一种可重构模块化机器人系统的运动学研究
新型可重构机器人逆运动学的研究
新型可重构机器人逆运动学的研究
魏延辉;赵杰;朱延河;蔡鹤皋
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2008(035)001
【摘要】提出新的模块建模方法,通过新的建模方法,可快速搭建机器人的运动学模型.将机器人在目标点的工作位形分解成有限个构形平面的方法,通过对分解的平面构形的工作空间描述,进行构形平面间的姿态和位置匹配,从而找到机器人的数值逆解.通过对采用基本模块搭建的八自由度机器人构形的运动学实例仿真,验证了该方法的可行性.
【总页数】8页(P175-182)
【作者】魏延辉;赵杰;朱延河;蔡鹤皋
【作者单位】哈尔滨工业大学,机器人研究所,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机器人研究所,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机器人研究所,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机器人研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.2
【相关文献】
1.一种新型辅助起立康复机器人的设计及逆运动学分析 [J], 姜洪源;马长波;李姗姗
2.新型煤矿救援机器人的特殊运动逆运动学 [J], 刘罡;刘玉斌;赵杰;朱磊
3.可重构模块化机器人逆运动学建模 [J], 张艳丽;李树军;李景奎
4.可重构机器人封闭形式的运动学逆解计算 [J], 赵杰;王卫忠;蔡鹤皋
5.可重构机器人运动学正逆解的算法研究 [J], 吕晓俊;钱瑞明
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关节型模块化机器人构型及运动学研究
ｊ 坐标系建立方法， 基于旋量理论和指数积公式推导出了每个单元模块的变换矩阵， 得出了适用于关节型 ｉ
机 器人构型变化 的正运动学方程 。最后通过 实例验证 了拓扑构型分析及运 动学算 法的正确性。
关键词 ： 机器 人 ； 块化 ； 模 拓扑构 型 ； 运动学
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中图分 类号 ： ＨＩ ２Ｔ ２ 文献标识 码 ： Ｔ １ 。Ｐ ４ Ａ
１ 引言
成适 合特定任务要求的机器人。 由于机器人的工作能力和性能与
现实很多场合需要机器人在不同的环境 模块化可重构机器人 已成为近年来机器人研究领域的热点 机器人的构型密切相关 ， 如何快速的实 之一ｎ 其基本思想是统筹考虑机器人类别及任务要求 ， Ｊ 。 依据一定 下工作或完成不同的任务时有不同的构型。因此 ， 原则将机器人划分为具有独立功能的模块 ， 并用不 同的模块组合 现模块化 可重构机器人系统的构型变化并快速建立运动学模型 ，
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★ 来稿 日期 ： ０ — ６ ２ － ２ ９０— ７ ｋ ０ 基金项目： 国家 ８ ３ ６ 计划资助项 目（０ ７ Ａ ４ ７ ３ ２ ０ Ａ ０ １０ ）
可重构的多自由度模块化机器人设计及问题探讨
可重构的多自由度模块化机器人设计及问题探讨发表时间：2020-05-08T08:40:57.881Z 来源：《科技新时代》2020年2期作者：李飞飞宋洁倪磊[导读] 模块化的设计可提高系统的柔性、可扩展性、可维护性和可交换性，在模块化机器人设计中受到广泛重视［1,2］。
迈赫机器人自动化股份有限公司摘要：可重构的多自由度模块化机器人采用模块化、标准化的关节设计，控制系统采用分布式控制方式。
模块化机器人柔性更好，可重构、柔性高。
模块化结构标准化，各模块能互相替换，组装快捷简便。
