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7自由度类肌腱驱动仿生机械臂的设计及运动分析
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作者 章宇 陈赛旋 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第7期1127-1135,共9页
为提升仿生机械臂人机交互过程中的柔顺性及安全性,提出一种7自由度类肌腱驱动仿人机械臂的设计方法。在研究人体上肢生物学仿生机理的基础上设计了类肌腱驱动机构、张力放大机构及串并联混合腕部机构,实现了肩关节的模块化设计、肘关... 为提升仿生机械臂人机交互过程中的柔顺性及安全性,提出一种7自由度类肌腱驱动仿人机械臂的设计方法。在研究人体上肢生物学仿生机理的基础上设计了类肌腱驱动机构、张力放大机构及串并联混合腕部机构,实现了肩关节的模块化设计、肘关节的柔性张力放大以及腕关节的高灵巧运动。为解决绳索驱动机构运动过程中张力下降的问题,提出被动运动的绳索张紧机构设计方法,在运动过程中实现绳索的快速张紧,以达到恒定的驱动力输出,保证机械臂末端运动精度。此外,基于螺旋理论分析腕关节3-UU并联机构的自由度,验证了关节运动范围及球面纯滚运动实现的可行性。建立了机械臂十轴耦合模型,推导了机械臂正逆运动学算法,并通过仿真验证算法的正确性。采用蒙特卡洛法分析机械臂的工作空间,对类肌腱驱动仿人机械臂的样机开发及研究提供理论基础。 展开更多
关键词 7自由度 类肌腱驱动 柔性张力放大机构 螺旋理论 运动学
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基于ROS和EtherCAT的视觉伺服7DOF机械臂仿真研究 被引量:8
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作者 刘亚秋 陶然 +3 位作者 丁峰 张嘉鑫 陈雨佳 刘勋 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 2018年第1期94-101,共8页
将视觉传感器构建到机械臂一侧的视觉伺服系统是7自由度机械臂实现物体抓取和移动的有效方法,但此方法存在着对目标识别定位速度慢和末端执行器轨迹规划难的问题。因此,设计并实现了基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)和Et... 将视觉传感器构建到机械臂一侧的视觉伺服系统是7自由度机械臂实现物体抓取和移动的有效方法,但此方法存在着对目标识别定位速度慢和末端执行器轨迹规划难的问题。因此,设计并实现了基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)和EtherCAT的视觉伺服7自由度机械臂仿真平台。在ROS系统上,利用颜色机器视觉(Color Machine Vision,CMVision)算法实现了抓取目标的快速识别和定位;基于机械臂的D-H模型,求解得到逆运动方程,规划机械臂的轨迹,并应用比例、积分、微分(Proportion,Integration,Differentiation,PID)算法进行控制;在Linux上构建实时内核,利用EtherCAT技术实现了机械臂末端执行器的快速准确移动控制。测试结果表明,该平台能够实现目标的快速识别、定位和抓取,具备良好的稳定性和可操作性。 展开更多
关键词 ROS 视觉伺服 ETHERCAT 7自由度 CMVision 目标识别 仿真平台
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DOF转录因子AtDof1.7RNA干扰载体的构建及拟南芥的遗传转化 被引量:7
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作者 尹明智 官梅 +2 位作者 肖钢 李栒 官春云 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1196-1204,共9页
DOF(DNA binding with one finger)转录因子是植物特有的转录因子家族,含有一个独特的富含Cys残基的单锌指DNA结合区域,在植物生长发育中参与多种生物学过程。本研究根据拟南芥AtDof1.7基因(GenBank登录号为AT1G51700)序列设计含有不同... DOF(DNA binding with one finger)转录因子是植物特有的转录因子家族,含有一个独特的富含Cys残基的单锌指DNA结合区域,在植物生长发育中参与多种生物学过程。本研究根据拟南芥AtDof1.7基因(GenBank登录号为AT1G51700)序列设计含有不同酶切位点的特异性扩增引物,以拟南芥总DNA为模板,扩增AtDof1.7基因片段,将AtDof1.7基因正向反向分别插入表达载体的相应位置,构建成AtDof1.7基因的RNA干扰载体pADOF1。利用改良的floral-dip方法将干扰载体pADOF1成功转入野生型拟南芥,经草甘膦抗性筛选和PCR检测获得5株阳性转基因植株。利用RT-PCR技术和气相色谱法分别分析了AtDof1.7基因的表达和种子脂肪酸组成,结果表明,5株转基因植株中AtDof1.7基因的表达量不同程度低于野生型植株,种子油酸含量明显上升,亚麻酸含量明显下降,说明AtDof1.7转录因子与拟南芥种子脂肪酸代谢途径有一定的关系,为进一步研究其在脂肪酸代谢过程中的调控作用以及在油菜中研究该类转录因子的功能奠定了基础。 展开更多
