一、用旋量方法规划机器人运动轨迹（论文文献综述）
赵福群[1]（2021）在《多操作模式折展机器人机构设计及性能分析》文中提出近年来,随着机器人的设计水平与技术不断发展,其工作环境逐步向着复杂化和多样化转变,机器人的移动和操作方式也由单一化独立设计逐步向着多种功能融合与集成的方式扩展。为提高机器人适应复杂环境和任务的能力,研究学者相继提出了功能复合式、结构重构式等新型设计方式的机器人构型。然而,如何提出机器人多种功能的融合方法,以及相对应的功能切换方式,是设计过程中亟需解决的问题。此外,机器人若进行多功能融合后,支链结构往往具有较多的驱动和杆长数目,如何设计和优化机器人在非工作状态时的叠放位型,以提高运输和携带的便捷性,是机器人结构设计层面的另一重要问题。本文以机器人实现支链的可折展性为基础,基于多条支链与操作对象可组成并联机构的设计思想,将多条支链与操作对象组成的整体看作为某种并联机构的拓扑形式,并结合并联机构的结构优势和特点,提出了一类多操作模式折展机器人机构的设计方法。此外,本文分别针对机器人实现多种操作模式、移动和操作功能融合的机构本体进行了构型设计,对不同类型典型机构的工作性能、功能融合以及模式切换方法等进行了探索性研究。具体研究内容如下:（1）折展支链设计。为得到支链折展特性与操作特性之间的内在联系,通过支链中运动副的运动形式和连接特点,提出了折展因子与支链根部的概念,在此基础上,得到了支链的折展性条件。同时,考虑支链叠放区域的尺度限制,提出了支链实现兼具折展与操作自由度的构型设计方法。此类支链可在非工作状态下叠放于指定区域,且各杆件位于同一平面内,使机构在非工作状态下具有较小的占用体积。同时,支链可在进行工作时展开,并对操作对象完成不同的操作模式。（2）多操作模式折展机器人机构设计。利用多条支链可与操作对象组合为某种并联机构拓扑形式的设计思想,将操作模式映射到操作对象所实现自由度的形式上,提出了一种可根据操作任务来改变机构拓扑形式的支链与操作对象组合方法,即支链分解法和支链与平台分解法。由该方法所得到的机器人机构称为多操作模式折展机器人机构,此类机构可通过支链与操作对象的连接与释放实现多种操作模式和功能的切换。（3）可变操作性能的典型机构设计与分析。为解决机构输出性能单一化的问题,基于实现机构对操作对象实现性能重构的设计目标,提出了具有四条折展支链的多操作模式折展机器人机构构型,各支链结构分别为:RPRR,RPRRR,RPRRR和RPRR。将机构中每三条不同的支链作为一组支链与操作对象连接形成不同并联机构的拓扑形式,所形成的并联机构均能对操作对象实现2R1T的操作模式,而由于支链结构的不同,使得每组支链对操作对象的操作性能各不相同。基于得到的不同并联机构下的任务工作空间为性能指标,提出了满足具体任务需求的机构工作模式与支链切换方法,并进行了任务轨迹规划的分析与验证。（4）具有操作性能对称的典型机构设计与分析。为解决支链与操作对象所形成并联机构的操作受限于奇异位型的问题,基于实现连续高操作性能输出的设计目标,提出了具有结构和操作性能对称的多操作模式折展机器人机构构型。针对机构进行了运动学和雅克比矩阵的建立和求解,得到了机构发生奇异位型时的参数表达。结合Type-I型奇异是机构大转角输出的关键限制因素,进行了相应的切换策略和轨迹规划。在切换过程中,利用伪逆矩阵进行了基于分解运动控制时的数值模拟和关节轨迹插值计算。最终,完成了机构中执行支链与待执行支链间的切换控制,使机构可以规避奇异位型,实现对操作对象的连续性操作。（5）具有移动与操作功能融合的典型机构设计与分析。以实现移动操作复合功能的机器人作为设计切入点,设计了腿臂功能切换关节,通过将该关节配置在支链的末端,机器人可实现包括折展、移动和操作的功能模式。建立了机器人在不同模式下的运动学模型。同时,为得到机器人在操作模式下的操作性能,进行了机器人的操作力学与相应动力学的分析计算。通过建立机器人在操作模式下的动力学模型,得到了支撑支链与操作支链动力学的耦合关系。并基于力可操作度评价指标,进行了机器人在操作模式下调姿优化计算,通过仿真分析验证了机器人的操作能力。（6）多模式切换规划与仿真实验。为更好地针对机器人进行模式切换规划,将机器人的工作模式细化分为三种模式。第一模式为折展模式,包括机器人的折叠和展开过程;第二模式为移动模式,包括机器人的站立和移动过程;第三模式为操作模式,包括机器人的支撑操作过程。定义了各模式的初始位型,机构可通过运动到指定位型来实现模式之间的切换。在第一模式中,采用了较易控制的step函数进行了驱动关节的动作顺序设计。在第二模式中,主要解决了机器人站定后实现行走的问题。在第三模式中,为确定机器人在操作过程和模式切换过程的立足点,基于机器人末端操作轨迹,建立了包括四自由度操作支链的逆运动学模型,三支链与地面所组成并联机构的逆运动学模型以及两机构叠加后的逆运动学模型,并基于所建立模型完成了在第三模式下机构的任务轨迹规划。通过上述理论设计,利用MATLAB进行了仿真验证,计算得到的实际末端轨迹曲线、期望末端轨迹以及跟踪误差,其跟踪误差最大值为0.6mm。同时,利用ADAMS仿真平台完成了机器人各模式下运动以及切换过程的仿真实现,其结果为后续该机构的实际样机功能实验开展提供了理论基础。（7）典型动作与模式切换的样机功能验证。本文最后,提出了具有移动与操作功能融合的机器人样机结构设计方案和控制系统,进行了样机的动作调试。在调试中,针对移动和调整立足点时支链末端轨迹进行了解算验证,实现了支链末端轨迹的期望运动。基于理论和仿真结果,对机器人开展了包括折展模式、四足移动模式、操作模式的工作过程以及各模式之间相互切换的样机功能验证实验。实验结果表明了所设计机器人的样机可以在预定的模式规划中平稳运行与切换,证明了此类机器人在设计方法与模式切换规划上的可行性和正确性。
