INVERSE KINEMATICS FOR A 6 DOF MANIPULATOR BASED ON NEURAL NETWORK

运用神经网络求解机器人运动学位姿逆解，突破了文献局限于研究位置逆解的状况，首次实现自组织神经网络求解机器人姿态逆解。通过深入分析基于Ｋｏｈｏｎｅｎ网络原理和Ｖｉｄｒｏｗ－Ｈｏｆ误差修正的Ｍ．Ｒ．Ｓ．自组织神经网络及机器人运动学特性，创新了自组织神经网络训练算法并建立了一类工业机器人位姿逆解的神经网络方法。对ＰＵＭＡ５６０机器人的计算机仿真结果表明，本算法在自组织能力和定位控制精度方面大幅度提高。     

基于神经网络的机器姿态逆解

首次实现自组织神经网络求解机器人姿态逆解，突破了文献局限于研究益逆解的状况，应用本文创新的自组织神经网络训练方法机器人运动学特性，建立了工业机器人姿态逆解的神经网络方法，对ＰＵＭＡ５６０机器人的计算机仿真结果表明，该方法姿态控制精度高。     

一种新的可重构三自由度平面并联机构的结构设计及运动学分析

设计了一种新型的可变胞运动副,可用于实现3-转动副转动副转动副（Revolute-joint,revolute-joint,revolute-joint,RRR）平面并联机构的重构,进而推导并验证了R-R-R和转动副移动副转动副（Revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,R-P-R）两种模式下的运动学模型包括正解方程和逆解方程,可用于计算并联机构的奇异位形和工作空间。研究结果表明：所设计的可变胞运动副能够实现机构的重构功能;两种模式下的运动学正解算法一致,均为一元八次方程;R-R-R型的运动学逆解为三个一元二次方程,R-P-R型的运动学逆解可直接用两点间的距离公式表达。最后,通过虚拟样机实验,验证了运动学模型的正确性。     

基于ADAMS的MOTOMAN机器人运动学模拟

机器人的运动学分析是机器人末端操作器的位姿分析、速度分析和加速度分析。文中以MOTOMANUP6机械手为对象。基于D—H方法建立其位姿方程，运用ADAMS软件对其进行运动学仿真，得到机器人不同状态下的位移、速度和加速度的实时升析结果。对关节型机器人的运动性能研究具有积极意义。     

基于神经网络的机器人姿态逆解

首次实现自组织神经网络求解机器人姿态逆解，突破了文献局限于研究位置逆解的状况。应用本文创新的自组织神经网络训练方法，结合工业机器人运动学特性，建立了工业机器人姿态逆解的神经网络方法，对PUMA560机器人的计算机仿真结果表明，该方法姿态控制精度高。     

基于改进型BP神经网络多关节机器人逆向运动学求解

提出采用一种3层改进型快速BP神经网络(Modified fast BP neural network,MFBPNN)求解一个5自由度多关节机器人逆向运动学问题。使用正向运动学计算获得的样本向量进行离线学习,然后充分利用人工神经网络的泛化特性,实现了机器人末端作用器位姿到各个关节转角变量之间的非线性映射。仿真结果表明,采用MFBPNN算法以后,绝对误差不超过0．005°,计算精度和处理速度能够满足机器人实时控制的要求,并且可以应用于机器人路径规划控制场合。     

3-DOF转动柔索驱动风洞机构的力雅可比矩阵

简要概述了柔索牵引并联机器人在国内外的研究和发展现状,提出一种新颖的基于5根柔索牵引并联机器人的三自由度转动角度机构及测力一体化风洞试验装置。应用并联机构基本理论研究了机构的运动学逆解。依据空间解析几何理论,直接推导出在各柔索安装单分量力传感器时模型的感、测力变换雅可比矩阵。最后给出了数值算例,验证了该装置应用于风洞测力试验的有效性,为该测力装置应用于风洞试验奠定了基础。     

机器人操作机的建模及避障研究

介绍了机器人智能路径规划系统-RIPPS.该系统可用作机器人离线编程工具.系统由几何建模,运动学建模及路径规划三部分构成.用户利用其几何建模功能建立分布着障碍物体的机器人工作环境,通过输入参数利用机器人运动学建模功能来定义机器人操作机.系统的路径规划器根据指定的机器人起始位姿及目标位姿产生准优化路径,首先将障碍物体变换到位姿空间中,再在位姿空间中进行路径搜索.作者已在SGI/4D70工作站上进行了有效的仿真研究,下一步工作是在商业化机器人上实现该规划系统.     

关于工业机器人运动学反问题的两种解法

本文发展了求解工业机器人运动学反问题的两种新方法:几何法和迭代法,分别适用于可解和不可解工业机器人的工作空间综合。     

一类6-SPS相似平台并联机构正运动学的简明解

6-SPS相似 Stewart平台是一种动、静平台均为平面六边形 ,且彼此相似的并联机构。并联机构正运动学是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题 ,难以求得解析解。通过引入四元数来表示旋转变换和应用对偶空间方法对高阶多项式进行降阶处理 ,可以用一组二阶方程来表示该类并联机构的正运动学。在这组方程中 ,动平台的位置和姿态是解耦的。此外 ,在方程组求解过程中 ,能避免产生伪复根。最后通过求根公式直接得到机构动平台位姿的 8个解析解     

6自由度并联机构平台正解方法研究

介绍一种6自由度平台,定平台通过六个结构完全相同的驱动分支UPU分支与动平台相连接,针对该6自由度平台机构提出了一种运动学正解方法,运用正解方法对机构进行操作,并与逆解算法的目标值进行比对,通过给出反馈修正量,可以有效提高平台的运动精确度,对提高平台的运动精确性起到明显作用。     

3-DOF转动柔索驱动风洞机构正向运动学解析解

运用3个罗德里格参数描述3-DOF转动柔索驱动风洞角度机构的旋转矩阵,基于并联机构的基本理论将机构的正向运动学用罗德里格参数表达为3个二次方程的解析形式.通过数学处理消除其中的两个变量.得到关于—个变量的八次正向运动学方程,求解出机构的八组解,最后应用反解算例验证正向运动学分析结果的正确性.研究结果表明,本文的研究方法对该类机构是有效的.     

