启停阶段有50°的近似静止时间,可增加开口角和引纬角,有利于提高织机转速和满足幅宽需求;调节负向加速度峰值可获得不同惯性打纬力,为打纬机构参数化设计提供理论参考。

关键词：间隔织物钢筘运动路径规划驱动机构动态特性控制打纬机构

基于CTB-RRT*的果蔬采摘机械臂运动路径规划

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农业机械学报 2021年第10期52卷 129-136页

作者：张勤乐晓亮李彬蒋先平熊征徐灿华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641 华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641 广东省现代农业装备研究所广州510641 广东弘科农业机械研究开发有限公司广州510530

针对多自由度果蔬采摘机械臂运动路径规划速度慢、效率低、路径成本高的问题,提出了柯西目标引力双向RRT*(Cauchy target gravitational bidirectional RRT*,CTB-RRT*)算法,通过柯西分布的方法进行启发式采样,降低采样的盲目性;引入目... 详细信息

针对多自由度果蔬采摘机械臂运动路径规划速度慢、效率低、路径成本高的问题,提出了柯西目标引力双向RRT*(Cauchy target gravitational bidirectional RRT*,CTB-RRT*)算法,通过柯西分布的方法进行启发式采样,降低采样的盲目性;引入目标引力,并动态调节随机生长方向和目标方向的步长,提高局部搜索速度;引入节点拒绝策略,剔除不必要的采样节点,提高计算效率。通过二维和三维算法模拟实验,6自由度机械臂的避障采摘模拟实验验证了提出算法的有效性。仿真实验结果表明:相比于RRT*-connect算法,改进算法的路径成本缩短了5.5%,运行时间降低了71.8%,采样节点数下降了64.2%。在机器人操作系统(Robot operating system,ROS)中控制6自由度机械臂执行避障采摘运动,运动成功率达到99%,运行时间为0.33 s,相比于RRT*-connect算法,路径成本降低了12.6%,运行时间减少了69.2%,扩展节点数减少了76.3%。

关键词：采摘机械臂运动路径规划 CTB-RRT*算法机器人操作系统

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基于势场的运动路径规划

机器人 1992年第5期14卷 38-43页

作者：耿兆丰吴永敢中国纺织大学自动化及计算机系上海200051

本文阐述了基于势场的三轮自治车(AV)运动路径规划,以由障碍物和目标产生的虚拟势场力作为 AV运动的驱动力.先讨论了势场力的存在条件包括距离条件和方向条件并提出了计算方法,然后讨论了把 AV 简化成杆的运动路径规划,包括 AV 及杆的... 详细信息

本文阐述了基于势场的三轮自治车(AV)运动路径规划,以由障碍物和目标产生的虚拟势场力作为 AV运动的驱动力.先讨论了势场力的存在条件包括距离条件和方向条件并提出了计算方法,然后讨论了把 AV 简化成杆的运动路径规划,包括 AV 及杆的运动机理、加权势场合力的求法及其控制作用和运动定位等问题.最后给出了仿真结果.本文首次将势场法应用于三轮 AV 的路径规划.

关键词：运动路径规划自治车势场力

基于CTB-RRT*算法的采摘机械臂运动路径规划

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农业机械学报 2021年

作者：张勤乐晓亮李彬蒋先平熊征徐灿华南理工大学机械与汽车工程学院华南理工大学自动化科学与工程学院广东省现代农业装备研究所广东弘科农业机械研究开发有限公司

针对多自由度采摘机械臂运动规划速度慢、效率低、路径成本高的问题，提出了柯西目标引力双向RRT*（Cauchy target gravitational bidirectional RRT*，CTB-RRT*）算法，通过柯西分布的方法进行启发式采样，降低采样的盲目性；引入目标... 详细信息

针对多自由度采摘机械臂运动规划速度慢、效率低、路径成本高的问题，提出了柯西目标引力双向RRT*（Cauchy target gravitational bidirectional RRT*，CTB-RRT*）算法，通过柯西分布的方法进行启发式采样，降低采样的盲目性；引入目标引力，并动态调节随机生长方向和目标方向的步长，提高局部搜索速度；引入节点拒绝策略，剔除不必要的采样节点，提高计算效率。通过二维和三维算法模拟实验，6自由度机械臂的避障采摘模拟实验验证了提出算法的有效性。仿真实验结果表明：相比于RRT*-connect算法，改进算法的路径成本缩短了5.5%，运行时间降低了71.8%，采样节点数下降了64.2%。在机器人操作系统（Robot operating system， ROS）中控制6自由度机械臂执行避障采摘运动，运动成功率达到99%，运行时间为0.33s，相比于RRT*-connect算法，路径成本降低了12.6%，运行时间减少了69.2%，扩展节点数减少了76.3%。

关键词：采摘机械臂运动路径规划 CTB-RRT*算法 ROS

改进Informed-RRT^(*)算法的柑橘采摘机械臂运动路径规划

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重庆理工大学学报（自然科学） 2021年第11期35卷 158-165页

作者：刘顿王毅重庆理工大学机械工程学院重庆400054

针对目前采摘机械臂采摘多次行程规划效率低、耗时长、路径非最优的问题,提出了基于Informed-RRT^(*)改进的柑橘采摘机械臂运动规划算法,该算法在起始点和目标点之间选取第三点作为预采摘引导点,可以同时在初始点、目标点及引导点生成... 详细信息