徐国胜[2]（2021）在《挖掘机工作装置动力学分析及其挖掘作业轨迹控制研究》文中认为挖掘机是国家基础设施建设不可或缺的重要施工机械,作为典型的机电液集成化装备,在外部作业环境复杂,载荷工况多变条件下,其工作装置的系统建模与有效控制一直是难点并历来为业界所关注。为了拓展挖掘作业条件,提高作业效率,本文基于现代先进控制理论,建立了挖掘机基于旋量理论运动学与动力学模型,结合挖掘机铲斗-土壤动力学分析,采用滑模变结构控制完成了对铲斗斗尖轨迹跟踪。首先,基于旋量理论完成了挖掘机工作装置运动学与动力学分析。旋量计算优势明显,建模过程几何意义突出,在机器人技术中得到广泛应用。挖掘机工作装置作为典型的单开链机构,采用指数积公式（POE）建立其正向运动学模型,将逆运动学求解分解为解已知的Paden-Kanhan子问题,同时分析了挖掘机工作装置微分运动学,求取了速度雅可比矩阵,并基于反旋量计算了逆微分运动学。最后基于旋量形式Kane方程完成了挖掘机工作装置动力学建模。其次,针对挖掘机铲斗-土壤相互作用建立了数学分析模型,并在离散单元法（DEM）-多体动力学（MBD）联合仿真条件下对铲斗挖掘土壤过程进行了模拟。数学分析模型中铲斗阻力不仅包括土壤并入铲斗速度变化引起的惯性力,还计及斗齿阻力。联合仿真采用离散单元软件EDEM与多体动力学分析软件Recur Dyn进行耦合,通过在Recur Dyn中建立挖掘机工作装置虚拟样机,设计驱动函数,在EDEM中设置土壤颗粒参数,生成料床,设置耦合物理环境,最终运行完成联合仿真。联合仿真铲斗受力曲线与数学分析模型计算结果在挖掘深度增加阶段吻合,验证了数学分析模型的正确性。针对铲斗-土壤数学分析模型中土壤关键参数估计,设计并采用遗传算法。根据侵入土壤阶段的峰值阻力--土壤破坏力估计的经验模型,Mohr-Coulomb土壤破坏模型与CLUB土壤破坏模型进行分析。由曲柄滑块电铲试验台获得的土壤破坏力数值及实验数据,对工具-土壤相互作用力数学分析模型中土壤内摩擦角Φ,土壤容重ρ,土壤-工具摩擦角δ,及土壤内部粘聚系数c采用遗传算法估计。随着约束方程数的增加,土壤参数估计精度提高。通过对比,遗传算法相较牛顿迭代法,最小二乘法能更精确的估计土壤参数。由数学分析模型,挖掘机铲斗-土壤相互作用力受土壤内摩擦角,铲斗运行速度,切削角度,土壤容重,粘聚系数等影响,挖掘阻力难以精确模拟,为此本文采用滑模变结构控制挖掘机铲斗轨迹,将铲斗-土壤相互作用力作为干扰引入控制系统,对未建模动态和误差进行补偿。首先根据挖掘作业中常见的整坡作业进行轨迹规划,得到作业空间与关节空间的规划轨迹。不考虑液压缸驱动系统时,在关节空间设计了自适应滑模控制器,相较传统滑模控制,不需要干扰上界的先验知识,降低和消除了抖震,提升了轨迹跟踪效果。其次根据关节空间与液压驱动空间力与位移的关系,计算了驱动空间液压缸杆的规划轨迹。在液压驱动空间,设计了基于高增益观测器的滑模控制器。高增益观测器只需整定带宽,滑模控制中采用滑模面函数取代控制输入切换项中的符号函数,避免了抖震,通过奇异摄动理论,证明了观测器与控制器组成的闭环系统稳定性。所设计控制系统减少了控制所需状态信息而须加装传感器的数量,降低了控制成本。仿真表明通过降低观测器带宽,提高滑模控制器切换增益,能进一步提高轨迹跟踪精度。
舒微[3]（2021）在《无人变胞汽车重构运动学及非线性动力学分析》文中研究说明为了兼具轮式机构的高速性和足式机构的灵活性,本文设计出一款可在轮式形态和足式形态间自由切换的无人变胞汽车。作为一种新型的轮腿式机器人,其形态切换具有快速和全局的特点。为了保证其在驻车工况下快速全局重构运动的平顺性和稳定性,规划了各关节的运动轨迹并建立了此过程的运动学和动力学模型。针对其直线行驶工况下的快速全局重构运动,建立了非线性动力学模型,并对其稳定性进行了分析。具体的工作内容如下:首先,对无人变胞汽车的组成部分进行了分析和介绍,阐述了其重构运动的阶段规划。针对其驻车耦合重构运动过程,基于平顺性对各关节运动进行了轨迹规划,在此基础上分别利用旋量法和D-H参数法建立了该过程的正运动学模型并进行了仿真分析。基于正运动学模型求解了其奇异位形并根据零力矩点稳定性判据分析了该过程的稳定性。针对其脚着地过程,基于已优化设计的无人变胞汽车支撑态脚底位姿,根据P-K子问题方法求解了该过程的逆运动学,从而得到支撑态最优落脚点的各腿部关节的展开运动规律。其次,在运动学基础上根据旋量理论推导出拉格朗日方程并建立了无人变胞汽车驻车耦合重构运动的动力学模型。对满足各关节平顺性运动所需的驱动力矩进行了仿真分析。随后,针对无人变胞汽车直线行驶耦合重构运动工况,将无人变胞汽车视作质心改变的质量块并基于非线性足轮建立了非线性振动动力学模型。根据最大Lyapunov指数谱图、分岔图、相平面图、庞加莱截面图等非线性动力学范畴的稳定性分析手段研究了路面正弦激励对该非线性振动系统稳定性的影响。经研究发现当路面正弦激励的角频率和振幅分别在某一数值附近时,该非线性振动系统将会进入混沌运动状态,从而变得不稳定。最后,对试制出的无人变胞汽车样机进行了驻车耦合重构运动学实验研究。通过实验和仿真数据的对比,得出了无人变胞汽车在耦合重构过程中的水平性、平顺性以及稳定性较好的结论。
潘国威,陈文亮[4]（2021）在《冗余混联式钻铆机床姿态调整轨迹优化》文中研究表明针对混联式自动钻铆机床因冗余自由度导致钻铆姿态多样化的问题,提出了一种基于动态规划的姿态调整轨迹优化方法,该方法通过离散化钻铆点姿态的可行解空间来构建姿态调整轨迹的全连接层模型,采用动态规划方法计算姿态调整的最优轨迹。分析了钻铆过程中的冗余自由度,基于旋量方法给出了逆运动学解。阐述了壁板钻铆姿态调整轨迹优化原理,以系统能量消耗最小为优化目标,给出了笛卡儿空间姿态调整最优轨迹,将其映射到关节空间进行关节运动轨迹光顺。实验验证表明所提方法有效,可提高飞机壁板钻铆效率。
王凯强[5]（2020）在《汽车外覆盖件冲压生产线上下料系统的仿真与优化》文中研究指明高速冲压生产线的工作效率严重制约着汽车外覆盖件的生产效率。连续、高效的上下料系统是冲压生产线高速运行的重要保障。研究送料机械手的运动学、动力学和冲压生产线送料仿真系统,对提高冲压生产线的生产节拍、降低抖动、提高送料系统的运行寿命具有重要的作用。在对应用于高速冲压生产线冗余机械臂姿态规划和轨迹优化分析过程中,本文兼顾上下料效率与运行轨迹的平稳性,基于旋量理论建立运动学模型,得到正运动学方程。运用五次B样条插值方法对运行轨迹进行初步规划,结合遗传算法,以冗余机械臂的加加速度为目标函数对运行轨迹进行优化,得出冗余关节的运行轨迹,然后采用多项式方法对其余关节进行逆运动学求解,得到所有关节的运行轨迹、速度、加速度。研究结果表明,该方案可有效提高上下料效率,保证冗余机械臂的上下料过程运行平稳。结合几何特征,采用凯恩方程对单臂动力学进行数学建模。使用Solidworks对单臂进行三维建模,结合运动学求出各关节的运行轨迹,一起导入ADAMS软件中对单臂进行动力学仿真,得到各关节运行扭矩和末端执行器的运行轨迹,仿真结果表明:在保证运行效率的基础上,各关节扭矩均稳定在安全的范围之内。根据冲压生产线各单臂运行方式的一致性,基于MATLAB进行二次开发建立GUI界面,将单臂关节轨迹的计算方法进行推广。将各单臂运行轨迹配方导入建立的GUI界面中,对其他四个单臂进行关节轨迹求解。在ADAMS中进行整线仿真,建立机械臂末端连杆和压机之间的碰撞监测机制,用于检查规划的机械臂的运行情况。仿真结果表明,各单臂和压机之间没有发生碰撞干涉且运行平稳。
