一、Trial mountain climbing algorithm for solving the inverse kinematics of redundant manipulator（论文文献综述）
阳复建,陈志[1]（2021）在《冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进》文中研究指明逆运动学问题是冗余度机器人运动控制、轨迹规划和动力学分析的基础,也是机器人学中最重要的问题之一。以末端执行器位姿的误差最小为优化目标,建立适应度函数,将求解冗余度机械手的逆运动学问题转化为一个等价的优化问题,在优化算法的基础上通过杂交变异果蝇优化算法（HMFOA）进行冗余度机械手逆运动学问题的求解。采用嗅觉搜索杂交突变机制和视觉搜索的动态实时更新机制,有效解决果蝇优化算法（FOA）的收敛问题,并提高算法的收敛速度。为进一步验证HMFOA的有效性,在七自由度机械手上对HMFOA进行了测试,将其结果与FOA、LGMS-FOA和AE-LGMS-FOA等算法进行了比较,证明HMFOA能有效地解决冗余机械手的逆运动学问题。
乔丹[2]（2021）在《面向眼科手术机器人的6-PSS主从执行器设计及重力补偿控制》文中研究表明随着眼科手术需求的不断增加,眼科机器人技术开始进入快速发展期。作为手术机器人的核心,执行器的结构特性与控制性能将直接影响系统的整体性能乃至手术效果。在眼科手术中,医生需要在眼部完成复杂的多自由度操作,要求执行器具备足够的自由度与工作空间。此外,执行器自身会受到重力的作用。从人机交互的角度,重力会导致操作者的疲劳,需尽可能减小;从运动控制的角度,重力对控制形成了干扰,对执行器的控制精度产生影响。因此,对眼科手术机器人设计兼顾精度、自由度、人机交互性能的执行器是十分必要的。本文以机构设计、分析建模与重力补偿为重点,主要研究了以下内容:（1）面向眼科手术的操作需求,完成了主从执行器的机构设计。基于6-PSS并联机构,实现了三轴平移与三轴旋转。在此基础上进行执行器的运动学建模及工作空间分析。利用空间矢量法建立了运动学模型,完成了执行器的正运动学和逆运动学分析。使用Matlab/Simulink仿真对建模结果的正确性进行了验证。采用蒙特卡罗法对工作空间进行分析,验证了设计方案的实用性。（2）采用牛顿-欧拉法建立了执行器的动力学模型。在忽略摩擦力的条件下,对动平台、支链和移动副分别建立了牛顿-欧拉方程,并依据力平衡原则建立了执行器整体的动力学方程。动力学模型为重力补偿控制器设计奠定了基础。（3）基于动力学模型,完成了执行器的重力补偿研究。由动力学方程得到了机构在任意位置的重力,并由此设计了重力补偿控制器。实验结果表明,针对主执行器的重力补偿有效降低了机构重力影响,提高了人机交互的性能;针对从执行器的重力补偿有效提高了运动控制精度,实现了精密控制。本文以眼科手术为应用背景,基于6-PSS并联机构设计了六自由度眼科手术机器人主从执行器。对所设计执行器的运动学和动力学进行了分析与建模,并基于动力学模型实现了重力补偿。实验结果表明,主执行器的操作力下降93%,从执行器位姿控制的均方根误差下降66.54%,有效提高了系统整体性能。
于鲁川[3]（2021）在《汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究》文中进行了进一步梳理“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的提出、实施与推广,促进汽车外覆盖件冲压生产线跨越式发展,符合汽车行业高速化、柔性化、自动化、智能化发展方向,满足汽车行业日益增长发展需求。虽然国内厂商已研制类型多样的大型机械压力机冲压生产线、大型伺服压力机冲压生产线、大型多工位冲压生产线,并将整个生产线广泛销往一汽、上汽、长城、比亚迪、通用、雪铁龙、福特等国内外知名汽车企业,但该领域仍然存在基础共性技术研究深度不够、理论成果验证不充分等问题,严重制约汽车外覆盖件冲压生产线进一步发展。汽车外覆盖件冲压生产线是通过若干个送料系统和冲压工位,以金属板材为加工对象,将其制成类型多样、结构复杂的车身金属薄板。由于技术壁垒、数据保密等原因,该方面公开报道研究尚少。