四足机器人静步态轨迹规划与仿真分析

以四足机器人为研究对象,针对四足机器人在正常行进过程稳定性不高的问题,提出一种基于重心移动的间歇性walk步态规划.利用SolidWorks建立四足机器人的三维建模.首先利用D-H算法推导出单腿的运动学方程,然后借助MATLAB采用摆线曲线进行轨迹规划.同时,利用五次多项式曲线借助MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平...     

面对未知坡面的四足机器人足端轨迹仿真研究

随着四足机器人技术的日益成熟,应用领域也随之扩大,以往理想状态下平面的运动范围已不能满足现实中复杂的应用场合.为实现四足机器人未知坡面的平稳运动,以平面上成熟的Trot足端轨迹为基础,根据调整四足机器人在斜坡的质心投影,对足端轨迹进行重新解算,提高机身运动过程中的稳定性.对运动用MATLAB和ADAMS平台进行仿真,使...     

基于多项式理论智能车辆轨迹规划

运动规划问题是智能车辆关键技术之一,它可以分成路径规划和轨迹规划两部分。运动规划的目的是使智能车辆能够在复杂道路环境中平稳快速地行驶。针对智能车辆轨迹规划实时性及灵活性问题,基于多项式理论及微分平坦理论提出一种实时轨迹规划方法。首先,对智能车辆这一非线性系统的微分平坦性质进行分析并确定其平坦输入和输出,其次,通过一个完全参数化的多项式曲线进行智能车辆轨迹生成,最后,通过与B样条轨迹规划对比仿真验证表明该方法对于智能车辆的实时轨迹规划具有更好的有效性及可执行性。     

基于遗传算法的采摘机器人轨迹规划

以总距离最短作为性能指标,以6自由度采摘机器人作为研究对象,在考虑各关节速度、加速度和加速度变化约束的基础上,采用遗传算法对机器人所经过各点的进行路径规划.运用robotics toolbox 工具箱进行仿真,结果表明:所设计的机器人轨迹规划方法既能保证总路径最优,又可使机器人的轨迹平滑.     

工业机器人的时间最优轨迹规划

随着我国工业逐步向现代化迈进,工业机器人的作用越来越重要。做好机器人的最优时间轨迹规划是实现机器人最优控制的一个重要前提。规划时间最优轨迹的目的就是最大程度的提高机器人的操作速度以缩短其运行的时间,最终提高机器人的工作效率。本文对工业机器人的时间最优轨迹规划问题作了一个简要的概述。     

工业机器人轨迹规划及轨迹优化研究综述

对机器人的轨迹规划方式、规划算法、轨迹优化以及研究进展等进行了综述,指出了轨迹规划仍需解决的问题。最后,指出了目前机器人轨迹规划存在的不足,并展望了轨迹规划未来的发展方向。     

基于模型的四足机器人步态转换控制研究

为了解决基于模型的控制方法在四足机器人步态转换过程中稳定控制问题,本文在仿生学和机构学基础上设计了一款四足机器人样机平台,并推导了机器人单腿运动学模型。在足端可达工作空间内规划了机器人抬腿高度和迈步步长,利用理想的复合摆线轨迹,通过合理控制步态周期,提出了一种过渡段变周期控制方法,实现了步态转换前后定速度控制和变步长控制,保证了步态转换前后速度不变或可变。为了验证所提算法的正确性和稳定性,分别开展了单腿足端轨迹实验和整机步态转换实验。在完成整机运动控制的基础上,对比了基于模型的控制方式和基于中枢模式发生器的控制方式在四足机器人步态转换过程的应用。仿真和实验结果表明,在基于模型的控制算法下,四足机器人可以实现步态的平滑转换,且速度能伴随步长和周期的变化实现调节,满足了不同速度下的行走要求,为四足机器的运动控制提供了参考。     

挖掘机自主挖掘轨迹规划方法研究

通过比较两种轨迹规划方法,让挖掘机工作装置在作业过程中轨迹更连续平稳,以某型挖掘机为研究对象,通过D-H参数法建立运动学模型和工作装置的正/逆向运动学分析,在关节空间分别采用三次样条曲线和五段五次多项式曲线进行轨迹规划.通过Matlab仿真平台得到的各关节的关节角、角速度和角加速度的变化曲线,比较两种方法的曲线,得出通...     

