基于主从规划与臂形控制的拟人双臂机器人协调操作方法研究
发布时间：2021-08-15 15:20
拟人双臂机器人有着与人类手臂相似的结构,它们拥有较多的自由度,这在赋予机器人强大作业能力的同时,也带来了很多研究难点。首先,拟人双臂机器人的两条手臂之间应该有较好的协调性,这样才能顺利完成复杂的任务。其次,拟人双臂机器人具备灵活、复杂的操作能力,期望能预测和控制它的手臂动作。本文针对以上两点问题,研究拟人双臂机器人的双臂协调操作和臂形控制方法,论文的主要工作包括以下几个方面:（1）分析拟人机械臂与人类手臂生理结构的对应关系,结合实际的例子提出了运动的一致性的问题,并分析了传统的逆解方法Trac-IK方法（数值方法）、ikfast方法（解析方法）的特点以及不能控制机械臂动作的问题。（2）提出一种以臂形角作为冗余参数的逆运动学方法MC-Inverse,该方法将拟人机械臂的逆运动学分解为三个子问题,能够在计算出拟人机械臂逆解的同时控制它的臂形。同时在关节空间根据机械臂单次运动时关节轨迹平滑性、运动耗能和多次重复运动时臂形的一致性提出一种臂形控制的评价指标,根据评价指标将本文的方法和传统的逆解方法进行了对比实验,实验结果表明本文的方法不仅拥有较好的性能,还能在拟人机械臂运动过程中有效的控制手臂...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外拟
武汉科技大学硕士学位论文5图1.3快速上肢评估（RULA）方法对机械臂臂形进行评估Suomalainen等人[33]将阻抗控制和模仿学习结合，提出从人类演示中学习遵从性参数（阻抗控制器的运动参数和柔度参数）装配任务，建立了机器人学习人类进行装配作业的组织框架。机器人通过观察人完成任务的动作，建立环境模型，识别任务参数，如目标的位置。Ijspeer等人提出了动态运动基元（DynamicMovementPrimitives，DMP）的概念[34][35]，作者将机器人复杂的动作看作一组按连续或者并行执行的基本动作组合而成，而DMP是这些基本动作的抽象数学形式，可以通过不同的组合表达各种复杂的动作。对于拟人双臂机器人，可以用DMP表示机械臂各个关节的基本运动，并且可以通过调整DMP的参数来改变机器人的运动轨迹，生成期望的运动。徐鸿程等人[37]提出了连续动作基元的概念和运动规划方法，在拟人机械臂所对应的生理结构上完成运动学的求解，确定整个手臂后映射回关节空间执行，并提出了基于肌肉疲劳指标的拟人化运动优化来增加机械臂动作的生理评估依据，该方法不仅保留了拟人机械臂的优化能力，还能较好的控制机械臂的臂形。图1.4动态运动基元方法进行学习运动
武汉科技大学硕士学位论文5图1.3快速上肢评估（RULA）方法对机械臂臂形进行评估Suomalainen等人[33]将阻抗控制和模仿学习结合，提出从人类演示中学习遵从性参数（阻抗控制器的运动参数和柔度参数）装配任务，建立了机器人学习人类进行装配作业的组织框架。机器人通过观察人完成任务的动作，建立环境模型，识别任务参数，如目标的位置。Ijspeer等人提出了动态运动基元（DynamicMovementPrimitives，DMP）的概念[34][35]，作者将机器人复杂的动作看作一组按连续或者并行执行的基本动作组合而成，而DMP是这些基本动作的抽象数学形式，可以通过不同的组合表达各种复杂的动作。对于拟人双臂机器人，可以用DMP表示机械臂各个关节的基本运动，并且可以通过调整DMP的参数来改变机器人的运动轨迹，生成期望的运动。徐鸿程等人[37]提出了连续动作基元的概念和运动规划方法，在拟人机械臂所对应的生理结构上完成运动学的求解，确定整个手臂后映射回关节空间执行，并提出了基于肌肉疲劳指标的拟人化运动优化来增加机械臂动作的生理评估依据，该方法不仅保留了拟人机械臂的优化能力，还能较好的控制机械臂的臂形。图1.4动态运动基元方法进行学习运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应粒子群算法求冗余机械臂逆运动学解[J]. 朱经纬,方虎生,邵发明,蒋成明. 计算机工程与应用. 2019(14)
[2]基于神经网络的冗余机械臂运动学逆解研究分析[J]. 张博. 电子设计工程. 2018(14)