然而,相关研究数据表明,送料系统类型和轨迹对汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定地运行影响很大,汽车外覆盖件冲压生产线仿真技术在以不消耗任何实际生产资源情况下,对实际生产过程进行动态模拟,可以快速地验证单个或多个运动设备之间轨迹规划结果的合理性、有效性,缩短研发周期。因此,本文将从理论分析、仿真优化与实验验证三个方面对汽车外覆盖件冲压生产线送料系统机构及其轨迹进行系统的研究。从图论角度出发,研究平面连杆运动链同构判别及其自动绘制机理。分析常见同构判别、自动绘制方法特点,提出一种适合于平面连杆运动链简单、可靠的同构判别及自动绘制方法。以连杆和运动副交替连接分布为基础,结合连杆-连杆邻接矩阵和环路理论,建立平面连杆运动链和伪环路矩阵之间的联系,明确平面连杆运动链同构判别标准;基于平面连杆运动链中连杆和运动副分布特点及其连接关系,总结平面连杆分类绘制原则,结合同心圆和叉积运算,提出平面连杆运动链自动绘制路线。理论分析结果表明,基于伪环路矩阵的同构判别方法可有效地判别不同平面连杆运动链的同构性,连杆分类最优布局法可有效地绘制平面连杆运动链。基于平面连杆运动链中连杆和运动副关系,建立给定连杆数量和给定连杆自由度与连杆类别的联系。以连杆-连杆邻接矩阵为基础,提出连杆-路径邻接矩阵,直观地反映平面连杆运动链中连杆分布和环路组成。分析应用于平面连杆运动链中常见的机构类型综合方法,依次通过确定连杆类别集、建立元素数据库、确定元素位置、从元素数据库挑取元素、刚性链判别、同构判别和自动绘制的技术路线,提出基于连杆-路径邻接矩阵的纯转动副平面连杆运动链机构类型综合方法。分析汽车外覆盖件冲压生产线送料系统工作环境和任务需求,以纯转动副平面连杆运动链机构类型综合结果为基础,将平面连杆运动链中若干个转动副替换为移动副,对送料系统进行机构创新,完善任务驱动型机构创新型设计方法。理论研究结果表明,本文提出的平面连杆运动链机构类型综合方法可生成完备的平面连杆运动链构型,任务驱动型机构创新型设计方法可有效地设计送料系统新构型,为保证汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定地运行奠定了基础。研究常见机器人运动学模型建立方法,结合Denavit-Hartenberg方法,推导适合于平面送料机械手运动学模型快速建立的公式。分析典型机器人逆运动学方法求解原理和送料系统工作特点,结合粒子群优化算法和拉格朗日动力学理论,提出基于多层粒子群优化算法和关节分类策略的逆运动学求解方法。分析影响汽车外覆盖件送料机械手抖动和生产节拍瓶颈因素,从轨迹规划角度出发,通过五次B样条曲线对冗余送料机械手在关节空间和笛卡尔空间轨迹进行拟合,采用加权法,降低冗余送料机械手在关节空间轨迹以及末端执行器在笛卡尔空间轨迹的加速度时间变化率,合理协调关节空间各个主动关节对应伺服电机的扭矩,保证送料机械手高速、低抖动地运行。实验结果表明,基于五次B样条曲线控制顶点引导的轨迹规划方法使送料机械手具有良好的避障性能,降低关节空间或者笛卡尔空间轨迹的加速度时间变化率可以降低送料机械手抖动,限制送料机械手的主动关节扭矩可以提高其生产节拍,进而证明本文提出的轨迹规划方法能有效地改善送料机械手工作性能。分析汽车外覆盖件冲压生产线工作流程,建立其典型设备的SolidWorks三维模型和MATLAB二维模型之间联系,提出基于MATLAB产品模型快速二维建模技术,搭建准确的汽车外覆盖件冲压生产线仿真系统模型。研究制约汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定运行瓶颈因素,通过调整不同运动设备之间运行周期、启动顺序,提出基于“相位延迟-周期调整”多机协调的分解规划方法,保证汽车外覆盖件冲压生产线各个运动设备连续运行。将汽车外覆盖件冲压生产线典型设备SolidWorks三维模型和多机协调分解规划结果依次导入ADAMS软件并进行验证。结果表明,任意的时刻下不同仿真软件特征模型位姿保持一致,汽车外覆盖件冲压生产线的生产节拍得到了提高,验证了本文提出的基于“相位延迟-周期调整”多机协调分解规划方法的有效性。