冷玉珊[6]（2020）在《六自由度串联机器人运动学及轨迹规划分析》文中研究指明近几年来,机器人技术的迅速崛起,使得具有不同功能的的机器人在各个领域得到广泛应用,特别是工业机器人。其由于效率高、重复精度好、能在危险环境工作等优点被广广泛关注,为了满足工业上对机器人提出的运行平稳、运动速度快等性能的要求。机器人轨迹规划成为研究机器人技术的关键核心问题,而在轨迹规划的研究中机器人关节运动的逆解是重点研究内容,然而现有方法求解的逆解过程往往伴有解析困难、多解等问题。本文针对关节运动逆解的求解过程中出现的诸多问题,对六自由度串联机器人的轨迹规划进行了分析研究,以期达到提升机器人工作效率的目的。以某工业六自由度串联机器人为研究对象,运用D-H法和旋量法对机器人的正解进行对比分析。利用D-H法基于机器人学理论建立六自由度串联机器人的连杆坐标系以及运动数学模型,对其进行分析进而求得正运动学方程。利用旋量法基于刚体运动和旋量理论将关节坐标转换成旋量坐标,建立机器人的旋量坐标系和正运动学方程。通过对比两种计算方法的计算过程和结果,可知,D-H法在计算方法上优于旋量法。基于D-H法对运动学逆解方程进行分析。针对运动学逆解多解问题,通过分析D-H法正解方程,将位姿分离、几何法和最短行程原则相结合的方法,获得位置逆解和姿态逆解并进行逆解最优解选择,然后利用Matlab软件分别对正逆运动学方程的正确性进行验证。在机器人运动学正逆解的基础上,运用蒙特卡洛法分析了机器人的工作空间,并利用Matlab软件绘制出机器人在不同迭代次数下的工作空间云图。对某工业六自由度串联机器人轨迹规划进行分析,着重分析了笛卡尔空间坐标系和关节空间坐标系下的机器人轨迹插补算法。在笛卡尔空间中利用空间矢量方法来计算直线轨迹的位置插值;通过坐标变换利用平面圆弧的插值算法来计算空间圆弧的位置插值。在关节空间中对于点到点的运动,采用五次多项式插值函数对机器人进行关节轨迹规划,通过控制机器人初始点和末端点关节位置、速度和加速度来进行轨迹规划。并利用Matlab软件分别对空间直线插补法、空间圆弧插补法和五次多项式的轨迹规划进行插补仿真。实现了仿真平台的实时性,验证了轨迹规划的有效性。
邹俊宇[7]（2020）在《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》文中提出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的臂形。（3）以双臂协调搬运物体这一场景为研究对象,改进传统的基于主从规划的双臂协调操作方法,该方法根据双臂末端的约束关系求出一条双臂路径,使用MC-Inverse方法求解双臂关节角,再根据时间最优算法计算出双臂速度和加速度。最后,本文通过仿真验证了该方法相对于传统方法有更高的效率,也解决了传统方法存在的从臂抖动、运动时间不同步的问题。（4）最后,本文分别在关节空间和笛卡尔空间设置评价指标。笛卡尔空间的评价指标主要用于评价双臂末端的位置、速度和加速度关系,而关节空间的评价指标则是评价双臂在单次和重复运动时的动作,并建立实验场景测试了本文的方法的性能,实验结果表明本文的方法满足评价指标,有着较好的效果。
王若冰[8]（2020）在《6-UPS并联机构的主动柔顺控制研究》文中研究指明本文以6-UPS并联机构为研究对象,对其主动柔顺控制及相关理论与技术展开研究。研究内容涉及6-UPS并联机构的运动学,动力学,运动控制和柔顺控制四个方面。在运动学方面,使用自然坐标建立了6-UPS并联机构的运动学模型,这种运动学模型的优点是约束方程形式为二次方程,对应的雅可比矩阵为坐标的线性函数。根据运动学模型的特点简化了牛顿-拉普逊算法并用来求解6-UPS并联机构的正向运动学。对所用算法的奇异性和收敛性进行了讨论,并通过数值算例与基于旋转矩阵的正向运动学求解进行了对比。数值算例显示与传统方法相比,该方法求解时间减少了70%,且收敛半径扩大了54%。在动力学方面,使用虚功率原理建立了6-UPS并联机构在自然坐标描述下的动力学方程。自然坐标描述下的动力学模型具有形式简洁和非线性程度低的特点。使用零空间法消去了拉格朗日乘子,获取了6-UPS并联机构的反向动力学解。数值算例结果表明与传统求解方法相比,基于自然坐标法的反向动力学解十分准确且求解效率有所提高,求解误差均方根值为7.0281×10-4N,求解时间与传统方法比减少了10%。在运动控制方面,针对6-UPS并联机构的轨迹跟踪控制设计了一种自适应终端滑模扰动估计控制器。非线性终端滑模函数和非线性终端滑模趋近律使系统的轨迹误差能够快速有限时间收敛。自适应扰动估计项能够对系统中的总扰动进行估计并补偿,显着提高了系统的控制精度。用李雅普诺夫稳定性理论分析了系统的稳定性,并通过仿真和实验验证了所设计的控制器的有效性。实验结果显示所设计的控制器作用下的轨迹跟踪均方根误差相比滑模控制减小了50%以上,相比终端滑模控制减小了27%以上。在柔顺控制方面,对6-UPS并联机构的主动柔顺控制展开研究。以阻抗/导纳控制作为基本手段,研究其不同的实现方法,并进行了鲁棒性分析。发现在无法精确建模的情况下导纳控制的控制效果明显优于阻抗控制。将非线性鲁棒控制器引入导纳控制,设计了鲁棒导纳控制器。与传统的导纳控制相比,鲁棒导纳控制的位置响应均方根误差和力响应均方根误差减少了89%以上。实验中鲁棒导纳控制的位置响应均方根误差为0.258mm。其次对6-UPS并联机构与环境间的接触力跟踪控制展开研究。通过对机器人与接触环境进行了建模与分析,并在原有的阻抗/导纳控制算法中增加了力跟踪控制器,实现了接触力跟踪控制。实验中两种工况下的力跟踪均方根误差分别为1.1260N和1.3172N。
钱超群[9]（2020）在《轨道式摄影机器人笛卡尔空间平滑轨迹规划研究》文中研究说明轨迹规划算法的制定是需要根据机器人的应用场合而因地制宜的,传统的工业机器人轨迹规划方法可能并不适合轨道式摄影机器人。所以本文以研究出一套完全适用于轨道式摄影机器人的轨迹规划算法为研究目标,做了以下的研究工作:（1）对用户需求进行分析,确立研究重点:构造G2连续的笛卡尔空间轨迹。对完全自主产权的轨道式摄影机器人进行结构分析,并分析摄像机拍摄手法相关的Zoom、Focus的物理意义,将其虚化为两个运动副,构建虚拟6自由度PPRRPR机器人模型。对该模型采用改进型DH法进行分析,然后推导出其正运动学及逆运动学计算公式,发现该机器人的逆解为唯一解析解。（2）建立机器人笛卡尔空间位置轨迹规划算法。考虑机器人采用点到点的运动模式,在推导出三维空间匀速直线和圆弧轨迹构造方程后,以时间t为插值变量,分别构造了黄金分割点插值法和折线逼近插值法。首次引入公路设计中常用的缓和曲线——回旋曲线作为轨迹规划过渡曲线,为此采用坐标变换的方法将三维空间问题变换到二维空间进行解决。