基于超声波传感器的平行车位自动泊车轨迹规划

基于超声波传感器全自动泊车系统,针对平行车位轨迹规划问题,建立车辆运动学模型进行分析,以逆向行驶的方法对泊车轨迹进行初步规划,通过对泊车轨迹进行约束分析,确定两段圆弧的圆心、半径、切点坐标和泊车起始点坐标范围,并用五次多项式对泊车轨迹进行平滑处理,避免转向突变。在MATLAB中对轨迹规划方案进行仿真实验。选取不同的起始点坐标进行轨迹规划仿真。仿真结果表明,采用此轨迹规划方案,可实现平行车位自动泊车,且泊车起始点在一个区间范围内,车辆起始点坐标选择范围广,实用性更强。     

黄瓜收获机器人避碰轨迹规划

提出了一种基于机器视觉和关节空间的黄瓜收获机器人障碍避碰轨迹规划新方法,描述了算法的实现过程。该算法中,障碍分为球体、正方体和长方体3类;根据黄瓜果实图像信息,按照距离由近及远原则,规划成熟黄瓜的采摘顺序;根据障碍类型,进行障碍判断和归类,构造障碍保护圆和障碍保护点;采用过中间障碍点的三次多项式插值函数进行描述黄瓜收获机器人相应阶段关节空间的运动轨迹。     

基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法

针对动力学不确定性的机器人轨迹跟踪问题,本文提出一种基于参考轨迹实时修正的机器人轨迹跟踪控制方法。将轨迹跟踪中已产生的误差进行累加,实时前馈补偿到参考轨迹上即将被跟踪的点上。给出了该方法的控制框图,由控制框图导出跟踪误差与命令误差之间的关系式。关系式表明只需控制器中的控制算法保证速度误差稳定,即可保证跟踪误差收敛。此外,提高补偿增益的值可以提高误差的收敛速度。分析PD控制律能满足所提方法的收敛条件。给出了所提方法中参数的调节方案。通过仿真和实验验证了该方法的有效性。实验结果表明,各个关节跟踪轨迹1得到的误差绝对值均不大于0.008 7 rad;跟踪轨迹2得到的误差绝对值均不大于0.005 9 rad。     

基于345-修正梯形运动规律的4-RR-(SS)2并联机器人运动轨迹规划

研究了一种新型四自由度高速并联机器人运动轨迹规划方法。该机器人采用单动平台结构以减轻末端平台质量,提升机器人加减速性能。建立机器人机构运动学逆解模型,通过融合345多项式和梯形运动规律的优点,构造一种可兼顾运动时长和运动平稳性的345-修正梯形运动规律。在此基础上,通过插补叠加轨迹过渡传统门形轨迹的直角部分,并统筹考虑总运动时长最短以及角加速度峰值最小为目标完成插补叠加时机的优选,最后在样机上开展运动频次试验。试验结果显示,采用优化后的运动规律和轨迹样机运动频次可提升至218次/min,工作效率较传统Adept门形轨迹提高55.7%。     

基于最优控制策略的复杂环境移动机器人轨迹规划

复杂环境下移动机器人轨迹规划由于障碍物放置杂乱且无规律,常常面临避障失败的问题。本文将机器人的轨迹规划归结为优化问题,提出了一种基于优化策略的轨迹规划方法。该方法包括3部分：首先,对优化问题的约束建模,包括机器人的运动学模型、变量极值约束、障碍物避碰模型;然后,建立优化求解策略,通过决策变量区间均分、内置插值点和基于拉格朗日多项式的变量描述方式进行离散化,针对离散化导致的约束失效对变量进行等距时间离散并建立惩罚函数,从而实现有效避障;最后,基于随机分形搜索算法对上述优化模型进行求解。仿真结果表明,本文所述方法可以有效解决移动机器人在复杂环境下的障碍物避碰问题。     