郭玉[4]（2021）在《八自由度隧道喷浆机械臂的运动学及喷浆轨迹规划研究》文中研究表明隧道喷浆机械臂在各类公路铁路隧道和各类矿山中具有极其广泛的应用,针对目前市面上各类喷浆机械臂在使用过程中存在自动化程度低、人工操作复杂和工人作业存在潜在生命健康危险等问题开展隧道自动喷浆机器人研究。本文首先对机构进行了运动学分析,其次结合喷浆工艺和施工技术规范对喷浆沉积速率模型与隧道喷浆轨迹生成算法进行了研究。针对一种八自由度机械臂分析机构其自身的运动特点和运动学特性,基于D-H方法建立了机构的正运动学模型,基于矢量积方法建立机构的速度雅可比矩阵。为分析机构的逆运动学问题,提出了一种两次计算法对其进行逆运动学求解,首先基于避关节极限优化函数的加权最小范数法得到一组优化的数值逆解,在此基础上通过关节角参数化方法推导得到了逆解的解析解,最后通过直线运动轨迹对逆运动学和避关节极限进行了仿真验证。针对喷浆过程中混凝土涂层沉积厚度预测问题,对喷浆过程的影响因素进行了分析并做出相关合理假设,提出采用β分布模型用于描述涂层厚度分布形状并建立了平面喷浆沉积速率模型,对实际喷浆常用的直线和圆弧轨迹建立了动态喷浆模型并给出算例进行仿真验证,考虑实际待喷表面情况,基于平面喷浆沉积速率模型建立了复杂自由曲面的喷浆沉积速率模型,针对多轨迹喷浆相邻轨迹喷浆问题进行了建模并以区域平整度为目标对相邻轨迹重叠间距进行了优化求解。针对隧道自动喷浆作业问题,结合喷浆工艺和施工技术规范提出了隧道自动喷浆策略,基于此策略对隧道待喷表面点云模型进行了分区段、分层和分片处理,重点研究了分片区域内部的喷浆轨迹生成算法,采用包围盒切片法对点云模型进行切片,通过点云投影法得到切片内的原始轨迹点,为实现轨迹点的插值拟合研究了空间直线轨迹、圆弧轨迹和B样条轨迹的插补算法并给出算例进行了仿真验证。最后进行样机的整体设计,对重要关节和关键零部件进行驱动力仿真和应力仿真,搭建了以Trio控制器为核心的控制系统并进行实验,对机械臂能按规划轨迹进行自动喷浆的能力及运动学算法进行验证。
刘瀚泽[5]（2021）在《六自由度工业搬运机器人的路径规划算法研究》文中研究指明六自由度工业机器人对于解决现代工厂中设备零件的快速平稳搬运具有重要意义,但六自由度工业机器人具有非线性、时变性和强耦合性等特性,当存在不确定性因素时,会严重影响了机器人的性能。因此为了实现工业机器人在搬运过程中避障路径时间最优这一目标,本文以六自由度工业机器人为研究对象,针对搬运、码垛等工况,开展了对路径规划算法的研究,实现了合理避障与快速平稳搬运物件的目标。首先,以六自由度工业机器人作为载体,叙述了数学建模所需的空间位姿描述和坐标变换等方法,对机器人正逆运动学分析和求解,并采用改进DH参数法搭建六轴机械臂的数学模型,在MATLAB中仿真验证运动学求解的正确性。其次,基于六自由度机器人数学建模和运动学推导的研究,为了实现机器人避障能力,在障碍物和机械臂连杆之间进行碰撞检测。通过对传统路径规划算法快速扩展随机树（RRT）与其衍生算法RRT*在六自由度机器人上的相关研究,进而综合分析RRT*算法,针对路径的扩展方式进行优化设计,改善路径收敛效果,设计出基于时间最优的平滑路径规划方案。再次,将改进RRT*算法从不同维度进行仿真验证,通过定量分析法获取改进算法的最优参数,经过大量的仿真与分析,结果表明本文改进RRT*算法在六自由度工业机器人路径规划上具有成功率高、搜索时间短、路径平滑度高等特点。最后,对六自由度工业机器人工件搬运系统平台进行了运动控制流程的设计。采用Ke Studio编程系统来搭建六自由度机器人软件平台,并针对机械臂技术参数,进行系统主要电路和电气接线等硬件设计。实验表明,本文所提出的改进RRT*算法能有效地规划出时间最优的搬运路径,并快速平稳地控制机械臂完成搬运任务,最终达到路径平滑且无抖动的控制要求。
翟帆,谢显华[6]（2020）在《基于遗传算法的机器人任务优化调度研究》文中认为工业机器人应该在尽可能短的周期内完成复杂的任务,以获得高生产率.确定机械手末端执行器访问多个任务点的最佳路径的问题与着名的旅行商问题（TSP）相似,但并不完全相同.为了使TSP适应机器人技术,需要优化的度量是时间而不是距离.另外,任意两点之间的行程时间受机械手构型的选择影响较大.因此,需要考虑运动学逆问题的多重解.逆运动学问题的求解是机器人控制的基础.许多传统的逆运动学问题的解决方法,如几何、迭代和代数方法,对冗余机器人来说是不够的.以此为出发点,基于遗传算法提出了一种新的编码方法来考虑逆运动学问题的多重解,方法适用于任何非冗余度的机械手.仿真实验结果显示,提出的方法能在一定的时间内快速找到最优解或近似最优解.且任何非冗余度机械手的多重配置很容易体现在遗传算法的编码中.
