地面无人作战系统机械臂运动学建模与仿真

以某地面无人作战系统中的机械臂为研究对象,探讨其运动学模型建立中的相关问题．结合该机械臂的结构特点,利用D-H方法建立其相应的运动学模型,并在该基础上求解机械臂的正、逆运动学方程．最后在Matlab环境下,借助Robotics Toolbox工具箱对该机械臂的结构和运动学问题进行验证和仿真．仿真结果表明：该设计方法是正确可行的．     

基于改进QPSO-NN的冗余机械臂逆运动学算法

针对某种冗余机械臂逆运动学求解的问题,提出了一种基于改进量子粒子群神经网络的求解算法。以冗余机械臂末端位姿为输入,经神经网络求得其逆解;针对神经网络输出结果误差较大的问题,把神经网络求初值加入初始化的粒子群中,通过基于Metropolis准则改进量子粒子群算法,避免了量子粒子群算法的早熟现象;以关节坐标经正向运动学求得的末端位姿和期望位姿的误差为适应度函数,对机械臂关节坐标迭代寻优。仿真结果表明该方法结合了神经网络算法的快速性和改进量子粒子群算法的精确性,满足求冗余机械臂逆运动学问题的速度和精度要求。     

下肢外骨骼运动学与动力学研究综述

下肢外骨骼的研究涉及了机器人、机电工程、仿生学、生物工程和力学等多个领域,具有鲜明的学科交叉特征。对下肢外骨骼开展运动学与动力学研究是其进行结构设计、意图识别、控制策略、助力评估等的理论基础,具有重要的理论意义和应用价值。通过对国内外相关领域文献的综合分析,分别从正运动学、逆运动学、经典力学分析法、肌骨系统模型法等4个方面详细阐述了当前研究现状和进展,总结了当前研究中存在的难点与问题,并对下肢外骨骼运动学与动力学未来的发展方向进行了展望。     

基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制

建立了四轮全向移动机器人的运动学模型和动力学模型,并分析了四轮全向移动机器人执行器的机械特性。在此基础上,利用反馈控制设计了四轮全向移动机器人的运动学控制器,利用逆动力学补偿控制设计了四轮全向移动机器人的动力学控制器,实现了基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制系统设计。最后,利用Matlab/Simulink完成了基于动力学与运动学的四轮全向移动机器人轨迹跟踪控制仿真实验,实验结果验证了该轨迹跟踪控制方法的有效性。     

冗余空间机器人基座姿态调整的笛卡尔路径规划

空间机器人系统的机械臂和基座之间存在着动力学耦合,为了保证笛卡尔路径规划的同时可以调整基座的姿态,文章以冗余自由度空间机器人为研究对象,首先建立了空间机器人系统的运动学方程;由于存在一定的冗余度,通过将基座姿态运动方程与广义雅可比矩阵组合得到扩展后的雅可比矩阵,实现了基座和机械臂运动的协调规划;最后讨论了基座姿态无扰路径规划,并与零空间法进行了对比。建立平面三自由度空间机器人系统,分别采用零空间法和扩展雅可比矩阵法进行了基座姿态无扰路径规划和基座姿态跟踪路径规划,仿真结果验证了方法的有效性。     

基于神经网络的机器人运动学反解算法

提出了一种基于神经网络的机器人运动学反解算法。详细讨论了神经网络求解的快速算法以及求解精度的自动检验与改进等技术问题,并以六自由度ＰＵＭＡ机器人为例,进行了数值模拟计算。结果表明：用神经网络反对机器人的运动学问题,不仅求解过程简单,还可避免传统反解方法中的许多棘手问题。     

基于松弛序列凸优化的轮式机器人协同轨迹规划

针对威胁环境下的多智能体协同轨迹规划问题,以轮式机器人为对象,研究了基于序列凸优化方法的协同轨迹规划方法.首先通过对轮式机器人模型的分析,给出单独轮式机器人实际物理约束,同时以状态量、控制量加权为性能指标,考虑运动学方程、避障避碰约束、个体物理性能约束、终端约束,建立多轮式机器人协同轨迹规划问题;其次,对运动学方程、避...     

汽车加油机器人关键技术分析

传统加油模式使操作人员易受有毒易燃油气的侵害,而且严冬酷暑时加油站作业环境恶劣,因此在加油站配置机器人实现智能化加油变得十分迫切。介绍了国内外汽车加油机器人的研究进展,指出其作业对象的差异性、环境的多变性以及作业过程的危险性。分析了当前汽车加油机器人所采用的加油机构、加注接口以及识别与定位技术的特点,指出加油机构优化、安全控制、智能识别与定位研究是汽车加油机器人发展的方向。     

履带式全方位移动平台的运动学分析与仿真

履带式全方位移动平台克服了传统Mecanum轮式移动平台的缺陷,应用前景广阔。用圆柱辊子Mecanum轮式全方位移动平台等效代替履带式全方位移动平台进行运动学分析,将得到的通用运动学方程应用于矩形布局的履带式全方位移动平台,得到和现有文献一致的运动学方程。将此方法应用于履带式三角形车体全方位移动平台的运动学分析,并在Adams中建立3种履带长度不同的平台模型进行中心转向角速度对比仿真分析,结果显示最大误差小于10%。     

导弹总装自动对接平台设计与研究

提出了导弹舱段的自动对接系统。该自动对接系统利用舱段调整机构及基于激光测距传感器测量的位姿测量系统来实现舱段的自动对接。针对调整机构的结构进行了运动学分析,得到其运动学模型及逆运动学解。另外研究对接过程机构设计方法,建立自动对接系统的误差模型,对其调整误差进行分析与研究,并进行仿真来验证设计方法的正确性。     