关键词：可重构机器人、模块化关节、自主建模。
0引言随着科技的进步，各种新型机器人产品研制成功并应用到实际的场景中去，模块化机器人得到了长足的发展，特别是机器人十三五产业规划的出台，已经将模块化机器人作为一个重点发展领域。
模块化的设计可提高系统的柔性、可扩展性、可维护性和可交换性，在模块化机器人设计中受到广泛重视［1,2］。
可重构模块化机器人系统由一系列不同功能和尺寸特征的、具有一定装配结构的模块以搭积木的方式构成，能构成不同自由度和构型的机器人系统，适用不同的任务需求，模块系统设计和基于模块的构型设计是达到这一目标的关键。
国内外纷纷展开可重构性的模块化机器人研究，卡内基梅隆（Carnegie Mellon）大学的可重构模块化机器臂系统RMMS［3］，转动关节由直流伺服电机加谐波驱动组成，采用快速连接机构进行模块之间的连接。
中国科学院沈阳自动化研究所的刘明尧、李斌等研究了基于多Agent可重构机器人的控制方法［4］，将集中式的机器人控制分配到一组关节Agent中，每个Agent控制机器人的一个关节，即将关节机器人的复杂控制转换为多个简单子系统的控制。
1模块化机器人设计中的问题1.1模块化机器人运动学、动力学自主快速建模机器人运动学与动力学的模型是实现机器人控制的前提，重构的机器人，其运动学与动力学模型也必须快速重建，才能完成所有的控制任务。
可重构机器人体系结构及模块化控制系统的实现
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。 中 国科 学 院 研 究 生 院 （ 北京
摘要
本 文提 出 了一 种 适 用 于新 型 可 重 构 星 球 机 器 人 的 模 块 化 控 制 系 统 ， 据 机 构 和 运 动 特 性 ， 于 Ｃ 根 基 ＡＮ 总线 和 分 布 式 控 制
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可重构模块化机器人pptx
为了实现机器人的更优性能，需要对动力学模型进行优 化，包括优化模型参数、减少计算复杂度等。
04
基于ROS的可重构模块化机器人软件系
统设计
ROS系统介绍
ROS发展史
简述ROS的起源、发展历程和 现状。
ROS基本概念
解释ROS的基本概念和重要术语 ，如节点、话题、服务、参数等 。
ROS特点
06
总结与展望
研究成果总结
已实现机器人单模块与多模块组合的硬件设计与实验 针对多模块组合的机器人运动协调控制进行了研究
完成了可重构模块化机器人的初步设计与实现 建立了基于ROS的机器人控制软件框架
研究不足与展望
1
现有的可重构模块化机器人尚存在一些不足之 处，例如：模块间通信不够稳定、缺乏有效的 全局路径规划算法等
当前，可重构模块化机器人的研究面临着 一些技术瓶颈和挑战。其中之一是模块之 间的连接和通信问题。由于可重构模块化 机器人的自由度和灵活性较高，因此需要 研究更加可靠、高效和安全的连接和通信 方式。
挑战
此外，可重构模块化机器人的感知和控制 问题也是一个亟待解决的挑战。由于机器 人在变构过程中需要适应不同的任务和环 境，因此需要研究更加精准的感知技术、 控制策略和操作算法。此外，还需要考虑 机器人在实际应用中的可靠性和安全性问 题。
运动学正解模型
已知机器人各关节变量值，求解末端执行器位置和姿态。
运动学模型精度校准
由于实际应用中可能存在误差，需要对运动学模型进行精度校 准，以提高机器人的运动精度。
可重构模块化机器人动力学建模
动力学建模基础
建立机器人的动力学模型，需要知道机器人各关节的驱 动力矩和阻力矩。
动力学模型求解
可重构模块化机器人系统关键技术研究共3篇
可重构模块化机器人系统关键技术研究共3篇可重构模块化机器人系统关键技术研究1可重构模块化机器人系统关键技术研究机器人技术是当今世界热门研究领域之一。
在工业、医疗、教育、服务等领域中，机器人技术正发挥着越来越重要的作用。