刘宇豪[7]（2020）在《水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究》文中研究说明随着陆地资源的开采与消耗,人类逐步迈向海洋领域,庞大的海洋系统中蕴藏着丰富的矿产、燃料以及生物等资源,近年来成为全球关注焦点。在此趋势下,海洋工程装备领域的发展受到极大的推动,水下机器人-机械手系统（UVMS）作为主力海工装备之一,发挥着不可磨灭的作用。但由于UVMS属于非线性、强耦合、自由度冗余系统,对于UVMS的控制问题实际上是系统动力学问题,以及多自由度规划问题,这些是解决UVMS控制的核心。因此,本文基于实际工程项目,在UVMS动力学模型基础之上,研究水下机器人-双臂机械手系统动力学建模,分析手艇耦合效应,以及对水下机器人-双臂机械手系统协调规划展开研究。首先,根据本项目水下机器人-双臂机械手系统中机械手的实际设计尺寸,采用DH法建立机械手正运动学方程,并对逆运动学问题采用几何法进行求解。接着建立艇与机械手微分运动关系,为水下机器人-双臂机械手系统任务优先级规划作铺垫。基于机械手正运动学,使用MATLAB对双臂机械手进行了工作空间分析。在实际工程中,针对双臂机械手协同抓取任务的特点,在双臂工作空间的基础上又抽取了双臂协作空间,并生成双臂协作空间三维云图,验证双臂协同能力。其次,基于拉格朗日法建立机械手系统动力学模型,将机械手的实际设计参数代入,并分别计算模型惯性项、科氏力与向心力项、重力项各参数,得到机械手控制模型,并分析水下机械手水动力。再基于牛顿-欧拉公式得到机械手作用在水下机器人本体上的耦合力与力矩,在此基础上结合水下机器人动力学模型与水下机械手模型建立水下机器人-双臂机械手系统整体动力学模型。再次,针对机械手系统,在关节空间下采用三次多项式与五次多项式插值法对电机进行规划,并用机械手模型进行仿真,对比两种规划方法优劣。然后针对水下机器人-双臂机械手模型自由度冗余特点,采用任务优先级规划法解决多自由度分配问题。立足于工程实践,分别对三种不同情况下水下机器人-双臂机械手系统抓取进行仿真实验,结果证实该方法在水下机器人-双臂机械手系统运用的有效性。最后针对特定抓取动作,对该模型进行动力学仿真,对手艇耦合效应进行定性与定量化分析,并结合机械手规划方法,分别测试不同方法及不同运动速度下机械手对艇体的扰动影响,为实际机械手应用作铺垫。最后,基于前文的理论研究,在实际机械手平台上运用三次多项式插值法,采用PID控制对机械手单关节电机进行运动测试与算法验证。再对整只手臂进行多关节联动测试,最后再进行双臂机械手协同抓取实验,通过实验验证了水下双臂机械手协同抓取功能。
刘劲松[8]（2020）在《基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究》文中研究指明面对制造业需求升级,工业机器人在自动化生产中所处的地位愈发重要,人们对机器人的使用性能也有了更多的需求,不仅要求机器人能精准的完成任务,而且要求在保证工作质量的前提下,缩短机器人的工作时间,提高工作效率。因此,本文以六轴关节机械手为研究对象,提出了一种基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方法。论文具体完成的工作以及研究成果如下:（1）研究了六轴关节机械手的运动学建模、分析与仿真,运用D-H参数法建立机械手数学模型,求得正运动学方程,结合几何法与代数法计算得到机械手逆解,并利用“最短行程”规则确定唯一解。然后,通过MATLAB软件对机械手仿真分析,证明了运动学方程的准确性,为后续的轨迹规划打下基础。（2）研究了机械手在笛卡尔空间和关节空间中的轨迹规划与曲线逼近算法。在直角坐标空间中,讨论了空间直线和空间圆弧插补算法,利用四元数法进行姿态插值;探讨了关节空间内的多项式曲线插值和抛物线插值算法,针对上述算法存在曲线摆动的缺点,本文采用三次均匀B样条曲线拟合的方法逼近不规则曲线进行轨迹规划,该算法计算简便,具有导数连续、局部支撑等优点,使规划的轨迹更加平滑可控,使用MATLAB软件进行仿真,验证了三次B样条插值算法的可行性。（3）探讨了粒子群算法和遗传算法在机械手轨迹时间优划中的应用。遗传算法具有多点搜索、自适应性强和鲁棒性好等优点,本文利用三次B样条曲线的分段处理特性,提出了一种基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划算法,在个体适应度函数的设计上与罚函数相结合,并利用正弦函数对标准遗传算法的交叉概率和变异概率进行改进,使之随着适应度函数作非线性变化,提高了算法的收敛速度,在运动学参数的约束下,采用改进遗传算法进行时间最优轨迹规划,使运行时间缩短了29.77%,显着改善了机械手的工作效率。（4）搭建六轴关节机械手控制系统试验平台。分别对优化前后的算法进行实验,利用MATLAB软件对实验数据进行分析、拟合,实验证明了本文所提算法的有效性。
于福杰,陈原,李庆中[9]（2020）在《基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划》文中提出为避免自治型水下机器人-机械手系统（Autonomous underwater vehicle-manipulator system,AUVMS）的机械臂完全伸展引起振动冲击,提出一种基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划方法。利用机械臂灵活工作空间的子集组成的虚拟工作空间对机械臂的运动范围进行约束,通过软关节角运动范围处理运载器和机械臂之间的运动干涉,采用基于凸包射线检测算法判断机械手末端与虚拟工作空间之间的位置关系;推导AUVMS不同自运动状态所对应的运载器命令速度,实现虚拟工作空间内机械臂尽可能少的移动目标。仿真与试验结果表明,基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划方法解决了机械臂出现完全伸展的问题,其轨迹跟踪精度相比加权最小范数法有着明显提高,位置误差保持在±0.04m内,姿态误差保持在±3°内。