基于Matlab四杆式液压起落机构运动学与动力学分析

提出了一种可用于加油卷盘升降的四杆式液压起落机构的设计方案。分析了四杆式液压起落机构的工作原理,采用复数向量法建立了运动学和动力学数学模型。利用Matlab软件编制了相应的程序进行实例分析和计算,得到了机构关键点的仿真轨迹和有关构件的角位移、角速度及角加速度曲线。运用理论分析计算和软件仿真,验证了机构设计的合理性和方案的可行性。     

鳐鱼胸鳍模式的运动学建模与仿真

由于流场环境中的鱼类动力学建模困难,目前胸鳍模式研究进展受到制约.随着计算机的高速发展和数值计算的进步,将有限元建模应用于水动力学研究,近年来也成为热点.而利用有限元建模,必须进行对象的运动学建模.本文提出了鱼类胸鳍模式的运动学模型,通过物理特征和运动参数探讨了运动波形,简化了鳐鱼胸鳍模式的运动方程,利用运动方程作为模型的运动边界条件,对牛鼻鲼的有限元模型进行仿真,探讨了牛鼻鲼的运动规律,验证了运动学模型的有效性.     

仿生机器鱼运动学参数优化选择的试验方法研究

建立了仿生机器鱼在一维稳态游动时的运动学数学模型;运用遗传算法对该模型中的运动学参数如何进行优化选择和组合进行了试验研究,并提出了试验的模型和方法.该模型对于开展包括鱼雷在内的无人水下航行体的推进技术研究有较大的参考意义.     

一种高精度的机器人手眼标定算法

提出了一种基于矩阵直积的机器人手眼标定改进算法。应用矩阵直积、Moore-penrose逆以及最小二乘法对机器人手眼关系方程CX=XD进行线性化处理,并运用F范数分析了标定结果的测量精度。该方法与传统两步法和一般性矩阵直积的手眼标定算法相比,能够克服由于误差传递引起的精度下降问题。结果表明:基于矩阵直积改进算法的标定精度高于另外两种现有算法,并且具有强鲁棒性的特点。     

大椭圆停泊轨道月球探测器发射窗口运动学约束特性分析及转移轨道快速设计方法

通过分析大椭圆停泊轨道月球探测器发射窗口的运动学约束特性,给出了转移轨道运动学约束对发射窗口的影响规律,进一步明确了在该种情况下月球探测器的发射机会和增加窗口的可能性.并结合发射窗口运动学约束特性,提出了一种基于大椭圆停泊轨道的地月转移轨道快速设计方法.仿真结果验证了大椭圆停泊轨道下探测器发射窗口运动学约束特性分析的正确性,以及转移轨道设计方法的有效性.     

基于串并联结构的弹药装填机器人设计

以人体手臂结构为参考,根据装甲车辆火炮自动装填需求和车内结构特点,设计了7自由度冗余弹药装填机器人,给出了设计指导思想,重点研究了肩、肘、腕关节处的机构选型以及相关参数的确定,给出了手爪推弹器方案,建立了虚拟样机,并进行了运动学仿真。该串并联结构的弹药装填机器人结构紧凑、负载能力高、运动特性好,能够实现装甲车辆火炮弹药自动装填,对于我军未来装甲车辆弹药装填机器人研制具有较大参考价值。     

应用时标分离和动态逆方法设计飞行器的姿态控制系统

在对飞行器的姿态控制过程中,针对飞行器姿态控制系统模型的非线性特性,线性的控制方法难以直接应用,应用非线性控制理论来设计姿态控制律十分必要。结合时标分离的思想将系统姿态的运动学部分和动力学部分分别视为慢变子系统和快变子系统,2次应用动态逆的设计方法来设计控制律,仿真结果表明,系统能够快速地跟踪期望的姿态角,跟踪的精度高,该方法简单可行,具有一定的实用性。     

柔性长鳍波动推进试验及分析

以依靠长背鳍推进的“尼罗河魔鬼”为研究对象,对柔性长鳍波动推进模式的运动学进行了研究。介绍了“尼罗河魔鬼”巡航游动试验的实验原理及方法,通过试验揭示了波动柔性长背鳍的形态学特征、运动特性及运动参数间的相关性,定性描述了“尼罗河魔鬼”正、逆向行进时背鳍产生波形的差异,在此基础上建立了柔性长鳍波动的运动学简化模型,利用细长体理论估算样本巡航游动时的水动力学效率大于83.12%。     

空气动力目标被毁伤的判别方法研究

防空导弹击中目标后,地面制导站实时快速判断该目标是否被有效毁伤,是武器系统释放该目标通道的前提.基于雷达测量空气动力目标有关运动学参数,建立敏感目标运动状态变化的参量模型,提出了用目标视航角与加速度变化相结合的判别方法,得出了目标被有效毁伤的判据.     

多轴数控机床的通用运动学综合空间误差模型

提出了一种适用任意结构多轴数控机床的新通用运动学综合空间误差模型。该模型包含了由于制造、安装、运动控制不精确和刀具、床身、工件热变形以及其它因素引起的初始位置误差与运动误差 ,反应了机床误差的实际变化规律 ,对机床工作区误差适时全补偿特别有效。为了发展该新型误差模型 ,运用了多体系统运动学理论和齐次变换矩阵。最后 ,利用所述建模理论和方法 ,给出了 3轴立式数控机床的空间误差模型表达式 ,并分析了其 36种误差成分的变化规律