可重构模块化机器人系统是一种新型机器人系统，其具有模块化、可重构和自适应等特点，可以实现机器人的快速配置和灵活性控制。
本文将探讨可重构模块化机器人系统的关键技术及其应用。
一、模块化设计模块化设计是可重构模块化机器人系统的核心技术。
模块化设计实际上是系统工程的一种设计思想，即将整个系统划分为若干模块，通过模块间的接口进行耦合，从而实现系统的快速配置和灵活性控制。
在可重构模块化机器人系统中，模块化设计就是将机器人系统划分为若干功能模块，并通过模块接口进行耦合。
二、模块化控制模块化控制是可重构模块化机器人系统的另一关键技术。
模块化控制实际上是对各功能模块进行控制的过程，通过对控制器的设计和实现，实现各模块之间的交互和协作。
在可重构模块化机器人系统中，模块化控制就是控制器的设计和实现，使各个模块之间具有良好的交互和协作能力。
三、自适应控制自适应控制是可重构模块化机器人系统的另一关键技术。
自适应控制实际上是对系统进行实时控制并对其进行优化的过程，使系统能够自主地调整自身参数和控制策略，从而实现系统的稳定性和性能优化。
在可重构模块化机器人系统中，自适应控制就是通过对模块化系统进行在线监测和优化，使系统具有较高的稳定性和较优的性能。
四、应用研究可重构模块化机器人系统的应用研究正在逐步深入。
在工业领域，可重构模块化机器人系统广泛应用于生产线自动化和智能制造。
在医疗领域，可重构模块化机器人系统被应用于手术机器人和康复机器人。
在服务领域，可重构模块化机器人系统用于智能家居、智能餐厅和智能物流等方面。
可重构模块化机器人系统是机器人技术发展的重要方向之一。
随着人工智能、物联网、大数据和云计算等技术的不断发展和普及，可重构模块化机器人系统将会越来越重要。
一种可重构蛇形机器人的研究
与地面的摩擦系数特性。基于以上的思想，本样
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模块可重构机器人由许多模块组成，这些模 流伺服电机组成，整个单元安装在固定板上，活动
播频率是水平面内波传播频率的二倍时，侧向运 动的速度和切向运动速度基本相等，最大速度可 达 !+!# - . /。
0 结论
本文提出的新型的可重构蛇形机器人机构具 有可适应地面形状变化的柔性连接环节和类似于 蛇腹鳞摩擦特性的机构底部；手动可重构，当单自 由度关节轴线互相平行连接时，该机构可进行平 面运动，当单自由度关节轴线垂直依次连接时，形 成的蛇形机器人具有两自由度的关节，可进行三 维空间运动。建立了该蛇形机器人平面和空间运 动学模型，并实现了平面蜿蜒运动、直线运动和伸 缩运动，以及空间侧向蜿蜒运动等。
机器人可重构性设计及运动学控制
机器人可重构性设计及运动学控制随着机器人应用的不断扩大，其可重构性设计及运动学控制的研究也越来越受到关注。
机器人的可重构性是指机器人可以通过改变其结构以适应不同的任务和环境。
而运动学控制则是指控制机器人的运动学参数，使机器人能够完成特定的任务。
本文将介绍机器人的可重构性设计及运动学控制的相关研究进展。
一、机器人可重构性设计机器人可重构性设计是指机器人可以通过改变其结构以适应不同的任务和环境。
这种设计可以使机器人具有更大的灵活性和适应性，同时也可以降低机器人的使用成本。
目前，机器人的可重构性设计主要包括以下几种方式：1. 模块化设计模块化设计是指将机器人分成多个模块，每个模块都具有特定的功能，可以通过组合来实现不同的任务。
这种设计可以使机器人的结构更加灵活，同时也可以降低机器人的使用成本。
2. 可变形机器人可变形机器人是指机器人可以通过改变其形态来适应不同的任务和环境。
这种设计可以使机器人具有更大的适应性，同时也可以降低机器人的使用成本。
3. 变换机器人变换机器人是指机器人可以通过改变其结构和形态来适应不同的任务和环境。
这种设计可以使机器人具有更大的灵活性和适应性，同时也可以降低机器人的使用成本。
二、机器人运动学控制机器人运动学控制是指控制机器人的运动学参数，使机器人能够完成特定的任务。
