仿人机器人手臂的似人运动轨迹规划研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shumoljw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
仿人机器人代表了当今机器人研究领域的最高水平,外形和动作都与人类高度相似的仿人机器人更容易被人类接受。目前仿人机器人外形上已经与人类非常相似,并且仿人机器人“双腿”运动的仿人水平已经与人类双腿十分接近,但其“双臂”与人类双臂相比还相距甚远,因此近年来的研究热点已经由下半身的双腿“仿人行走”转移到了更具有应用价值的上半身的双臂“仿人操作”。  国外许多研究机构和机器人生产商都对仿人机器人投入大量的研究精力并取得了一定的研究成果,然而国内在这方面的研究还很有限,多数研究倾向于以完成操作任务为目标,没有考虑机器人操作动作本身的似人特性。在这样的背景下,本文对仿人机器人手臂的似人运动规划进行了初步的探索。  由于机器人操作动作的似人程度是含有一定主观成分的,所以本文的研究重点之一就是如何寻找一个能够被广泛认可的、相对客观的并且可以量化进行计算比较的似人程度评价标准。应用人体工程学是一门研究人体运动规律的科学,它对人体手臂运动规律的研究对仿人机器人的手臂控制具有重要指导意义。本文采用应用人体工程学中的快速上肢评估(RULA)准则来评价机器人构型的似人程度,RULA准则将似人程度这样一个主观的概念以一种客观的量化的标准进行分类,是一种简单易行并且受到广泛认同的评价方法。本文以RULA准则为主,并结合其他相关的手臂运动规律和机器人运动性能指标,对仿人机器人手臂进行似人运动轨迹规划,规划过程分为静态构型规划和动态运动规划两个部分。  静态构型规划依据具体的操作任务规划机器人操作的“关键点”操作构型,主要包括运动轨迹的起点、终点和转折点。规划方法以机器人面对指定操作任务沿指定方向的操作测度最大为优化目标、以机器人操作构型的似人程度为约束条件,在多目标约束规划问题模型下求解“关键点”操作构型。  动态运动规划依据静态构型规划出的机器人在“关键点”处的操作构型和人类运动轨迹的速度、加速度特性规划机器人运动轨迹:以关键操作点的机器人构型为基础,在模仿人类手臂动作速度、加速度特点的情况下规划机器人手臂的运动轨迹,包括速度运动曲线、加速度运动曲线等。  本文以日本安川公司Motoman SDA10D仿人机器人和日本三菱公司PA10机器人为实验对象,具体介绍了静态构型规划和动态运动规划在不同情况下的应用过程和规划结果,仿真和实验结果表明,对于日常生活中常见的抓取任务,使用本文的方法规划出的机器人抓取结果,在完成任务的前提下,具有非常好的似人运动特性。
其他文献
本文以长丰集团计算机集成信息管理系统(CIMS)的实现为背景,首先研究了JIT生产管理方式下的看板管理,提出了针对总装车间的看板系统;然后研究了排队网理论,使用理论分析了机
森林监测中林区地域广阔,环境复杂,应用传统的有线网络传输大量的数据具有相当大的难度。本课题以森林防火监测为应用背景,开展基于无线传感器网络的火灾图像传输方法研究,将
本文首先讨论了伺服系统的国内外现状与发展,并指出本课题的研究意义和主要研究内容.在深入研究了永磁同步电机的数学模型、等效电路的基础上,本文对磁场定向控制和空间矢量
本文针对间歇过程优化控制问题,主要围绕该过程的优化部分进行深入的研究,从在线优化、优化算法改进以及面向能量的优化三个方面进行突破和创新。首先,针对间歇过程动态在线优化控制问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波估计的间歇过程在线优化控制方案,通过与离线优化控制方案和典型的在线优化控制方案对比,该方案在对反应过程参数的估计和对反应产量优化方面展示出了良好的效果。随后,针对优化算法的研究,提出了基于邻域粒子拥挤
学位
本文从机器学习角度,分析研究了基于相关反馈的CBIR学习方法及其特点.针对图像检索中存在的训练样本有限等问题,从特征提取与描述、用户查询概念的学习及优化三方面内容,对可
永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,以下简写PMSM),与普通交流电机相比,具有效率高,功率密度高、启动转矩大、响应速度快、开环转速精度高、等诸多优点。但是由于PMSM本身固有的强耦合、非线性等特点,使得传统的控制方法不能实现系统的最优。本文以PMSM为研究对象,以广义预测(Generalized Predictive Control)这一基于对象
切换系统是一类结构清晰、简单的混杂系统,具有广泛的实际应用背景。切换系统是当前控制理论界的研究热点之一。虽然十年来切换系统的研究已取得长足的进步,但仍有许多问题需要
PDM作为企业实施信息化的集成框架,已被越来越多的企业所采用。而实施PDM对企业的管理水平、计算机化程度、技术力量及投资有较高的要求,制约了其在中小企业的应用。EDM是PDM中
倒立摆属于多变量、非线性、不稳定、强耦合的快速系统,它的强非线性导致实现其控制较为困难,因此多年来对它的研究受到控制学界的普遍重视。对倒立摆的研究可归结为对多变量非