关键词 dof转录因子 Atdof1.7 拟南芥 RNA干扰载体 脂肪酸代谢途径
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一种7-DOF机械臂的结构设计及其几何位置误差分析 被引量:2
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作者 高跃 房立金 +1 位作者 许继谦 巩云鹏 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1003-1009,1018,共8页
基于双电机伺服驱动的关节设计制造了一种7-DOF协作机械臂,建立了该型机械臂末端执行器的几何误差模型,并且基于原始参数误差独立作用原理对参数误差进行分析与合成.基于数理统计大数定律,利用蒙特卡洛的方法对几何位置误差影响因素的... 基于双电机伺服驱动的关节设计制造了一种7-DOF协作机械臂,建立了该型机械臂末端执行器的几何误差模型,并且基于原始参数误差独立作用原理对参数误差进行分析与合成.基于数理统计大数定律,利用蒙特卡洛的方法对几何位置误差影响因素的灵敏度进行了数值仿真计算分析,找出对机械臂几何位置误差影响程度相对较大的参数误差.通过对机械臂末端执行器的几何位置误差计算分析,可知误差在工作空间内服从瑞利分布.经过实验测量,机械臂的重复定位误差不超过0.0591 mm,并且绝对定位误差服从瑞利分布是显著性的,证明了双电机伺服驱动关节具有回差小、传动精度高的特点和误差分析的正确性,为机械臂的精度设计与应用提供理论依据. 展开更多
关键词 7-dof机械臂 结构设计 误差模型 敏感性分析 误差分析
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基于神经网络的7-DOF机械臂力位跟踪算法 被引量:2
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作者 查文斌 徐向荣 +1 位作者 朱永飞 周攀 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第11期2273-2279,共7页
为解决7-DOF机械臂在运动过程中受到外界扰动及接触力所产生的抖振问题,给出了机械臂带有约束力的动力学方程,利用7-DOF机械臂的冗余解特性建立了约束方程以简化约束参数,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应力位控制方法,由神经网... 为解决7-DOF机械臂在运动过程中受到外界扰动及接触力所产生的抖振问题,给出了机械臂带有约束力的动力学方程,利用7-DOF机械臂的冗余解特性建立了约束方程以简化约束参数,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应力位控制方法,由神经网络训练求出最优权重;设计控制律,建立李雅普诺夫函数方程和不对称项推导其收敛性;利用Simulink仿真并与无约束项的RBF神经网络控制相比较,根据机械臂的力位跟踪结果分析了角位移、角速度、约束力、控制力矩以及扰动拟合。系统仿真结果表明在有扰动和接触力的情况下,该方法可以更有效地抑制抖振现象并完成力位跟踪。 展开更多
关键词 7-dof机械臂 动力学方程 神经网络 约束方程 力位跟踪
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基于神经网络的7-DOF机械臂时间收敛性研究 被引量:5
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作者 江杨林 徐向荣 +1 位作者 刘雪飞 朱佐君 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第1期55-58,63,共5页