王胜[10]（2020）在《高可达空间重载机械臂结构及液压系统的设计与节能优化研究》文中研究表明液压机械臂是抢险救援、重载搬运等重型移动/工业机器人最重要的作业机构。现有液压重载机械臂以工程机械、森林机械的工作臂为主,其机构自由度低,手部抓取结构庞大,导致机械臂的可达空间小、灵活性差,无法满足救援现场复杂任务需求。此外,传统液压机械臂多以实现作业功能为主,自身结构摩擦大且采用集中式控制的电液比例驱动系统,控制精度低、能耗大,无法满足抢险救援、大型工业制造等场合精细、高效作业的需求。针对这些问题,本文首先设计了一种高可达空间、高灵活性、高精度的重载机械臂,并搭建了7+1自由度、最大夹持负载500kg的重载液压机械臂样机试验平台,对各关节功能进行了试验测试,研究了高精度的七自由度冗余机械臂逆运动学解算方法。然后,针对现有液压机械臂节能方法局限于“止损”导致节能性不足的问题,本论文从降低负载能耗的新角度出发,充分利用冗余自由度机械臂自运动特性,提出从优化机械臂运动的角度出发实现冗余自由度液压机械臂的能量优化,利用动态规划算法对该优化问题进行了全局寻优,最后利用仿真验证了算法的节能效果。本文主要完成研究内容包括:1、基于抢险救援等场景对高可达空间、高灵活性、高精度的任务需求,对机械臂的总体构型、重载双自由度手部结构、紧凑型液压滑环结构及液压系统进行设计,完成机械臂三维模型和液压泵站三维模型的设计,搭建基于机械臂物理样机的试验平台,并对机械臂各关节功能进行测试。2、基于D-H法建立机械臂的正运动学模型,利用蒙特卡洛法确定其工作空间,基于梯度投影法和避关节极限的运动学优化指标对机械臂进行逆运动学求解,并利用正运动学实时反馈跟踪误差完成基于闭环的运动学逆解优化算法,并对算法进行仿真验证。3、提出从优化机械臂运动的角度出发实现冗余自由度液压机械臂的能量优化,为了验证该方法的可行性,对三自由度冗余机械臂运动学及动力学进行分析,并针对变量泵恒压和变量泵负载敏感两种节能液压控制系统建立多关节“液压-机构”之间的关联特性,对全局能量最优的冗余液压机械臂运动规划问题进行数学描述,利用动态规划算法对该节能优化问题进行全局寻优。4、分别在恒压系统下和负载敏感系统下,对所提出的全局能量最优的冗余液压机械臂运动规划方法进行算例计算,为了验证算法的节能效果,建立AMESim机液耦合精细仿真模型,与梯度投影法和缸速最小化法进行对比仿真分析。
二、Trial mountain climbing algorithm for solving the inverse kinematics of redundant manipulator（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Trial mountain climbing algorithm for solving the inverse kinematics of redundant manipulator（论文提纲范文）
（1）冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进（论文提纲范文）
| 0 前言 |
| 1 七自由度机械手的运动学分析 |
| 2 改进的FOA |
| 2.1 嗅觉搜索的杂交突变机制 |
| 2.2 视觉搜索的实时动态更新机制 |
| 2.3 越界处理 |
| 2.4 HMFOA的步骤 |
| 3 仿真与分析 |
| 3.1 参数设置 |
| 3.2 仿真模拟 |
| 3.3 冗余度机械手逆运动学求解 |
| 4 结论 |
（2）面向眼科手术机器人的6-PSS主从执行器设计及重力补偿控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 眼科手术机器人研究现状 |
| 1.3 重力补偿方法研究现状 |
| 1.4 研究内容及章节安排 |
| 第2章 执行器机构设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 执行器设计标准 |
| 2.3 执行器机构设计 |
| 2.3.1 构型分析 |
| 2.3.2 结构设计 |
| 2.3.3 自由度分析 |
| 2.4 重要构件设计 |
| 2.4.1 关键器件选型 |
| 2.4.2 重要构件结构 |
| 2.5 结构参数设计 |
| 2.5.1 参数优化设计 |
| 2.5.2 优化结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 运动学建模及工作空间分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 执行器运动学建模 |
| 3.2.1 模型坐标系建立 |
| 3.2.2 执行器逆运动学 |
| 3.2.3 执行器正运动学 |
| 3.3 运动学仿真 |
| 3.3.1 逆运动学仿真 |
| 3.3.2 正运动学仿真 |
| 3.4 工作空间分析 |
| 3.4.1 工作空间约束条件 |
| 3.4.2 工作空间求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 动力学建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 执行器动力学建模 |
| 4.2.1 运动构件动力学方程 |
| 4.2.2 执行器动力学方程 |
| 4.3 动力学仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 执行器重力补偿 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 重力补偿控制器设计 |
| 5.3 重力补偿仿真 |
| 5.3.1 主执行器人机交互仿真 |
| 5.3.2 从执行器运动控制仿真 |
| 5.4 重力补偿实验 |
| 5.4.1 实验装置 |
| 5.4.2 主执行器人机交互实验 |
| 5.4.3 从执行器位姿控制实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（3）汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 连杆机构创新性设计 |
| 1.2.2 机器人轨迹规划技术研究 |
| 1.2.3 汽车外覆盖件冲压生产线仿真技术 |
| 1.3 本课题的研究目的和意义 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 平面连杆运动链同构判别及自动绘制 |
