噪声环境下冗余度机械臂运动规划的研究
发布时间：2021-08-24 12:19
在科学和工程中,会广泛涉及到冗余度机械臂的运动规划,而冗余度解析问题通常被认为是机械臂控制领域的基础部分。一般的机械臂重复运动规划和障碍物躲避方案几乎都是在设定的无噪声的环境中,而在实际应用或者工业生产中,噪声是必然存在的。而噪声的存在对于机械臂的运动有着较大的影响,甚至会导致控制方案的失败。因此,不论在实际环境还是模拟仿真的过程中,如何有效的抑制噪声使得机械臂有效完成给定任务就变得十分值得研究。为了解决噪声环境下的冗余度机械臂运动规划问题,本文提出了一个等式约束,然后将这个约束应用在机械臂重复运动规划和障碍物躲避方案中形成能抑制噪声的方案。通过理论证明该约束的误差是收敛的,那么就保证噪声存在时,方案的末端误差是渐进稳定且精度满足控制需求。在重复运动规划和障碍物躲避方案都成立的基础上,综合两种方案,形成一个在噪声环境下既能实现重复运动也能实现障碍物躲避的方案。三种方案都可以被表示为二次型问题,使用神经网络模型进行求解,方便下一步的验证。由于冗余度机械臂是国内外的研究热点,本文将进一步探讨将所提出的三种方案应用于PA10冗余度机械臂的运动规划上,进而体现方案的实际应用价值。将所提出的三种...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
提出的冗余度机械臂速度层RMP方案（2.10）-（2.13）系统的结构框图
华侨大学硕士学位论文16(a)运动轨迹(b)末端轨迹与期望轨迹对比图(c)末端执行器位置误差(d)关节角度的变化图2.2基于一般MVN方案的PA10冗余度机械臂末端执行器在零噪声下跟踪圆形轨迹的仿真结果本文对传统RMP方案（2.4）-（2.7）和提出的RMP方案（2.10）-（2.13）在PA10冗余度机械臂上进行了末端轨迹为圆形的仿真。在实验过程中，设置PA10机械臂的物理极限为：+==,1.7637,,2.6831,1.5,,2,2radT，+==1,1,2,2,2,2,2,2rad/sT，式（2.16）和（2.17）中=0.99，=106。零噪声：首先，对传统的RMP方案（2.4）-（2.7）和新型RMP方案（2.10）-（2.13）在零噪声情况下进行了对比验证，并在图2.2-2.4和表2.1-2.4中给出了相关的仿真结果。具体来说，在不考虑噪声存在的情况下，图2.2给出了最小速度范数（minimumvelocitynorm，MVN）方案的仿真结果，即（2.10）-（2.13）
华侨大学硕士学位论文18-78.010m(a)运动轨迹(b)末端轨迹与期望轨迹对比图(c)末端执行器位置误差(d)关节角度的变化图2.3基于传统RMP方案（2.4）-（2.7）的PA10冗余度机械臂末端执行器在零噪声下跟踪圆形轨迹的仿真结果图2.4展示出了由4和10的RMP方案（2.10）-（2.13）所形成的实验结果。如图2.4（a）和（b）所示，PA10末端执行器也能有效地跟踪圆形路径，且最大末端位置误差小于。图2.4（b）进一步显示了位置误差不产生发散现象，表明了方案（2.10）-（2.13）的优点。如图2.4（c）和（d）所示，和都保持在它们的物理限制范围内，并且具有光滑特性，且图2.4（d）中d代表。此外，图2.4（c）表示(10)与(0)重合，这意味着通过方案（2.10）-（2.13）所求出的解是可实现重复运动的，表2.3提供的数据证实了这一特性。很明显，通过表2.3能够表明，初始状态和最终状态几乎是相同的，因为
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的技术发展及其应用分析[J]. 李肇惠,郝昭. 内燃机与配件. 2020(01)
[2]基于终态神经网络的冗余机械臂重复运动规划[J]. 孔颖,孙明轩. 计算机科学. 2018(12)
[3]冗余机械臂危险性评估及实时避障研究[J]. 曹海蕊,宋广奎,顾晓勤. 机械设计. 2018(10)
[4]一种具有压力感知功能的机械手的设计[J]. 罗鸿彬,曾志彬,黎梓恒,吴国洪,陈学忠. 机电信息. 2018(24)
[5]浅谈机械手的类型、应用及发展趋势[J]. 韩伯龙. 中国高新区. 2018(04)
[6]移动机器人应用超声波传感器躲避障碍物系统的设计[J]. 陈思,方宁. 电子质量. 2014(05)
[7]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[8]一种移动机器人动态环境下的路径规划[J]. 唐建平,宋红生,王东署. 郑州大学学报(理学版). 2012(01)
[9]基于原对偶神经网络的PUMA560机器手臂重复运动规划[J]. 张雨浓,吕宣姣,杨智. 大连大学学报. 2008(03)
[10]空间7R冗余度机械臂运动灵活性的研究[J]. 方承,赵京. 机械设计与研究. 2007(03)