为解决7自由度(DOF)机械臂在利用径向基函数(RBF)神经网络自适应控制克服外界扰动时出现追踪慢的问题,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应控制方案,给出了机械臂动力学方程,由神经网络训练求出权重;设计控制律,建立李雅普诺夫函数... 为解决7自由度(DOF)机械臂在利用径向基函数(RBF)神经网络自适应控制克服外界扰动时出现追踪慢的问题,提出了具有时变约束状态的神经网络自适应控制方案,给出了机械臂动力学方程,由神经网络训练求出权重;设计控制律,建立李雅普诺夫函数方程和不对称项推导其收敛性;利用Simulink仿真,针对时间收敛性分析了角位移、角速度、力矩以及扰动拟合;设计范围参数,以遗传算法(GA)优化。系统仿真结果表明,在保证控制精度的条件下,时间收敛性明显增快。 展开更多
关键词 7自由度机械臂 动力学 时变约束 遗传算法
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七自由度齿轮线激光测量仪的研制
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作者 王涛 宋博全 +4 位作者 王熙萱 谢胜兵 刘金刚 刘祥环 周香涛 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第12期237-243,共7页
高效精确的测量设备对保障齿轮的生产效率与质量至关重要。基于线激光传感器的测距原理,建立了齿轮线激光传感器测量模型,并研制出七自由度齿轮线激光传感器测量仪,可用于齿轮快速检测。仪器主要由光学隔振平台、高灵活性运动机构、旋... 高效精确的测量设备对保障齿轮的生产效率与质量至关重要。基于线激光传感器的测距原理,建立了齿轮线激光传感器测量模型,并研制出七自由度齿轮线激光传感器测量仪,可用于齿轮快速检测。仪器主要由光学隔振平台、高灵活性运动机构、旋转主轴、圆光栅和软件系统等部分组成。该运动机构结合旋转主轴,共同实现了仪器所需的7个自由度运动,显著提升了传感器的位姿调节能力。旋转主轴集成了圆光栅实时获取回转角度,并触发传感器同步获取齿面信息,实现闭环测量。开发了七自由度齿轮线激光传感器测量与评价软件,可实现齿廓偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定。通过实验分析,测量仪器的精度与齿轮测量中心对比验证,差异小于5.4μm。进行9次重复性实验,最大扩展不确定度为2.0μm。 展开更多
关键词 齿轮 线激光传感器 齿轮测量 七自由度测量仪 齿廓偏差 拓扑偏差
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7自由度串联机器人运动学分析 被引量:12
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作者 王梦 付铁 +1 位作者 丁洪生 贾连涛 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第8期8-11,共4页
以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分... 以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分解为位置逆解和姿态逆解两部分,并结合几何法和最短行程原则优化计算位置逆解和姿态逆解,继而完成了该机器人的运动学逆解求解。仿真结果验证了该7自由度串联机器人运动学逆解求解方法的正确性,且证明了该方法具有运算量小和精度高等特点。 展开更多
关键词 7自由度 串联机器人 运动学 位姿分离法 最短行程原则
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针对动态障碍物的7R机械臂实时避障方法 被引量:1
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作者 赵京 李世龙 龚世秋 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1141-1149,共9页
为解决在有动态障碍物环境下的避障问题,针对七自由度冗余机械臂提出了一种实时避障方法,该方法将传统复杂的机械臂避障规划转化为对单根连杆进行避障引导的运动规划.通过连杆与障碍物的位置关系划分主次危险杆件,并对杆件进行实时的避... 为解决在有动态障碍物环境下的避障问题,针对七自由度冗余机械臂提出了一种实时避障方法,该方法将传统复杂的机械臂避障规划转化为对单根连杆进行避障引导的运动规划.通过连杆与障碍物的位置关系划分主次危险杆件,并对杆件进行实时的避障规划,引导机械臂在快速避开障碍物的同时向目标点运动.在避障完成后,基于自运动的逆解算法,构建了安全距离势能指标确定自运动解集中的最优位形解并进行达点运动.结果表明:该算法在动静态环境下进行达点运动时皆能及时有效地避开障碍物,且避障过程中平均单步迭代运算时间约25 ms,远小于传统避障算法,验证了算法的实时性和有效性. 展开更多
关键词 七自由度机械臂 动态障碍物 达点运动 碰撞检测 平滑函数 避障规划