由回旋曲线的基本公式和几何特性推导出其点位坐标公式,由其基本特性和纯数学积分方法推导出其一般性回旋曲线方程。将连接形式分成直线连直线、直线连圆弧和圆弧连圆弧三大类,在分析了前人研究工作与本文待解决问题的异同之后,分别从几何角度和纯数学角度构建了适宜本文工作特点的连接算法。最终构建了一套曲率处处连续的笛卡尔空间位置轨迹规划算法。（3）建立机器人笛卡尔空间姿态轨迹规划方法。对各种姿态描述的方法进行比较,最终选择轴角法作为人机交互端姿态输入方法,选择单位四元数作为姿态轨迹规划的方法。从四元数与旋转的关系以及云台上摄像机姿态变化规律中得到灵感,构建了基于单位球面轨迹的四元数插值算法的评价方法,使得插值结果更具象化,并且考虑到了关节空间的运动情况。采用此方法对常用的三种单位四元数插值算法进行评价,最终选择球面四边形插值算法（Squad）作为构造笛卡尔空间姿态轨迹的算法。最后,为了验证笛卡尔空间轨迹规划算法在机器人控制上的可行性,对位置和姿态分别设计一组可行性实验。先在MATLAB上进行仿真获得插值关键节点再导入到机器人控制系统里,控制机器人按照预定的轨迹运行。仿真及实验验证了算法的可行性。
叶煜东[10]（2020）在《双足机器人上楼梯步态规划研究》文中认为双足机器人比轮式机器人有更好的移动性和灵活性,特别是在不平整地面、狭窄过道、楼梯和障碍物环境下,双足机器人成为研究热点。本文针对主动行走的双足机器人,对机器人数学模型、步行稳定性、步态规划、楼梯步态等问题进行研究,提出适合楼梯步态的步态规划算法,对楼梯步态作具体分析,并进行动力学仿真实验。双足机器人结构复杂,建立数学模型首先要对机器人进行模型分解。本文应用旋量方法推导机器人正运动学,简化了D-H法的坐标系设定和运动学推导过程,并根据球腕关节的特殊性推导逆运动学的解析解。通过数学模型实现运动学仿真和在线零力矩点计算,对机器人动态步行时的稳定性进行分析。研究基于简化模型的步态规划原理,建立双足机器人行走时的动力学方程,用于步态规划算法的提出。步态规划涉及的内容丰富灵活,本文主要研究基于机器人简化模型的步态规划算法。根据机器人行走时动力学方程由数值解算法求出质心的运动轨迹,提出机器人沿给定路径全方向行走的避障行走方法。为了在行走时保证步行稳定性,通过ZMP反馈闭环和引入未来的参考ZMP信息设计预观控制器。对上述算法进行机器人行走仿真,分析机器人的动态稳定性并在理论上说明预观控制算法适合楼梯步态。双足机器人上楼梯是一项重要能力,本文对楼梯步态的重难点进行具体分析。通过预观控制器生成质心的前向运动,该方法可以避免机器人上楼梯时身体往后栽的问题。为改善双足机器人上楼梯常发生腿长不够的情况,提出了踝关节位置补偿器算法,在行走时加入对脚掌俯仰的控制。本文通过搭建ADAMS-MATLAB动力学仿真平台,进行双足机器人上楼梯仿真实验,对步态规划算法进行验证,并为将来的实体样机设计打下基础。
二、用旋量方法规划机器人运动轨迹（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、用旋量方法规划机器人运动轨迹（论文提纲范文）
（1）多操作模式折展机器人机构设计及性能分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 课题相关的研究现状 |
| 1.2.1 机器人多支链操作与折展设计 |
| 1.2.2 基于并联机构理论的机器人设计 |
| 1.2.3 移动与操作复合式机器人设计 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 尺度限定条件下折展支链的设计方法 |
| 2.1 多操作模式折展机器人机构及任务描述 |
| 2.2 可配置操作度与折展支链数目 |
| 2.2.1 可配置操作度 |
| 2.2.2 支链配置数目 |
| 2.3 尺度约束下的可折展支链设计 |
| 2.3.1 关节数量确定 |
| 2.3.2 支链折展性条件 |
| 2.3.3 基于折展因子的支链构建 |
| 2.4 折展支链构型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 多操作模式折展机器人机构的设计方法 |
| 3.1 基于操作功能的机构分类及模式切换 |
| 3.1.1 操作功能分类 |
| 3.1.2 模式切换描述 |
| 3.2 基于支链与操作物体组合的设计方法 |
| 3.2.1 支链分解法 |
| 3.2.2 支链与平台分解法 |
| 3.3 机构设计实例 |
| 3.3.1 机构设计流程 |
| 3.3.2 含有单级平台的操作类机构构型设计 |
| 3.3.3 含有两级平台的移动操作类机构构型设计 |
| 3.3.4 含有两级平台的协同操作类机构构型设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 支链切换下的多操作模式折展机器人设计与分析 |
| 4.1 可变操作性能的多操作模式折展机器人机构 |
| 4.2 可变操作性能的多操作模式折展机器人机构分析 |
| 4.2.1 机构的运动学分析 |
| 4.2.2 各模式下工作性能的对比分析 |
| 4.2.3 基于位置工作空间下的支链切换 |
| 4.2.4 机构结构参数对工作性能的影响 |
| 4.3 性能空间对称型多操作模式折展机器人机构 |
| 4.3.1 性能空间对称型多操作模式折展机器人机构设计 |
| 4.3.2 运动学分析 |
| 4.3.3 机构奇异性分析 |
| 4.3.4 基于Type-I型奇异支链折展运动规划 |
| 4.4 支链折展与模式切换规划控制 |
| 4.4.1 支链折展位姿模型 |
| 4.4.2 支链折展路径规划算法 |
| 4.4.3 仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 多功能融合下的多操作模式折展机器人设计与分析 |
| 5.1 机器人运动学及性能分析 |
| 5.1.1 运动学分析 |
| 5.1.2 各模式下的速度分析 |
| 5.1.3 工作空间的计算 |
| 5.2 操作模式下动力学分析 |
| 5.2.1 支链的动力学模型 |
| 5.2.2 操作模式下的动力学模型 |
| 5.3 操作模式下力学性能与优化 |
| 5.3.1 基于力学可操作性的力学评价 |
| 5.3.2 基于力学评价指标的机构调姿优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 机器人模式切换的虚拟仿真及样机功能验证 |
| 6.1 模式定义与模式规划仿真 |
| 6.1.1 工作模式与切换 |
| 6.1.2 模式切换节点分析 |