硕士论文
[1]基于双目视觉的未知环境下机械臂避障研究[D]. 张宁.济南大学 2019
[2]六自由度机械臂避障路径规划研究[D]. 王兆光.西南交通大学 2018
[3]面向PA10的冗余度机械臂加速度层重复运动规划[D]. 朱虹.中山大学 2011
[4]基于视觉的冗余度机械臂避障规划及实验研究[D]. 方承.北京工业大学 2009
[5]机械臂及其路径规划研究[D]. 段梅.北京林业大学 2009
[6]机械臂运动学算法设计[D]. 范叔炬.浙江大学 2008
本文编号：3359978
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
提出的冗余度机械臂速度层RMP方案（2.10）-（2.13）系统的结构框图
华侨大学硕士学位论文16(a)运动轨迹(b)末端轨迹与期望轨迹对比图(c)末端执行器位置误差(d)关节角度的变化图2.2基于一般MVN方案的PA10冗余度机械臂末端执行器在零噪声下跟踪圆形轨迹的仿真结果本文对传统RMP方案（2.4）-（2.7）和提出的RMP方案（2.10）-（2.13）在PA10冗余度机械臂上进行了末端轨迹为圆形的仿真。在实验过程中，设置PA10机械臂的物理极限为：+==,1.7637,,2.6831,1.5,,2,2radT，+==1,1,2,2,2,2,2,2rad/sT，式（2.16）和（2.17）中=0.99，=106。零噪声：首先，对传统的RMP方案（2.4）-（2.7）和新型RMP方案（2.10）-（2.13）在零噪声情况下进行了对比验证，并在图2.2-2.4和表2.1-2.4中给出了相关的仿真结果。具体来说，在不考虑噪声存在的情况下，图2.2给出了最小速度范数（minimumvelocitynorm，MVN）方案的仿真结果，即（2.10）-（2.13）
华侨大学硕士学位论文18-78.010m(a)运动轨迹(b)末端轨迹与期望轨迹对比图(c)末端执行器位置误差(d)关节角度的变化图2.3基于传统RMP方案（2.4）-（2.7）的PA10冗余度机械臂末端执行器在零噪声下跟踪圆形轨迹的仿真结果图2.4展示出了由4和10的RMP方案（2.10）-（2.13）所形成的实验结果。如图2.4（a）和（b）所示，PA10末端执行器也能有效地跟踪圆形路径，且最大末端位置误差小于。图2.4（b）进一步显示了位置误差不产生发散现象，表明了方案（2.10）-（2.13）的优点。如图2.4（c）和（d）所示，和都保持在它们的物理限制范围内，并且具有光滑特性，且图2.4（d）中d代表。此外，图2.4（c）表示(10)与(0)重合，这意味着通过方案（2.10）-（2.13）所求出的解是可实现重复运动的，表2.3提供的数据证实了这一特性。很明显，通过表2.3能够表明，初始状态和最终状态几乎是相同的，因为
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的技术发展及其应用分析[J]. 李肇惠,郝昭. 内燃机与配件. 2020(01)
[2]基于终态神经网络的冗余机械臂重复运动规划[J]. 孔颖,孙明轩. 计算机科学. 2018(12)
[3]冗余机械臂危险性评估及实时避障研究[J]. 曹海蕊,宋广奎,顾晓勤. 机械设计. 2018(10)
[4]一种具有压力感知功能的机械手的设计[J]. 罗鸿彬,曾志彬,黎梓恒,吴国洪,陈学忠. 机电信息. 2018(24)
[5]浅谈机械手的类型、应用及发展趋势[J]. 韩伯龙. 中国高新区. 2018(04)
[6]移动机器人应用超声波传感器躲避障碍物系统的设计[J]. 陈思,方宁. 电子质量. 2014(05)
[7]机器人技术研究进展[J]. 谭民,王硕. 自动化学报. 2013(07)
[8]一种移动机器人动态环境下的路径规划[J]. 唐建平,宋红生,王东署. 郑州大学学报(理学版). 2012(01)
[9]基于原对偶神经网络的PUMA560机器手臂重复运动规划[J]. 张雨浓,吕宣姣,杨智. 大连大学学报. 2008(03)
[10]空间7R冗余度机械臂运动灵活性的研究[J]. 方承,赵京. 机械设计与研究. 2007(03)
硕士论文
[1]基于双目视觉的未知环境下机械臂避障研究[D]. 张宁.济南大学 2019
[2]六自由度机械臂避障路径规划研究[D]. 王兆光.西南交通大学 2018
[3]面向PA10的冗余度机械臂加速度层重复运动规划[D]. 朱虹.中山大学 2011
[4]基于视觉的冗余度机械臂避障规划及实验研究[D]. 方承.北京工业大学 2009
[5]机械臂及其路径规划研究[D]. 段梅.北京林业大学 2009
[6]机械臂运动学算法设计[D]. 范叔炬.浙江大学 2008
本文编号：3359978
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