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车辆液压主动悬架防侧翻鲁棒控制研究
10
作者 李海鸽 尹明东 +1 位作者 王冀白 史远 《自动化与仪器仪表》 2025年第1期168-172,177,共6页
为了提升车辆高速避障工况行驶稳定性,防止车辆在突变大转向下发生侧翻事故,建立整车七自由度动力学模型,提出主动悬架外环防侧翻多目标控制方法,获得外环控制力反馈增益系数。并基于此期望外环控制力研究主动悬架内环自适应鲁棒控制方... 为了提升车辆高速避障工况行驶稳定性,防止车辆在突变大转向下发生侧翻事故,建立整车七自由度动力学模型,提出主动悬架外环防侧翻多目标控制方法,获得外环控制力反馈增益系数。并基于此期望外环控制力研究主动悬架内环自适应鲁棒控制方法,形成针对参数不确定性的内环鲁棒期望力跟随控制。最后采用SIMULINK^(®)及CARSIM^(®)联合仿真,构建模拟高速避障的侧翻工况以及高速大转角的鱼钩工况对所设计的防侧翻鲁棒控制进行验证,仿真结果表明,在侧翻工况下及鱼钩工况下,液压主动悬架可以将车辆侧倾角控制在1.4°及0.023°之内,侧倾角变化率控制在8°/s及0.08°/s之内,在鱼钩工况下主动悬架侧倾角较被动悬架降低70%以上,保证了不同车轮在极限工况下都可以有足够的路面支持力,提升了车辆高速避障工况下的行驶稳定性。 展开更多
关键词 液压主动悬架 七自由度模型 防侧翻 鲁棒控制
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一种7自由度机械假肢运动学研究
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作者 熊大柱 贺磊 张可科 《装备制造技术》 2013年第3期7-9,15,共4页
介绍了7自由度假肢结构,并针对传统的将7自由度手臂退化为6自由度手臂的逆运动学求解方式进行改进,提出了利用摇摆角(swivel angle)的优化方式,使手臂在抓取时更加拟人自然。
关键词 机械假肢 7自由度 逆运动学 swivel angle优化
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具有7自由度和双球型髋关节的仿人机器人下肢运动分析与规划 被引量:4
12
作者 张 黄强 +2 位作者 李光日 赵玉灿 张伟民 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期558-562,568,共6页
提出了具有7自由度和双球型髋关节的仿人机器人下肢机构.它和传统的6自由度双足步行机构相比,具有下述两大优点.首先双球型髋关节使机器人在不增加腰部关节的情况下实现腰部的基本运动功能,使机器人能够直立行走;其次在给定腰和足部位置... 提出了具有7自由度和双球型髋关节的仿人机器人下肢机构.它和传统的6自由度双足步行机构相比,具有下述两大优点.首先双球型髋关节使机器人在不增加腰部关节的情况下实现腰部的基本运动功能,使机器人能够直立行走;其次在给定腰和足部位置时,它也能和人类一样实现转动双腿的动作.本文还对该复杂机构进行了运动特性分析、运动学求解、运动规划和实验验证. 展开更多
关键词 仿人机器人 7自由度 双球型髋关节
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改进CMA-ES算法及其在7自由度仿人臂逆运动学求解中的应用 被引量:6
13
作者 肖帆 李光 +3 位作者 杨加超 章晓峰 马祺杰 袁鹰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第6期844-851,共8页
提出一种改进的CMA-ES算法:将原算法随机生成初始均值点,改为由佳点集中优秀个体加权求和得到;增加越界敏感因子和步长缩放系数,用于新个体存在越界行为时,修正步长更新。以7自由度仿人臂为例,用改进的CMA-ES算法求逆运动学解,结果表明... 提出一种改进的CMA-ES算法:将原算法随机生成初始均值点,改为由佳点集中优秀个体加权求和得到;增加越界敏感因子和步长缩放系数,用于新个体存在越界行为时,修正步长更新。以7自由度仿人臂为例,用改进的CMA-ES算法求逆运动学解,结果表明改进的CMA-ES算法可实时、高精度地求解:在点对点运动中,改进的算法单次求解时间约为9.7 ms,适应度函数稳定在10^-8级别;在工作空间的连续轨迹中,位置跟踪误差稳定在10^-5 mm级别,单次平均求解时间约为14.1 ms。 展开更多
关键词 CMA-ES 7自由度仿人臂 逆运动学 实时 高精度
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户外型AGV越障仿真方法与实验研究
14
