移動作業(yè)將移動機(jī)器人與操作機(jī)器人相結(jié)合,可有效擴(kuò)大機(jī)器人的作業(yè)范圍,提升機(jī)器人的作業(yè)靈活度,是多種服務(wù)機(jī)器人、新型工業(yè)機(jī)器人以及軍事航天機(jī)器人必須具備的能力。移動作業(yè)和固定作業(yè)有很大的區(qū)別。首先,操作機(jī)器人加上移動底盤后,路徑規(guī)劃的自由度增大;其次,移動作業(yè)機(jī)器人整體運(yùn)動的動力學(xué)方程也發(fā)生改變,各自由度的軌跡規(guī)劃變得更加復(fù)雜;第三,帶有約束的移動作業(yè)機(jī)器人整體運(yùn)動時避障也比固定作業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜的多�，F(xiàn)有的移動作業(yè)方法總是將底盤和手臂的規(guī)劃分開,這在作業(yè)時會帶來時間的浪費(fèi)或者某些需要耦合底盤與手臂的任務(wù)限制。本文結(jié)合移動作業(yè)實(shí)際任務(wù)的需求,通過對移動作業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)深入、系統(tǒng)的研究,提出了移動作業(yè)邊走邊作業(yè)的方法,取得了良好的應(yīng)用效果。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)包括:(1)對移動作業(yè)機(jī)器人的整體視覺伺服運(yùn)動規(guī)劃的問題進(jìn)行了研究。通過對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)公式的微分,推導(dǎo)出移動底盤在2D平面和3D空間運(yùn)動時,移動作業(yè)機(jī)器人上任意一點(diǎn)的整體雅可比矩陣。在分析經(jīng)典的基于圖像的視覺伺服算法、基于位置的視覺伺服算法以及混合視覺伺服算法優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上,提出一種混合視覺伺服算法。再把這種混合視覺伺服算法...

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 輪式移動作業(yè)機(jī)器人本體系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀
    1.3 移動作業(yè)機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃核心算法發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 機(jī)器人的路徑規(guī)劃
        1.3.2 機(jī)器人的軌跡規(guī)劃
        1.3.3 機(jī)器人的抓取規(guī)劃
        1.3.4 機(jī)器人的視覺伺服
        1.3.5 機(jī)器人的動態(tài)避障
    1.4 課題的提出及研究意義
    1.5 本文研究內(nèi)容和主要貢獻(xiàn)
第2章 移動作業(yè)整體視覺伺服
    2.1 引言
    2.2 底盤在平面運(yùn)動的移動作業(yè)機(jī)器人整體雅可比矩陣推導(dǎo)
    2.3 底盤在空間運(yùn)動的移動作業(yè)機(jī)器人整體雅可比矩陣推導(dǎo)
    2.4 基于整體雅可比矩陣的視覺伺服控制律
        2.4.1 基于位置的視覺伺服方法
        2.4.2 基于圖像的視覺伺服方法
        2.4.3 混合視覺伺服控制律
        2.4.4 控制律的穩(wěn)定性分析
        2.4.5 實(shí)時位姿的卡爾曼濾波
    2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        2.5.1 與IBVS算法和PBVS算法的比較
        2.5.2 與底盤手臂分離的移動作業(yè)視覺伺服的比較
        2.5.3 利用卡爾曼濾波優(yōu)化位置后的效果
        2.5.4 本章機(jī)器人的仿真與實(shí)物實(shí)驗(yàn)效果
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于迭代優(yōu)化和凸優(yōu)化的路徑軌跡規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 一種采用迭代優(yōu)化的移動抓取規(guī)劃方法
        3.2.1 抓取位姿的評估
        3.2.2 迭代優(yōu)化移動抓取位姿規(guī)劃
        3.2.3 手臂的啟發(fā)式隨機(jī)路徑規(guī)劃
    3.3 一種采用二階錐規(guī)劃的軌跡規(guī)劃方法
        3.3.1 移動作業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)方程之推導(dǎo)
        3.3.2 軌跡規(guī)劃化為二階錐規(guī)劃問題
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.4.1 迭代優(yōu)化的移動作業(yè)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.4.2 二階錐規(guī)劃的軌跡規(guī)劃實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
第4章 任務(wù)約束下移動作業(yè)機(jī)器人的動態(tài)避障
    4.1 引言
    4.2 傳統(tǒng)基于人工勢場法的移動作業(yè)的任務(wù)約束下的動態(tài)避障研究
    4.3 傳統(tǒng)的基于葉理流形的快速搜索隨機(jī)樹算法的動態(tài)避障研究
    4.4 基于模型預(yù)測控制的移動作業(yè)的任務(wù)約束下的動態(tài)避障研究
    4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    5.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的主要研究成果



本文編號：3810186