3自由度并联机构的位姿分析

本文对3自由度并联机构的位置正解求法进行了初步探讨。应用闭合回路方程法对空问3-RPS并联机构的输出件的位姿进行分析,推导出该机构的运动学正解。获得了输出件的位姿,给出该机构位姿分析的数值仿真实例。     

直升机的筋斗和横滚机动的运动学研究

本文对筋斗和横滚机动飞行的运动学问题进行了分析。所建立的数学模拟方程、边界条件以及非线性迭代求解方法,可以用来计算该机动科目的飞行轨迹、速度(或角速度)、加速度以及载荷因数等随时间的变化。最后,文中给出了实际的算例。这一工作可以为机动飞行动力学的研究提供基础,对武装直升机的战术使用具有实用意义。     

工业机器人D-H运动学参数分步辨识方法

针对工业机器人运动学参数辨识过程中的角度误差易淹没在数量级较大的位置误差中的问题，提出一种快速有效的分步辨识方法。首先构建机器人Denavit-Hartenberg（D-H）运动学模型，其次给出参数辨识两步误差模型，最后进行机器人运动学参数辨识试验。借助激光跟踪仪进行外部测量，通过3种试验方案对比，验证了基于两步误差模型的机器人运动学参数辨识方法的正确性和有效性，且辨识精度具有一定优势。将辨识参数代替机器人原有运动学参数，进行碳纤维薄板钻孔加工，加工孔的位置度由3 mm提高到1 mm以内。     

对偶变换及其在冗余度机器人中的应用

给出了用对偶数矩阵来描述冗余度机器人的雅可毕方程的方法，对偶阵及其变换是这一方法的基础，对偶阵方法可使机器人节点参数的描述变得简洁，尤其在可毕矩阵的直接确定过程中这一方法更显得有效，对偶变换这一方法对机器人运动学、动力学、控制系统之建模提供一种简化的有效方法。     

仿鞭毛菌游动的微型机器人近壁运动

鞭毛菌及模仿其运行的微机器人在靠近壁面游动时，其运动模式与远离壁面时有所不同。针对这一现象，本文利用抗力理论和Stokes方程的线性性质，对鞭毛菌在壁面附近运动时流体对其施加的作用力进行分析，建立了鞭毛菌近壁运动的动力学模型。同时计算了细菌在平行于壁面平面内的运动轨迹与游动速度，并与实验数据进行对比分析，结果验证了该理论模型 的有效性。在此基础上，探讨了鞭毛尾的几何和运动学参数与细菌的速度变化量之间的关系。本文研究为微型仿生游动机器人运动控制时规避近壁效应提供参考依据。     

含闭链机构机器人动力学探讨

本文用Appell方程就含闭链机构机器人动力学研究作了新的探讨,给出了建立含闭链机构机器人动力学方程的一般方法。旨在把含闭链机构机器人分解成相应的开链机构进行研究,因而大大简化了推导过程。文中通过一个实际工业机器人动力学方程的推导,证实了该方法的可行性。     

多体系统的通用程序SNERM

本文介绍基于子系统牛顿欧拉递推法编制的可进行多体系统运动学、动力学分析的通用程序SNERM,该程序以解机器人链系统为主程序块,通过增加各子程序块从而可处理系统中含有多自由度铰、含有运动激励、参考体具有一般运动、具有复杂的拓朴结构的复杂多体系统的动力学问题。并包含奇异值分解(SVD)子程序块,故可用SVD缩并法解约束多体系统动力学及解具有冗自由度系统运动学问题,并采用递推及程式化计算公式,适合工程应用及具有较高的计算效率,可广泛应用于航天器、机器人、车辆、机构等多体系统运动学动力学分析。文中对子系统牛顿欧拉递推法的特点作了简述,并对递推及程式化计算公式作了归纳。最后给出了两个分别是参考体具有转动及非树机构动力学分析算例。说明该程序应用方便,工程实用,可扩展性好,通用性强且计算正确。     

低速风洞绳牵引并联机器人支撑系统的模型姿态与振荡控制研究

介绍了基于机器人技术的绳牵引并联机构的特点;设计并建造了适用于低速风洞试验的八绳六自由度绳牵引并联支撑机构样机(WDPSS-8),给出其具体的结构参数,分析了该机构的特点及可行性;建立了该系统的运动学位姿逆解模型和静力学模型,完成了运动学逆解的推导,得到已知缩比模型位姿求绳长变化的公式;搭建了相应的绳牵引并联机构的控制实验平台,在此基础上进行了静力学工作空间的分析,通过 Matlab 编程仿真得到了缩比模型在主位姿处3个姿态角的工作空间;并在此实验平台上进行了缩比模型的三转动自由度姿态变化运动控制,实现了缩比模型运动到指定角度的控制;在此基础上按指定振幅和频率进行了三转动单自由度振荡的运动控制;对运动控制试验结果进行了初步的误差分析.