针对目前采摘机械臂采摘多次行程规划效率低、耗时长、路径非最优的问题,提出了基于Informed-RRT^(*)改进的柑橘采摘机械臂运动规划算法,该算法在起始点和目标点之间选取第三点作为预采摘引导点,可以同时在初始点、目标点及引导点生成四棵树来快速获取初始路径,并在算法中引入了启发性的节点采样策略,提高了最优路径的收敛速度。仿真实验表明:改进算法路径使成本减少了6%,时间缩短了88%,节点数缩短了42%,平均迭代次数下降了64%。利用该算法在机器人系统(robot operating system,ROS)中控制6自由度机械臂进行仿真采摘模拟实验,规划成功率约为96%,算法平均规划时间为0.81 s。改进算法规划时间减少约46%,规划成功率提高约11%,路径成本优化约16%。

关键词：运动路径规划采摘机械臂 Informed-RRT*算法 ROS

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面向虚拟人上肢的避障作业姿态规划算法

计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1634-1642页

作者：刘馨阳丰博韩钟剑邵晓东西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071 中国电子科技集团公司第二十研究所高端电子装备工业设计中心陕西西安710068

为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题,提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中,将人工鱼群算法(AFSA)的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法,从而使得路径... 详细信息

为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题,提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中,将人工鱼群算法(AFSA)的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法,从而使得路径规划任务中初始点与目标点的扩展具有导向性;将路径点作为虚拟人上肢末端关节运动轨迹点。为获得虚拟人维修姿态,利用逆向运动学进行推导,以在每一个路径点中得到符合人体关节自由度的姿态集。另外,为了选择出姿态集中的最优路径,利用快速上肢评估法求取最优的虚拟人上肢维修作业姿态。最后,以无人艇虚拟维修操作仿真为例,验证了该方法在虚拟维修应用中的可行性。

关键词：虚拟人上肢运动路径规划 RRT-Connect算法人机工效学人工鱼群算法

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基于势场的运动路径规划

基于势场的运动路径规划

第三届全国控制与决策系统学术会议

作者：耿兆丰吴永敢中国纺织大学自动化及计算机系中国纺织大学自动化及计算机系

本文闸述了对三轮自治车（AV）的基于势场的运动路径规划．先讨论了势场力的存在条件包括距离条件和方向条件并提出了计算方法,然后讨论了把AV简化成杆的运动路径规划,包括AV 及杆的运动机理,加权势场合力的求法及其控制作用和运动定位... 详细信息

本文闸述了对三轮自治车（AV）的基于势场的运动路径规划．先讨论了势场力的存在条件包括距离条件和方向条件并提出了计算方法,然后讨论了把AV简化成杆的运动路径规划,包括AV 及杆的运动机理,加权势场合力的求法及其控制作用和运动定位等问题,最后给出了仿真结果．

关键词：自治车杆位姿势场力速度曲率取样周期运动路径规划

来源： cnki会议评论

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面向虚拟人上肢的避障作业姿态规划算法

计算机集成制造系统 2023年

作者：刘馨阳丰博韩钟剑邵晓东中国电子科技集团公司第二十研究所高端电子装备工业设计中心西安电子科技大学机电工程学院

为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题，提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中，将ASFA算法中的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法，令路径规划任务中初... 详细信息

为了完成虚拟维修仿真环境下的虚拟人维修作业姿态规划问题，提出一种基于改进RRT-Connect算法的虚拟人上肢作业姿态求解方式。在该求解方式中，将ASFA算法中的觅食行为法则作为导向性策略引入传统RRT-Connect算法，令路径规划任务中初始点与目标点的扩展具有导向性；路径点作为虚拟人上肢末端关节运动轨迹点。为获得虚拟人维修姿态，利用逆向运动学进行推导，以在每一个路径点中得到符合人体关节自由度的姿态集。另外，为了择出姿态集中的最优路径，利用快速上肢评估法求取最优的虚拟人上肢维修作业姿态。最后以无人艇虚拟维修操作仿真为例，验证了该方法在虚拟维修应用中的可行性。

关键词：虚拟人上肢运动路径规划 RRT-Connect算法人机工效学 ASFA算法

基于VS-IRRT算法的采摘机械臂运动规划

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农业机械学报 2022年

作者：荀一李道政王勇黄旭婷王志恒杨庆华浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室浙江艾佳食品有限公司

针对多自由度机械臂在采摘过程中出现的路径规划速度慢、路径成本高以及因视觉定位误差和机械臂关节位置误差引起的采摘失败问题，提出了结合视觉伺服的改进随机快速搜索树算法(Improved rapidly-exploring random trees with visual se... 详细信息

针对多自由度机械臂在采摘过程中出现的路径规划速度慢、路径成本高以及因视觉定位误差和机械臂关节位置误差引起的采摘失败问题，提出了结合视觉伺服的改进随机快速搜索树算法(Improved rapidly-exploring random trees with visual servoing， VS-IRRT)，具体包括改进RRT算法和基于平移控制器的视觉伺服方法。改进RRT算法通过使用基于超椭球引力偏置的采样方法和密度减小策略，增加树拓展的目的性，减小了树的采样密度，提高路径规划效率；引入贪心思想和B样条曲线，剔除不必要的多余节点，对剩下折线进行平滑处理，优化路径在机械臂上的实施效果；结合基于平移控制器的视觉伺服控制，减小了定位误差对采摘过程的影响。使用Matlab分别对改进RRT算法和基于平移控制器的视觉伺服在二维和三维空间中进行仿真模拟实验，结果表明，改进RRT的采样点数较RRT*-connect算法减少了92.9%，规划时间较RRT*-connect算法减少了86.1%，路径成本较RRT算法也减少了35.2%。使用六自由度机械臂进行采摘试验，VS-IRRT算法的采摘速度比RRT*-connect算法提升了48.36%，路径成本相较RRT减少了17.14%，采摘成功率提升了2.1个百分点，所以在特定的采摘应用场景，尤其是在农业采摘场景中，VS-IRRT算法更能提升机械臂采摘的综合性能。

关键词：采摘机械臂运动路径规划 VS-IRRT算法视觉伺服