| 6.2 工作模式与切换仿真 |
| 6.2.1 折叠模式与移动模式切换 |
| 6.2.2 移动模式下步态规划 |
| 6.2.3 移动模式与操作模式切换 |
| 6.3 样机设计与功能验证 |
| 6.3.1 样机设计与搭建 |
| 6.3.2 样机实验前调试 |
| 6.3.3 模式切换功能验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）挖掘机工作装置动力学分析及其挖掘作业轨迹控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 挖掘机工作装置动力学分析与轨迹控制技术研究现状 |
| 1.2.1 挖掘机运动学与动力学分析 |
| 1.2.2 挖掘机铲斗-土壤相互作用力模型 |
| 1.2.3 挖掘过程相关土壤参数估计 |
| 1.2.4 挖掘机工作装置轨迹控制技术研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于旋量理论的挖掘机工作装置运动学与动力学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于旋量理论的挖掘机工作装置运动学分析 |
| 2.2.1 正向运动学 |
| 2.2.2 逆向运动学 |
| 2.2.3 微分运动学 |
| 2.3 基于旋量理论的挖掘机工作装置动力学分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 铲斗-土壤相互作用的挖掘阻力研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 挖掘机铲斗-土壤相互作用数学模型 |
| 3.3 DEM-MBD耦合仿真 |
| 3.3.1 离散单元法原理 |
| 3.3.2 RecurDyn简介 |
| 3.3.3 EDEM-RrcurDyn耦合仿真 |
| 3.4 挖掘阻力数学建模与虚拟样机仿真对比 |
| 3.4.1 不同挖掘深度分析对比 |
| 3.4.2 不同土壤颗粒分布分析对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于遗传算法的挖掘阻力参数估计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 土壤破坏力模型 |
| 4.2.1 Mohr-Coulomb土壤破坏模型 |
| 4.2.2 Chen and Liu’s upper bound(CLUB)土壤破坏模型 |
| 4.3 遗传算法在土壤参数估计中的应用 |
| 4.3.1 采用Mohr-Coulomb模型估计 |
| 4.3.2 采用CLUB模型估计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 铲斗挖掘作业轨迹控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 挖掘机关节空间自适应滑模轨迹控制 |
| 5.2.1 挖掘机关节空间建模 |
| 5.2.2 关节空间规划轨迹生成 |
| 5.2.3 自适应滑模控制器设计 |
| 5.3 挖掘机驱动空间基于高增益观测器的自适应滑模控制 |
| 5.3.1 挖掘机工作装置驱动空间与关节空间关系 |
| 5.3.2 挖掘机工作装置驱动空间轨迹规划与液压模型 |
| 5.3.3 基于观测器的滑模变结构控制 |
| 5.3.4 控制仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）无人变胞汽车重构运动学及非线性动力学分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 轮腿复合式地面移动机器人的研究现状 |
| 1.2.2 机器人运动学研究现状 |
| 1.2.3 机器人动力学研究现状 |
| 1.2.4 非线性动力学的研究现状 |
| 1.3 本论文的主要内容 |
| 第二章 无人变胞汽车结构分析 |
| 2.1 无人变胞汽车整体结构介绍 |
| 2.2 无人变胞汽车关键机构结构分析 |
| 2.3 无人变胞汽车重构规划 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 无人变胞汽车驻车重构运动学分析 |
| 3.1 旋量理论基础 |
| 3.1.1 李群李代数 |
| 3.1.2 刚体变换 |
| 3.1.3 指数积表达式 |
| 3.2 无人变胞汽车耦合重构过程的平顺性设计 |
| 3.3 基于旋量理论与D-H理论的正运动学 |
| 3.3.1 基于旋量理论的无人变胞汽车驻车耦合重构正运动学建模 |
| 3.3.2 基于D-H理论的无人变胞汽车驻车耦合重构正运动学建模 |
| 3.3.3 无人变胞汽车正运动学仿真分析 |
| 3.4 无人变胞汽车驻车耦合重构过程的奇异性分析 |
| 3.5 基于ZMP点稳定性判据的无人变胞汽车驻车耦合重构稳定性分析 |
| 3.5.1 ZMP点稳定性判据理论介绍 |
| 3.5.2 无人变胞汽车驻车耦合重构过程的稳定性仿真分析 |
| 3.6 基于P-K子问题的无人变胞汽车脚着地过程逆运动学 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于旋量理论的无人变胞汽车驻车耦合重构动力学分析 |
| 4.1 动力学建模方法介绍 |
| 4.1.1 牛顿欧拉法 |
| 4.1.2 拉格朗日方程 |
| 4.1.3 旋量法 |
| 4.2 基于旋量理论的无人变胞汽车驻车耦合重构过程的动力学建模 |
| 4.2.1 惯性项计算 |
| 4.2.2 哥氏力项、离心力项以及重力项计算 |
| 4.3 动力学仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于非线性动力学的无人变胞汽车行驶重构稳定性分析 |
| 5.1 非线性动力学理论的介绍 |
| 5.1.1 混沌理论 |
| 5.1.2 最大Lyapunov指数谱 |
| 5.1.3 相平面 |
| 5.1.4 分岔的概念 |
| 5.1.5 庞加莱截面 |
| 5.2 非线性足轮的介绍 |
| 5.3 无人变胞汽车行驶耦合重构的非线性振动动力学建模 |
| 5.4 无人变胞汽车行驶重构的非线性振动动力学稳定性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 无人变胞汽车驻车重构实验研究 |
| 6.1 实验平台搭建 |
| 6.2 实验过程 |