[3]一种冗余自由度机械臂逆运动学解析算法[J]. 王鹏程,沈惠平,孟庆梅,邓嘉鸣,骆敏舟. 机械科学与技术. 2016(05)
[4]基于蒙特卡罗方法的双臂机器人工作空间分析[J]. 周律,周昱明,汪亮,朱金龙. 机械传动. 2014(06)
[5]基于多目标遗传算法的冗余机械手逆解算法[J]. 申晓宁,李胜,郭毓,陈庆伟,胡维礼. 系统仿真学报. 2008(02)
博士论文
[1]面向救援任务的双臂机器人协作运动规划与控制方法研究[D]. 王美玲.中国科学技术大学 2015
本文编号：3344799
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外拟
武汉科技大学硕士学位论文5图1.3快速上肢评估（RULA）方法对机械臂臂形进行评估Suomalainen等人[33]将阻抗控制和模仿学习结合，提出从人类演示中学习遵从性参数（阻抗控制器的运动参数和柔度参数）装配任务，建立了机器人学习人类进行装配作业的组织框架。机器人通过观察人完成任务的动作，建立环境模型，识别任务参数，如目标的位置。Ijspeer等人提出了动态运动基元（DynamicMovementPrimitives，DMP）的概念[34][35]，作者将机器人复杂的动作看作一组按连续或者并行执行的基本动作组合而成，而DMP是这些基本动作的抽象数学形式，可以通过不同的组合表达各种复杂的动作。对于拟人双臂机器人，可以用DMP表示机械臂各个关节的基本运动，并且可以通过调整DMP的参数来改变机器人的运动轨迹，生成期望的运动。徐鸿程等人[37]提出了连续动作基元的概念和运动规划方法，在拟人机械臂所对应的生理结构上完成运动学的求解，确定整个手臂后映射回关节空间执行，并提出了基于肌肉疲劳指标的拟人化运动优化来增加机械臂动作的生理评估依据，该方法不仅保留了拟人机械臂的优化能力，还能较好的控制机械臂的臂形。图1.4动态运动基元方法进行学习运动
武汉科技大学硕士学位论文5图1.3快速上肢评估（RULA）方法对机械臂臂形进行评估Suomalainen等人[33]将阻抗控制和模仿学习结合，提出从人类演示中学习遵从性参数（阻抗控制器的运动参数和柔度参数）装配任务，建立了机器人学习人类进行装配作业的组织框架。机器人通过观察人完成任务的动作，建立环境模型，识别任务参数，如目标的位置。Ijspeer等人提出了动态运动基元（DynamicMovementPrimitives，DMP）的概念[34][35]，作者将机器人复杂的动作看作一组按连续或者并行执行的基本动作组合而成，而DMP是这些基本动作的抽象数学形式，可以通过不同的组合表达各种复杂的动作。对于拟人双臂机器人，可以用DMP表示机械臂各个关节的基本运动，并且可以通过调整DMP的参数来改变机器人的运动轨迹，生成期望的运动。徐鸿程等人[37]提出了连续动作基元的概念和运动规划方法，在拟人机械臂所对应的生理结构上完成运动学的求解，确定整个手臂后映射回关节空间执行，并提出了基于肌肉疲劳指标的拟人化运动优化来增加机械臂动作的生理评估依据，该方法不仅保留了拟人机械臂的优化能力，还能较好的控制机械臂的臂形。图1.4动态运动基元方法进行学习运动
【参考文献】：
期刊论文
[1]自适应粒子群算法求冗余机械臂逆运动学解[J]. 朱经纬,方虎生,邵发明,蒋成明. 计算机工程与应用. 2019(14)
[2]基于神经网络的冗余机械臂运动学逆解研究分析[J]. 张博. 电子设计工程. 2018(14)
[3]一种冗余自由度机械臂逆运动学解析算法[J]. 王鹏程,沈惠平,孟庆梅,邓嘉鸣,骆敏舟. 机械科学与技术. 2016(05)
[4]基于蒙特卡罗方法的双臂机器人工作空间分析[J]. 周律,周昱明,汪亮,朱金龙. 机械传动. 2014(06)
[5]基于多目标遗传算法的冗余机械手逆解算法[J]. 申晓宁,李胜,郭毓,陈庆伟,胡维礼. 系统仿真学报. 2008(02)
博士论文
[1]面向救援任务的双臂机器人协作运动规划与控制方法研究[D]. 王美玲.中国科学技术大学 2015
本文编号：3344799
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3344799.html