| 2.1 平面连杆机构 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 数学描述 |
| 2.2 同构判别 |
| 2.2.1 判别原则 |
| 2.2.2 判别方法 |
| 2.2.3 举例验证 |
| 2.3 平面连杆运动链自动绘制 |
| 2.3.1 连杆分类最优布局法 |
| 2.3.2 举例验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 送料系统机构类型综合及创新设计 |
| 3.1 基本概念 |
| 3.1.1 连杆类别 |
| 3.1.2 连杆-路径邻接矩阵 |
| 3.1.3 特征代码 |
| 3.2 纯转动副平面连杆运动链机构类型综合 |
| 3.2.1 机构类型综合方法 |
| 3.2.2 举例验证 |
| 3.3 机构创新设计 |
| 3.3.1 带移动副平面连杆运动链的机构类型综合 |
| 3.3.2 送料系统创新设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 送料系统轨迹规划 |
| 4.1 平面冗余送料机械手运动学 |
| 4.1.1 位姿描述 |
| 4.1.2 正运动学 |
| 4.1.3 逆运动学 |
| 4.2 B样条轨迹规划 |
| 4.2.1 B样条曲线方程 |
| 4.2.2 B样条曲线导数方程 |
| 4.2.3 B样条曲线修改和编辑 |
| 4.2.4 B样条曲线应用 |
| 4.3 动力学特性分析 |
| 4.3.1 动力学方法介绍 |
| 4.3.2 动力学方程推导 |
| 4.4 粒子群优化算法 |
| 4.4.1 基本思想 |
| 4.4.2 多层粒子群优化算法 |
| 4.5 轨迹规划方法应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 冲压生产线轨迹规划 |
| 5.1 汽车外覆盖件冲压生产线运动模型 |
| 5.1.1 建立特征模型 |
| 5.1.2 集成特征模型 |
| 5.2 冲压生产线运动学分析 |
| 5.2.1 运动学分析要点 |
| 5.2.2 工作流程 |
| 5.2.3 冲压生产线轨迹规划 |
| 5.2.4 冲压生产线轨迹优化 |
| 5.3 MATLAB和ADAMS联合仿真验证 |
| 5.3.1 建立仿真模型 |
| 5.3.2 运动仿真 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读溥士学位期间所发表的学术论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）八自由度隧道喷浆机械臂的运动学及喷浆轨迹规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 隧道喷浆机器人研究现状 |
| 1.2.1 国内外研究现状 |
| 1.2.2 隧道喷浆机械臂的逆运动学研究现状 |
| 1.2.3 隧道喷浆沉积速率模型与喷浆轨迹规划研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 八自由度隧道喷浆机械臂的运动学分析 |
| 2.1 冗余喷浆机械臂的正运动学 |
| 2.2 冗余喷浆机械臂的逆运动学 |
| 2.2.1 速度雅可比矩阵的建立 |
| 2.2.2 基于加权最小范数的运动学逆解优化算法 |
| 2.2.3 基于关节角参数化的运动学逆解解析算法 |
| 2.3 算法验证与仿真 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 喷浆沉积速率问题的分析与建模研究 |
| 3.1 喷浆过程影响因素分析 |
| 3.2 喷浆沉积速率模型的建立 |
| 3.2.1 平面喷浆沉积速率模型的建立 |
| 3.2.2 直线轨迹动态喷浆模型的建立及求解 |
| 3.2.3 圆弧轨迹动态喷浆模型的建立及求解 |
| 3.3 复杂自由曲面的喷浆沉积速率模型的建立 |
| 3.4 相邻喷浆轨迹的模型建立及重叠间距优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于隧道表面模型特征的喷浆轨迹生成研究 |
| 4.1 隧道自动喷浆策略分析 |
| 4.2 基于隧道表面模型几何特征的喷浆区域划分 |
| 4.3 分片区域内部的喷浆路径生成算法 |
| 4.4 笛卡尔空间轨迹插补规划算法 |
| 4.4.1 笛卡尔空间直线插补算法 |
| 4.4.2 笛卡尔空间圆弧插补算法 |
| 4.4.3 笛卡尔空间B样条插补算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 喷浆机械臂的样机设计与实验 |
| 5.1 喷浆机械臂的样机设计 |
| 5.1.1 机械臂的整体设计 |
| 5.1.2 关节驱动力仿真及关键零件的应力分析 |
| 5.2 运动控制系统搭建 |
| 5.3 机械臂样机运动实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（5）六自由度工业搬运机器人的路径规划算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.3.1 工业机器人国内外发展现状 |
| 1.3.2 工业机器人路径规划研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 六自由度工业机器人运动学分析和建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人坐标变换 |
| 2.2.1 坐标变换 |
| 2.3 创建连杆坐标系 |
| 2.3.1 标准DH法 |
| 2.3.2 改进DH法 |
| 2.3.3 创建机械臂模型 |
| 2.4 运动学分析与求解 |
| 2.4.1 正运动学分析 |
| 2.4.2 逆运动学求解 |
| 2.4.3 工作空间分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 六自由度工业机器人路径规划算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 工业机器人碰撞检测 |