机器人的运动学参数包括位置、速度、加速度和朝向等。
常用的机器人运动学控制方法包括以下几种：1. 逆运动学逆运动学是指通过已知的机器人末端的位置和朝向，来计算机器人各关节的角度。
这种方法适用于一些特定的机器人任务，比如对物体进行精确的定位。
2. 正运动学正运动学是指通过已知机器人各关节的角度，来计算机器人末端的位置和朝向。
这种方法适用于机器人进行自主导航、运动规划等任务。
3. 控制方法控制方法包括PID控制、模型预测控制等。
这些控制方法可以用来控制机器人的运动学参数，使机器人能够完成特定的任务。
三、机器人可重构性设计与运动学控制的应用机器人的可重构性设计和运动学控制可以应用于各种领域，比如机器人制造、航空航天、医疗卫生等。
可重构模块化机器人正运动学建模
中图分 类号 ：Ｈ１２ 文献 标 识码 ： Ｔ １ Ａ
关键 词 ： 重构 ； 化机 器人 ； 可 模块 变换矩 阵 ； 正运 动学
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可重构模块化机器人是 由一套具有各种尺寸和性能特征的 可交换的模块组成 ， 通过对模块进行不同的组合就能装配 出各 种
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不同构形 的机器人来适应不同的工作需要 。 可重构模块化机器人
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的构形空 间的大小随着所设计的模块类型的数量和 自由度的增 加而成倍数增加 ，如何根据所设计的模块装 配成的可重 构模 块 化机器人建立运动学模型已引起许多研究者 的兴趣。 本文是针对 所设计 的七种模块装配出的可重构模块化 机器人建 立了正运 动 学分析的模型。 正运动学模 型的建立是采用运动旋量 的指数乘积
可重构模块化机器人
未来发展方向与展望
未来发展方向
研究内容和组织结构
研究内容
本文将围绕可重构模块化机器人的设计、控制、重构和感知等方面展开详细论述 ，同时探讨其在实际应用中的优势和局限性。
组织结构
本文将按照引言、相关工作、可重构模块化机器人的设计、控制、重构和感知、 实验验证和结论等章节进行组织。
CHAPTER 02
可重构模块化机器人概述
可重构模块化机器人概述
路径规划
根据任务需求，规划机器人的运 动路径，实现最优路径搜索。
运动优化
对机器人的运动进行优化，提高 机器人的运动效率和平稳性。
自主导航与遥控技术
自主导航技术
利用多种传感器和算法实现机 器人的自主导航，包括定位、
建图、路径规划等。
遥控技术
通过无线通信技术实现对机器人的 远程操控，包括指令发送、状态获 取等。
CHAPTER 06
结论与展望
研究成果总结与评价
要点一
研究成果总结
可重构模块化机器人是一种具有高度柔性和适应性的 机器人，通过模块化的设计，可以实现多种功能和应 用。在研究中，我们成功地开发出了一种基于微控制 器和蓝牙通信技术的可重构机器人平台，并对其进行 了实验验证。实验结果表明，该机器人平台具有良好 的稳定性和可扩展性，可以适应多种不同的任务需求 。
意义阐述
可重构模块化机器人的研究和应用，有助于提高机器人的适应能力和灵活性， 以更好地应对不断变化的工作环境和任务需求。
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【 要】 摘 介绍了 一种可重构模块化机器人系 进行了 统， 基于指数积法的模块化机器人的运动学 ｉ 研
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（． １中国科 学院 沈 阳 自动化研究所 机器人学 重点实验 室 ， 阳 １０ １ ；冲 国科学 院 研 究生 院 ， 京 １０４ ） 沈 １０６２ 北 ００ ９
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