挖掘机自主挖掘分段可变阶多项式轨迹规划

为保证挖掘机在自主挖掘作业中轨迹平稳连续,降低振动冲击,提出了一种轨迹规划方法,即将作业空间中路径进行合理分段,使其在保证轨迹规划结果中路径偏差较小不影响完成工作任务的前提下计算量尽量减小,并对每一段路径进行可变阶多项式插值轨迹规划。以某型单斗液压挖掘机实现自主挖掘为例,采用3-3-5-3-3多项式插值法进行轨迹规划,通过Matlab平台仿真,结果显示挖掘机各关节角位移、角速度、角加速度曲线平滑连续,但部分轨迹段角加速度超出加速度约束值。为进一步提高其动力学特性,对角加速度不满足要求的轨迹段,根据加速度约束,修正多项式最高阶次数,并利用修正后的高阶多项式进行轨迹规划。通过仿真结果对比,该分段可变阶多项式轨迹规划方法能够实现更加平稳连续的自主挖掘。     

移动机器人平滑JPS路径规划与轨迹优化方法

针对目前路径规划方法存在的平滑性和效率问题,在JPS算法基础上提出了兼顾平滑性与搜索效率的路径规划方法,并利用多项式进行了轨迹优化。首先,提出2个优化目标对路径序列进行优化处理;然后,对JPS搜索规则进行改进,得到更多有价值的路径,并对每条路径进行平滑处理,再以一定规则进行选择;最后,使用多段高阶多项式对所得路径进行轨迹优化,研究时间分配问题,从而加快迭代效率。通过仿真实验和与其他算法的对比证明了本文方法的可行性和有效性。结果表明,在不同障碍物密度环境下,本文路径规划方法得到了平滑性良好的路径,相对平滑后处理JPS,长度减少了0.48%~1.80%,总转折角减少了16.93%~52.75%,利用余弦函数进行时间分配加快了轨迹优化的迭代效率,通过实验验证得到了良好的效果。     

基于Trot步态的液压四足机器人关节驱动力仿真分析

采用液压能代替传统的电能驱动机器人的功率密度高、控制算法简单,输出转矩较大,负载能力强.以液压四足机器人为参考对象,利用SolidWorks建立四足机器人的三维模型,并利用MATLAB,ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法研究其在对角(Trot)步态行走过程中步态参数对液压四足机器人关节驱动力的影响,通过参数...     

基于多约束条件的果园喷雾机器人路径规划方法

果园喷雾机器人路径轨迹规划影响机器人行驶路线的平滑线和行驶过程的可靠性和平稳性。针对目前果园喷雾机器人路径规划中存在的转弯处参考轨迹不够平滑、曲率较大、行驶不平稳等问题,提出了一种基于果园喷雾机器人运动学多约束条件的三次非均匀B样条曲线果园喷雾机器人轨迹优化方法。通过先验地图获取树行位置信息对行间路径点进行拟合处理,保证果园喷雾机器人行驶在树行中心线上符合喷雾作业要求,综合考虑最小转弯半径、首末端点约束、转向机构延迟约束、曲率连续等多约束条件构建路径曲率最小化目标函数,并通过最优化算法求解待优化的曲线参数,生成符合果园喷雾机器人行驶要求的全局路径,最后采用纯跟踪算法进行跟踪试验来验证机器人行驶精度。仿真与试验结果表明,规划生成轨迹的最大曲率为0.31m-1,平均曲率为0.15m-1,符合果园喷雾机器人的行驶要求;针对该轨迹跟踪行驶的平均横向误差为0.225m,标准差为0.031m,满足果园喷雾机器人在果园内喷雾作业时对行驶精度的要求。     

四足机器人trot步态联合仿真分析

以四足机器人为研究对象,利用SolidWorks建立四足机器人的简化模型,并利用MATLAB、ADAMS搭建联合仿真平台,采用联合仿真的方法,通过不断调整轨迹参数,实现了该机器人稳定的trot步态行走,验证该结构的合理性以及稳定性.通过联合仿真可以方便地进行参数优化,得到设计物理样机所需的数据,大大提高了设计效率.