| 3.2.1 碰撞检测意义 |
| 3.2.2 碰撞检测算法 |
| 3.2.3 层次包络盒检测算法 |
| 3.2.4 六轴机器人与障碍物碰撞检测算法实现 |
| 3.3 路径规划算法及改进思路 |
| 3.3.1 传统RRT算法 |
| 3.3.2 RRT*算法 |
| 3.3.3 RRT*算法利弊分析 |
| 3.3.4 RRT*算法改进思路 |
| 3.4 改进的RRT*算法路径规划 |
| 3.4.1 引入人工势能场思想 |
| 3.4.2 自适应步长搜索 |
| 3.4.3 全局父代节点寻优 |
| 3.4.4 路径平滑处理 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 改进RRT*算法仿真验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 二维空间性能仿真 |
| 4.2.1 RRT*算法避障测试 |
| 4.2.2 基于改进探索方向与步长的RRT*算法避障测试 |
| 4.2.3 二维空间参数定量分析 |
| 4.2.4 基于节点寻优与路径平滑处理的改进RRT*算法避障测试 |
| 4.2.5 算法仿真对比与分析 |
| 4.3 三维空间避障路径仿真实验 |
| 4.3.1 创建障碍物场景 |
| 4.3.2 避障仿真 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 六自由度工业搬运机器人实验平台搭建 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 工业搬运机器人控制系统组成 |
| 5.2.1 系统组成 |
| 5.2.2 机器人硬件参数与技术指标 |
| 5.3 控制系统硬件部分 |
| 5.3.1 硬件组成 |
| 5.3.2 伺服控制系统 |
| 5.3.3 系统主要电路与电气接线 |
| 5.4 软件设计 |
| 5.5 系统试验 |
| 5.6 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和科研情况说明 |
| 致谢 |
（7）水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 水下机器人双臂机械手运动数学模型 |
| 2.1 D-H坐标系描述 |
| 2.2 水下机械手运动学 |
| 2.3 水下机器人双臂机械手系统微分运动 |
| 2.4 水下机器人双臂机械手系统工作空间分析 |
| 3 水下机器人双臂机械手系统动力学及耦合分析 |
| 3.1 机械手动力学 |
| 3.2 水下机械手动力学实例 |
| 3.3 机械手水动力 |
| 3.4 水下机器人双臂机械手系统耦合动力学 |
| 4 水下机器人双臂机械手规划及动力学仿真 |
| 4.1 机械手关节运动规划 |
| 4.2 水下机器人双臂机械手运动规划 |
| 4.3 水下机器人双臂机械手耦合动力学仿真与分析 |
| 5 水下机械手实验 |
| 5.1 水下机械手介绍 |
| 5.2 水下双臂机械手控制测试 |
| 5.3 水下机械手联动实验 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 机械手动力学参数计算 |
| 附录2 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
（8）基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源和研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 工业机器人轨迹规划算法研究现状 |
| 1.3 工业机器人轨迹优化算法研究现状 |
| 1.4 主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 六轴关节机械手运动学建模与分析 |
| 2.1 机械手D-H建模方法 |
| 2.1.1 机械手模型建立 |
| 2.1.2 坐标系间的坐标变换 |
| 2.2 机械手正运动学分析 |
| 2.3 机械手逆运动学分析 |
| 2.3.1 几何法求位置逆解 |
| 2.3.2 代数法求姿态逆解 |
| 2.4 基于MATLAB的运动学仿真 |
| 2.4.1 机械手数学模型的构建 |
| 2.4.2 正运动学仿真 |
| 2.4.3 逆运动学仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 曲线逼近方法与机械手轨迹规划 |
| 3.1 轨迹规划概述 |
| 3.2 笛卡尔空间轨迹规划方法 |
| 3.2.1 空间直线插补算法 |
| 3.2.2 空间圆弧插补算法 |
| 3.2.3 单位四元数姿态插补算法 |
| 3.3 曲线逼近方法在关节空间规划中的应用 |
| 3.3.1 三次多项式曲线插值算法 |
| 3.3.2 五次多项式曲线插值算法 |
| 3.3.3 抛物线插值算法 |
| 3.4 三次均匀B样条曲线拟合插值方法 |
| 3.4.1 三次均匀B样条曲线插值算法 |
| 3.4.2 三次均匀B样条曲线轨迹规划实例 |
| 3.4.3 机械手末端轨迹仿真 |
| 3.4.4 机械手关节轨迹仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于改进遗传算法的机械手时间最优轨迹规划 |
| 4.1 机械手轨迹时间优化数学模型 |
| 4.2 基于粒子群算法的机械手时间最优轨迹规划方法 |
| 4.2.1 粒子群优化算法原理 |
| 4.2.2 标准粒子群优化算法 |
| 4.2.3 改进粒子群算法 |
| 4.2.4 粒子群优化算法的仿真与分析 |
| 4.3 基于遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方法 |
| 4.3.1 遗传算法优化原理 |
| 4.3.2 标准遗传算法 |
| 4.3.3 自适应遗传算法 |
| 4.4 改进的遗传算法设计 |
| 4.4.1 适应度函数改进 |
| 4.4.2 遗传算子改进 |