| 6.3 实验分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 论文展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（4）冗余混联式钻铆机床姿态调整轨迹优化（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 混联冗余自动钻铆机床 |
| 1.1 系统结构 |
| 1.2 冗余特性分析 |
| 1.3 钻铆机床运动学模型 |
| 1.4 钻铆机床逆运动学求解策略 |
| 2 钻铆任务描述 |
| 3 钻铆姿态调整轨迹动态规划求解 |
| 3.1 笛卡儿空间姿态调整动态规划 |
| 3.2 关节空间轨迹光顺 |
| 4 实验验证 |
| 5 结论 |
（5）汽车外覆盖件冲压生产线上下料系统的仿真与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 高速冲压生产系统国内外研究现状 |
| 1.2.1 冲压生产线的发展现状 |
| 1.2.2 冲压生产线上下料系统的发展现状 |
| 1.3 研究目标和研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第二章 基于旋量理论的运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 D-H法和旋量法的比较 |
| 2.3 机械臂的自由度分析 |
| 2.4 基于旋量理论的数学模型 |
| 2.4.1 一般刚体运动 |
| 2.4.2 指数积方程 |
| 2.5 基于旋量理论的正运动学建模 |
| 2.6 基于旋量理论的雅可比矩阵 |
| 2.7 基于遗传算法优化的逆运动学分析 |
| 2.7.1 冗余机械臂的轨迹规划 |
| 2.7.2 遗传算法简介 |
| 2.7.3 末端轨迹的拟合和优化 |
| 2.7.4 冗余度机械臂自由度的轨迹规划 |
| 2.7.5 机械臂逆运动学求解 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 基于旋量理论和凯恩方程对单臂的动力学建模与仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动力学建模方法及其比较 |
| 3.3 基于旋量理论和凯恩方程的数学模型 |
| 3.4 基于凯恩方程的动力学建模 |
| 3.4.1 各关节物体雅可比矩阵的计算 |
| 3.4.2 广义主动力的计算 |
| 3.4.3 广义惯性力的计算 |
| 3.5 单臂的动力学仿真 |
| 3.5.1 ADAMS软件简介 |
| 3.5.2 机械臂三维模型的建立与导入 |
| 3.5.3 ADAMS仿真流程设计 |
| 3.5.4 仿真结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于MATLAB的GUI界面和整线仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 GUI界面的建立及其他单臂的路径规划 |
| 4.2.1 建立GUI界面 |
| 4.2.2 其他单臂路径规划与求解 |
| 4.3 整线仿真与干涉监测 |
| 4.3.1 整线仿真 |
| 4.3.2 干涉监测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 硕士期间科研成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）六自由度串联机器人运动学及轨迹规划分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 课题研究目的与意义 |
| 1.3 串联机器人国内外研究现状 |
| 1.3.1 串联机器人国外研究现状 |
| 1.3.2 串联机器人国内研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 六自由串联机器人运动学正解分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 D-H参数法计算运动学正解 |
| 2.2.1 机器人位置与姿态的描述 |
| 2.2.2 机器人关节参数 |
| 2.2.3 建立D-H坐标系 |
| 2.2.4 建立齐次变换矩阵 |
| 2.2.5 D-H参数法求解机器人运动学正解 |
| 2.3 旋量法求解运动学正解 |
| 2.3.1 刚体运动和旋量理论 |
| 2.3.2 指数积方程 |
| 2.3.3 旋量法求解机器人运动学正解 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 六自由串联机器人逆运动学及工作空间分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 运动学逆解分析 |
| 3.2.1 运动学逆解方程求解 |
| 3.2.2 逆解最优解选择 |
| 3.3 机器人正逆运动学仿真分析 |
| 3.3.1 机器人模型的建立 |
| 3.3.2 机器人运动学正解验证 |
| 3.3.3 机器人运动学逆解验证 |
| 3.4 机器人工作空间分析 |
| 3.4.1 工作空间 |
| 3.4.2 基于蒙特卡洛法的工作空间分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 六自由度串联机器人轨迹规划分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 关节空间轨迹规划 |
| 4.2.1 五次多项式插值 |
| 4.2.2 关节空间下机器人轨迹规划仿真 |
| 4.3 笛卡尔空间的轨迹规划 |
| 4.3.1 直线插补法 |
| 4.3.2 圆弧插补法 |
| 4.3.3 笛卡尔空间下机器人轨迹规划仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录 |
| 硕士学位论文缴送登记表 |
（7）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（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 拟人机械臂的逆运动学方法 |
| 1.2.2 拟人机械臂的臂形控制方法 |