作者 赵英博 修世超 +1 位作者 洪远 步新宇 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1107-1114,共8页
针对改善户外型自动导引车(AGV)的避振性和通过性的技术发展需求,提出并设计了一款户外型AGV的随动轮避振系统,并以此为研究对象,根据车辆悬架动力学理论,为其构建了7自由度动力学模型以及各方向运动的微分方程.并基于Simulink软件环境... 针对改善户外型自动导引车(AGV)的避振性和通过性的技术发展需求,提出并设计了一款户外型AGV的随动轮避振系统,并以此为研究对象,根据车辆悬架动力学理论,为其构建了7自由度动力学模型以及各方向运动的微分方程.并基于Simulink软件环境建立了仿真模型.在此基础上,以三角波输入为路面激励,对评价AGV稳定性的3个指标进行仿真分析.对AGV的越障通过性进行了实验,同时进行了AGV越障仿真方法效率对比实验,实验结果表明,AGV簧载质量最大位移均值为13.42 mm,本文建立的仿真模型的预测误差为4.6%,小于传统Adams软件的仿真预测误差.使用本文设计的基于Simulink的越障仿真方法比传统的Adams仿真方法节省了设计人员约28%的工作时间. 展开更多
关键词 户外型 自动引导车 7自由度动力学模型 越障 仿真分析
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纯弯钢梁整体稳定有限元计算分析
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作者 杨凯 殷亮 吴志刚 《城市道桥与防洪》 2024年第7期287-289,M0024,共4页
使用有限元进行梁单元整体稳定分析时,为得到不同单元类型的计算精度,对工字形截面(开口截面)与箱形截面(闭口截面)进行纯弯作用下整体稳定分析,分别使用6自由度梁单元、7自由度梁单元、板单元进行数值计算,并与理论计算对结果进行分析... 使用有限元进行梁单元整体稳定分析时,为得到不同单元类型的计算精度,对工字形截面(开口截面)与箱形截面(闭口截面)进行纯弯作用下整体稳定分析,分别使用6自由度梁单元、7自由度梁单元、板单元进行数值计算,并与理论计算对结果进行分析对比。根据分析得到不同截面类型适用的有限元模型:对于开口截面,计算受弯、压弯稳定时,应采用7自由度单元;对于闭口截面可偏安全的采用6自由度单元计算。 展开更多
关键词 钢结构 整体稳定 弯扭屈曲 翘曲刚度 7自由度单元
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基于虚拟样机技术的七自由度大翻板设计解析
16
作者 李利 《演艺科技》 2024年第1期59-62,共4页
本文介绍了江西赣州于都长征大剧院采用的七自由度机电液一体化巨型舞台机械装置,解析了在其研发过程中引入虚拟样机技术进行三维设计、有限元分析和动力学仿真等措施。
关键词 长征大剧院 七自由度大翻板 虚拟样机
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七自由度四丝束纤维铺放机及数控系统的开发 被引量:8
17
作者 韩振宇 邵忠喜 +1 位作者 路华 富宏亚 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期211-215,共5页
为了实现纤维丝束的自动铺放,研制了七自由度四丝束铺放样机。该设备采用卧式总体布局,铺放头包括丝束夹紧、重送、切断、施压、加热、导向等模块。铺放设备的结构形式为七自由度冗余机构,采用位姿分离法,将机构的七个自由度化简为6+1... 为了实现纤维丝束的自动铺放,研制了七自由度四丝束铺放样机。该设备采用卧式总体布局,铺放头包括丝束夹紧、重送、切断、施压、加热、导向等模块。铺放设备的结构形式为七自由度冗余机构,采用位姿分离法,将机构的七个自由度化简为6+1的非冗余机构的形式,利用简化的运动学逆解方法解决了其运动学逆解问题。数控系统采用当前主流的IPC+运动控制卡的开放式结构形式,运动代码采用标准的G代码形式,并利用运动控制卡的PLC功能,以M代码的形式实现了铺放头的丝束控制动作,实现了铺放机控制代码的标准化。最后通过机床的铺放运动试验,证明了文中阐述方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 纤维铺放 七自由度冗余机构 数控系统 丝束控制
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全局和声搜索方法及其在仿人灵巧臂逆运动学求解中的应用 被引量:14
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作者 任子武 王振华 孙立宁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期867-876,共10页