| 4.5 优化结果与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 六轴关节机械手控制系统搭建 |
| 5.1 控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 硬件平台方案选取 |
| 5.1.2 主控制器 |
| 5.1.3 伺服电机及其驱动器 |
| 5.2 控制系统软件架构设计 |
| 5.3 人机交互设计 |
| 5.4 算法验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（9）基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划算法 |
| 1.1 管线清理AUVMS |
| 1.2 基于投影梯度算法的逆运动学求解算法 |
| 1.3 基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划算法 |
| 2 运载器命令速度的分配与虚拟工作空间的建模 |
| 2.1 判断高压水射流枪头与Gs之间的位置关系 |
| 2.2 运载器的速度分配算法 |
| 2.3 确定虚拟工作空间Gs |
| 2.3.1 求取无自干涉的关节转角允许范围 |
| 2.3.2 确定灵活工作空间 |
| 3 数值仿真与结果分析 |
| 3.1 虚拟工作空间的数值计算 |
| 3.2 AUVMS协调运动规划的数值计算 |
| 3.3 AUVMS协调运动规划的试验验证 |
| 4 结论 |
（10）高可达空间重载机械臂结构及液压系统的设计与节能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 重载液压机械臂研究现状 |
| 1.2.1 重载液压机械臂结构及液压系统研究现状 |
| 1.2.2 重载液压机械臂节能优化研究现状 |
| 1.3 重载液压机械臂研究难点分析 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 机械臂结构及液压系统设计 |
| 2.1 机械臂的总体构型设计 |
| 2.2 紧凑型重载双自由度手部结构的设计 |
| 2.3 紧凑型液压滑环的设计 |
| 2.4 机械臂液压系统的设计 |
| 2.5 机械臂各关节功能测试 |
| 2.5.1 机械臂试验平台 |
| 2.5.2 机械臂各关节功能试验测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 七自由度冗余机械臂运动学分析 |
| 3.1 机械臂的正运动学分析 |
| 3.1.1 基于D-H参数法的正运动学分析 |
| 3.1.2 机械臂工作空间分析 |
| 3.2 机械臂逆运动学分析 |
| 3.2.1 基于梯度投影法的逆运动学解算 |
| 3.2.2 冗余机器人避关节极限的运动优化分析 |
| 3.2.3 基于闭环的运动学逆解优化 |
| 3.3 基于MATLAB/Simulink的逆运动学求解仿真验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 冗余自由度液压机械臂节能优化研究 |
| 4.1 冗余自由度液压机械臂能量最优运动规划方法的提出 |
| 4.2 三自由度冗余液压机械臂运动学及动力学分析 |
| 4.2.1 正运动学分析 |
| 4.2.2 驱动空间的转化 |
| 4.2.3 逆运动学解析解 |
| 4.2.4 机械臂动力学分析 |
| 4.3 冗余液压机械臂能量最优运动规划问题描述 |
| 4.3.1 伺服控制系统及执行器模型 |
| 4.3.2 恒压系统能耗模型 |
| 4.3.3 负载敏感系统能耗模型 |
| 4.3.4 关节物理限制惩罚函数 |
| 4.4 动态规划算法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全局能量最优运动规划算例及仿真分析 |
| 5.1 恒压系统全局能量最优运动规划算例计算 |
| 5.2 恒压系统下全局能量最优运动规划仿真验证与分析 |
| 5.3 负载敏感系统全局能量最优运动规划算例计算 |
| 5.4 负载敏感系统下全局能量最优运动规划仿真验证与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读研期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
四、Trial mountain climbing algorithm for solving the inverse kinematics of redundant manipulator（论文参考文献）
- [1]冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进[J]. 阳复建,陈志. 机床与液压, 2021(15)
- [2]面向眼科手术机器人的6-PSS主从执行器设计及重力补偿控制[D]. 乔丹. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(11)
- [3]汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究[D]. 于鲁川. 山东大学, 2021
- [4]八自由度隧道喷浆机械臂的运动学及喷浆轨迹规划研究[D]. 郭玉. 燕山大学, 2021(01)
- [5]六自由度工业搬运机器人的路径规划算法研究[D]. 刘瀚泽. 天津理工大学, 2021(08)
- [6]基于遗传算法的机器人任务优化调度研究[J]. 翟帆,谢显华. 数学的实践与认识, 2020(15)
- [7]水下机器人-双臂机械手系统作业技术研究[D]. 刘宇豪. 华中科技大学, 2020(01)
- [8]基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究[D]. 刘劲松. 湖北工业大学, 2020(08)
- [9]基于虚拟工作空间约束的AUVMS协调运动规划[J]. 于福杰,陈原,李庆中. 机械工程学报, 2020(12)
- [10]高可达空间重载机械臂结构及液压系统的设计与节能优化研究[D]. 王胜. 华东交通大学, 2020(01)