| 1.2.3 双臂协调操作方法 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 1.4 本文的章节安排 |
| 第2章 拟人机械臂的构型和运动学分析 |
| 2.1 拟人机械臂的构型分析 |
| 2.1.1 拟人机械臂与人类手臂结构的关系 |
| 2.1.2 拟人机械臂运动的一致性问题 |
| 2.2 拟人机械臂的正运动学方法 |
| 2.2.1 基于旋量理论的正运动学分析 |
| 2.2.2 正运动学建模与仿真 |
| 2.3 拟人机械臂的逆运动学方法 |
| 2.3.1 Trac-IK |
| 2.3.2 ikfast |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 MC-Inverse逆解方法 |
| 3.1 MC-Inverse逆解方法介绍 |
| 3.2 MC-Inverse逆解方法测试 |
| 3.2.1 MC-Inverse逆解算例与实验 |
| 3.2.2 轨迹规划运动实验 |
| 3.3 逆解方法基本性能对比 |
| 3.4 臂形控制效果对比 |
| 3.4.1 评价指标 |
| 3.4.2 单次运动的臂形效果测试 |
| 3.4.3 重复绘制三角形实验 |
| 3.4.4 重复绘制圆弧实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于MC-Inverse的双臂协调主从规划方法 |
| 4.1 双臂协调操作任务分析 |
| 4.2 双臂协调末端路径计算 |
| 4.2.1 主臂末端路径规划方法 |
| 4.2.2 从臂路径计算 |
| 4.3 双臂关节空间运动规划 |
| 4.3.1 双臂协调操作的臂形控制的意义 |
| 4.3.2 基于时间最优原则的轨迹生成 |
| 4.4 仿真分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 双臂协调操作算法实验与分析 |
| 5.1 实验设计 |
| 5.2 双臂协调操作评价指标 |
| 5.2.1 双臂末端位置关系(位置误差) |
| 5.2.2 双臂末端速度关系(运动同步性) |
| 5.2.3 双臂末端加速度关系(内力关系) |
| 5.2.4 关节空间评价指标 |
| 5.3 双臂协调操作方法笛卡尔空间实验 |
| 5.4 双臂协调操作方法关节空间实验 |
| 5.4.1 人体臂形角数据测量实验 |
| 5.4.2 双臂协调单次运动实验 |
| 5.4.3 双臂协调重复运动实验 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 全文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
（8）6-UPS并联机构的主动柔顺控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景、研究目的与意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究目的与意义 |
| 1.2 6-UPS并联机构简介 |
| 1.2.1 6-UPS并联机构的特点及应用 |
| 1.2.2 本文所研究的6-UPS并联机构系统 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 6-UPS并联机构运动学 |
| 1.3.2 6-UPS并联机构动力学 |
| 1.3.3 6-UPS并联机构运动控制 |
| 1.3.4 6-UPS并联机构柔顺控制 |
| 1.4 本文研究工作及章节安排 |
| 第二章 基于自然坐标的6-UPS并联机构运动学研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自然坐标描述的6-UPS并联机构运动学模型 |
| 2.3 6-UPS并联机构正向运动学的数值求解算法 |
| 2.3.1 简化的牛顿-拉普逊算法 |
| 2.3.2 算法的奇异性和收敛性分析 |
| 2.4 与基于旋转矩阵的正向运动学求解的对比 |
| 2.4.1 旋转矩阵描述下的运动学模型 |
| 2.4.2 数值算例对比 |
| 2.4.3 结果分析 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 基于自然坐标的6-UPS并联机构动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于虚功率原理的6-UPS并联机构动力学模型 |
| 3.3 自然坐标描述的6-UPS并联机构动力学模型 |
| 3.3.1 移动平台部分 |
| 3.3.2 支腿部分 |
| 3.3.3 方程组合 |
| 3.4 零空间法获取反向动力学解 |
| 3.5 与传统动力学模型的对比 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 6-UPS并联机构的任务空间非线性鲁棒控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 6-UPS并联机构系统描述 |
| 4.3 6-UPS并联机构的非线性鲁棒控制器 |
| 4.3.1 控制器设计 |
| 4.3.2 稳定性分析 |
| 4.3.3 参数选择与控制器调整 |
| 4.4 6-UPS并联机构的运动控制仿真 |
| 4.6 6-UPS并联机构的运动控制实验 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 6-UPS并联机构的任务空间主动柔顺控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 6-UPS并联机构的阻抗控制与导纳控制 |
| 5.2.1 基本概念与实现方法 |
| 5.2.2 鲁棒性分析 |
| 5.2.3 仿真研究 |
| 5.3 6-UPS并联机构的鲁棒导纳控制 |
| 5.3.1 实现方法 |
| 5.3.2 仿真研究 |
| 5.3.3 实验研究 |
| 5.4 6-UPS并联机构与环境间的接触力跟踪控制 |
| 5.4.1 实现方法 |
| 5.4.2 仿真研究 |
| 5.4.3 实验研究 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）轨道式摄影机器人笛卡尔空间平滑轨迹规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 课题研究背景 |