仿人灵巧臂逆运动学(IK)问题可转化为等效的最小化问题,并采用数值优化方法求解.和声搜索(HS)是模拟乐师在音乐演奏中调整音调现象的一种启发式搜索方法,目前还尚未在机器人机械臂逆运动学问题中得到应用.本文提出一种基于粒子群体智能... 仿人灵巧臂逆运动学(IK)问题可转化为等效的最小化问题,并采用数值优化方法求解.和声搜索(HS)是模拟乐师在音乐演奏中调整音调现象的一种启发式搜索方法,目前还尚未在机器人机械臂逆运动学问题中得到应用.本文提出一种基于粒子群体智能的全局和声搜索方法(GHSA),该方法在和声搜索算法中引入微粒群操作(PSO),采用粒子群策略替代常规和声搜索算法中的搜索法则创作新和声,通过粒子自身认知和群体知识更新和声变量位置信息平衡算法对解空间全局探索与局部开发间能力;同时算法还引入变异操作增强算法跳出局部最优解能力,基准函数测试表明该方法改善了全局搜索能力及求解可靠性.在此基础上以七自由度(7-DOF)冗余仿人灵巧臂为例,考虑以灵巧臂末端位姿误差和"舒适度"指标构建适应度函数并采用GHSA算法求解其逆运动学(IK)问题,数值仿真结果表明了该方法是解决仿人灵巧臂逆运动学问题的一种有效方法. 展开更多
关键词 和声搜索算法 粒子群优化 七自由度仿人灵巧臂 逆运动学求解
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七自由度空间机械臂避障路径规划方法 被引量:15
19
作者 杨明远 孙汉旭 +1 位作者 贾庆轩 陈钢 《航天器工程》 2011年第4期65-71,共7页
针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求,提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化;通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物... 针对七自由度空间机械臂在轨捕获目标任务的需求,提出了一种避障路径规划方法。主要是根据机械臂和障碍物的几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化;通过研究机械臂自身所固有的几何特性和障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求出空间机械臂的无碰撞自由工作空间;利用优化的A*算法,在七自由度空间机械臂的自由工作空间内进行了无碰撞最优路径的搜索,从而实现了七自由度空间机械臂的避障路径规划。仿真结果表明了该算法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 空间机械臂 工作空间 七自由度 避障路径规划 A*算法 仿真
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快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划 被引量:8
20
作者 任子武 朱秋国 熊蓉 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期1131-1144,共14页
人类经长期学习训练后能对高速物体(如棒球、乒乓球等)具有快速连续反应作业的运动技能,从深层次上揭示是由于人体在其训练过程中不断"学习优选"了相应手臂的动作轨迹,并储存了丰富的"经验"和"知识".受... 人类经长期学习训练后能对高速物体(如棒球、乒乓球等)具有快速连续反应作业的运动技能,从深层次上揭示是由于人体在其训练过程中不断"学习优选"了相应手臂的动作轨迹,并储存了丰富的"经验"和"知识".受人体手臂动作此行为机制启发,本文提出一种7-DOF灵巧臂快速连续反应–避障作业的轨迹规划方法.该方法将灵巧臂对高速物体目标作业的轨迹规划问题转化为动作轨迹参数化优选问题,考虑作业过程中灵巧臂的机构物理约束和障碍约束条件,以灵巧臂"目标可作业度"指标构建适应度函数,采用粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)方法优选作业轨迹中的冗余参数;在此基础上利用灵巧臂动作轨迹参数化优选方法构建相应作业环境下的"知识"数据库,实现灵巧臂对高速物体目标的快速连续反应作业.以仿人机器人乒乓球对弈作业为例,将该方法应用于7-DOF灵巧臂乒乓球作业的轨迹规划中.数值实验及实际对弈试验结果表明,该方法不仅能使灵巧臂所规划的轨迹满足灵巧臂机构物理约束与障碍约束条件,同时能实现灵巧臂对乒乓球体的快速连续反应作业,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 七自由度灵巧臂 快速连续反应–避障作业 轨迹参数化 知识数据库 粒子群优化
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