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自主操作机器人末端执行器工作空间的行为动力学建模
发布日期:2018-03-28    来源:机器人   浏览次数:135
核心提示:欢迎投稿《机器人》 摘要:选取末端执行器运动参考点作为操作机器人当前位置运动描述点,将自主操作机器人末端执行器在工作空间的运动分解为位置运动和姿态运动;建立末端执行器位置运动和姿态运动的行为动力学模型。该行为动力学模型能准确地反映操作机器人与所处环境的耦合关系,精确规划出操作机器人当前点的合适路径。
 
1 引言(Introduction)
近年来,随着自动化技术的发展及人们对机器人智能的更高要求,众多学者在操作机器人的路径规划方面做出了卓越的贡献,研究较为深入的有全局规划、局部规划以及行为动力学方法实现的路径规划。
行为动力学方法【1】是通过建立行为的动力学模型,以期获得体系结构数学描述的统一,进而为体系结构的设计和分析提供定量依据。机器人行为动力学是将生物的反射行为和系统进化因素结合起来,通过研究基本行为模型的驱动因素及其在行为发生过程中的现象来获得机器人的规划路径。1992年,Schöne和Dose等学者提出行为动力学概念,并在其后利用动态方法把机器人任务、行为和环境作为耦合的非线性动力学系统,将环境、任务和机器人行为融合起来,构建了基本行为动力学模型和高层竞争决策行为模型(非线性常微分方程组)。通过利用非线性微分方程组的稳定性和分岔理论,结合多传感器融合技术,在智能机器人控制层实现导航行为和避障行为的自主切换。利用动态方法实现了机器人基于光流的导航。
等人利用系统的双稳态性能尝试了行为控制与协调任务。
等人采用系统动力学理论对多机器人的路径规划进行了研究,并对其避免伪目标点和竞争行为进行了分析。
基于神经模型采用动力学对移动机器人进行了路径规划。
等将行为动力学方法与拓扑地图结合用于拟人机器人,并研究了人机交互,同时提出了行为变量设计原则。2004年起,
等人将行为动力学方法扩展到操作机器人路径规划,分别研究了不考虑和考虑关节的拟人机械臂的三维位置运动规划,均未考虑到达目标时的姿态。
等人利用行为动力学方法研究了满足避障要求下拟人机器人手爪抓取圆柱物体的趋向目标行为。
等人研究了基于行为动力学的人形机器人平面避障问题。2013年
等人针对现有路径规划方法在人机交互过程中的信息融合方面的困难,提出了应用于拟人机械臂的吸引子动力学方法。2014年
利用霍夫分岔理论处理机器人捕捉运动中的乒乓球问题。文献均未采用竞争动力学方法进行行为协调,而是利用阈值行为激活或抑制某个行为,这可能会带来机器人规划的路径出现突变。
近年来,国外学者主要研究精力在拟人机械臂的智能行为,国内的学者主要研究精力在移动机器人的智能行为,很少对操作机器人的智能行为进行研究,但是随着智能制造的需求,我们必须将智能研究体系移植到工业操作机器人的路径规划中。
作者:陈长秀
 
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