| 1.2. 国内外轨道式摄影机器人研究与发展现状 |
| 1.2.1. 国外研究和应用现状 |
| 1.2.2. 国内应用和研究现状 |
| 1.3. 国内外机器人轨迹规划的研究现状 |
| 1.4. 课题研究意义与内容 |
| 1.5. 本章小结 |
| 2. 轨道式摄影机器人及其建模 |
| 2.1. 轨道式摄影机器人及其用户需求分析 |
| 2.1.1. 轨道式摄影机器人简介 |
| 2.1.2. 用户需求分析 |
| 2.2. 摄影机器人的建模及其运动学分析 |
| 2.2.1. Zoom和Focus虚拟自由度的建立 |
| 2.2.2. 轨道式摄影机器人建模及运动学分析 |
| 2.3. 本章小结 |
| 3. 轨道式摄影机器人笛卡尔空间位置规划 |
| 3.1. 现有运动轨迹分析 |
| 3.2. 空间匀速直线轨迹规划 |
| 3.3. 空间匀速圆弧轨迹规划 |
| 3.4. 基于回旋曲线的G~2连接过渡曲线算法 |
| 3.4.1. 回旋曲线连接两直线 |
| 3.4.2. 回旋曲线连接直线与圆弧 |
| 3.4.3. 回旋曲线连接两圆弧 |
| 3.5. 本章小结 |
| 4. 轨道式摄影机器人的笛卡尔空间姿态规划 |
| 4.1. 轴角法与旋转 |
| 4.2. 四元数与旋转 |
| 4.3. 基于单位四元数插值算法的选择 |
| 4.3.1. 正规化线性插值(Nlerp) |
| 4.3.2. 球面线性插值(Slerp) |
| 4.3.3. 球面四边形插值(Squad) |
| 4.3.4. 基于单位球面轨迹的四元数插值算法的评价方法 |
| 4.4. 本章小结 |
| 5. 仿真及实验 |
| 5.1. 仿真及实验平台 |
| 5.2. 仿真及实验 |
| 5.3. 本章总结 |
| 6. 工作总结与展望 |
| 6.1. 工作总结 |
| 6.2. 创新点 |
| 6.3. 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的论文和出版着作情况 |
（10）双足机器人上楼梯步态规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 双足机器人研究概述 |
| 1.2.1 国外双足机器人研究历程 |
| 1.2.2 国内双足机器人研究历程 |
| 1.3 双足机器人步态规划与控制研究现状 |
| 1.3.1 稳定性理论概述 |
| 1.3.2 步态规划理论概述 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 双足机器人运动学和步行稳定性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标变换和三维空间中的速度 |
| 2.2.1 位姿描述与坐标变换 |
| 2.2.2 角速度矢量与旋转矩阵 |
| 2.2.3 物体在三维空间的速度 |
| 2.3 双足机器人的运动学 |
| 2.3.1 模型的建立 |
| 2.3.2 由关节角求连杆的位姿:正运动学 |
| 2.3.3 由末端位姿求关节角:逆运动学 |
| 2.3.4 雅可比矩阵 |
| 2.3.5 双足机器人运动学仿真 |
| 2.4 步行稳定性判定 |
| 2.4.1 ZMP的概念与计算 |
| 2.4.2 从ZMP到线性倒立摆模型 |
| 2.4.3 ZMP在线计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 双足机器人的步态规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三维步行单元 |
| 3.2.1 三维线性倒立摆模型 |
| 3.2.2 步行参数和三维步行单元 |
| 3.3 基于倒立摆模型数值解的步态规划 |
| 3.3.1 ZMP方程和数值解法 |
| 3.3.2 机器人的全方向行走 |
| 3.4 预观控制步行模式生成 |
| 3.4.1 ZMP跟踪控制 |
| 3.4.2 预观控制步行模式生成 |
| 3.4.3 预观控制合理性分析 |
| 3.4.4 机器人行走稳定性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 楼梯步态与动力学仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 仿真环境搭建 |
| 4.2.1 仿真系统的总体设计 |
| 4.2.2 ADAMS机器人虚拟样机 |
| 4.2.3 MATLAB联合仿真 |
| 4.2.4 Simulink控制系统 |
| 4.3 动态行走仿真实验 |
| 4.3.1 起步和止步阶段运动规划 |
| 4.3.2 平地行走仿真实验 |
| 4.3.3 脚掌俯仰角的优化 |
| 4.4 楼梯步态仿真实验 |
| 4.4.1 摆动脚轨迹规划 |
| 4.4.2 质心高度规划和脚掌俯仰的优化 |
| 4.4.3 双足机器人上楼梯仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、用旋量方法规划机器人运动轨迹（论文参考文献）
- [1]多操作模式折展机器人机构设计及性能分析[D]. 赵福群. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]挖掘机工作装置动力学分析及其挖掘作业轨迹控制研究[D]. 徐国胜. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [3]无人变胞汽车重构运动学及非线性动力学分析[D]. 舒微. 合肥工业大学, 2021
- [4]冗余混联式钻铆机床姿态调整轨迹优化[J]. 潘国威,陈文亮. 中国机械工程, 2021
- [5]汽车外覆盖件冲压生产线上下料系统的仿真与优化[D]. 王凯强. 山东大学, 2020(12)
- [6]六自由度串联机器人运动学及轨迹规划分析[D]. 冷玉珊. 辽宁石油化工大学, 2020(04)
- [7]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[D]. 邹俊宇. 武汉科技大学, 2020(01)
- [8]6-UPS并联机构的主动柔顺控制研究[D]. 王若冰. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]轨道式摄影机器人笛卡尔空间平滑轨迹规划研究[D]. 钱超群. 南京理工大学, 2020(01)
- [10]双足机器人上楼梯步态规划研究[D]. 叶煜东. 哈尔滨工业大学, 2020(01)