导读:本文包含了七自由度论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:视觉伺服系统,冗余机械臂,逆运动学,Linemod识别算法
七自由度论文文献综述
董桂丽,吴航宇,周敏龙,仇翔,张文安[1]（2019）在《一种基于七自由度机械臂Franka的视觉伺服系统》一文中研究指出本文搭建基于深度摄像头的全局视觉伺服系统,主要可分为视觉摄像头子系统和机械臂执行子系统。该系统包括7关节机械臂,Kinect摄像头,工作站,Franka交互式控制接口及其驱动控制器等五个部分。该系统通过摄像头提取物体深度信息构建物体有效特征,采用基于位置的视觉伺服方法,通过冗余机械臂逆解优化计算方法实现局部最优路径规划,克服了冗余机械臂逆运动学多解的问题。该系统在实时内核环境下,基于机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)-Kinetic实现实时闭环控制。经过实验验证,该系统实现了单一环境和相似复杂环境下的目标物有效识别,并能够对识别到的目标物有效抓取,实现了视觉伺服系统有效识别并抓取的目标,可以应用于更加复杂的任务环境中。(本文来源于《第叁十八届中国控制会议论文集（7）》期刊2019-07-27）
刘闯[2]（2019）在《七自由度上肢外骨骼机械臂的控制策略研究》一文中研究指出脑卒中(cerebral stroke)又称为“中风”或脑血管意外,是一种由于脑血管突然破裂或因为血管阻塞导致血液不能正常流入大脑而引起脑组织损伤的疾病。调查研究显示,全世界范围内,脑卒中都是导致残疾和死亡的一个重要因素,同时伴有患者年轻化的趋势。针对患者的大脑神经对患者肢体运动无法进行有效控制的问题,帮助患者进行重复性的肢体运动的刺激来重新建立脑部损伤神经与患者肢体之间的联系是目前主流的治疗方式。七自由度上肢外骨骼机械臂为附着于人体上肢的可穿戴设备,其运动方式与人类真实手臂运动相符,并越来越多的被应用于医用复健器械,因此,对七自由度上肢外骨骼机械臂的控制策略研究在康复工程中具有广阔的应用前景和科研价值。本文通过分析七自由度上肢外骨骼机械臂的运动特性,针对不同病患程度的患者,研究了随动助力控制、主动控制两种控制策略并搭建了七自由度上肢外骨骼机械臂的控制系统实验平台,主要工作内容如下:首先,采用D-H参数法对七自由度上肢外骨骼机械臂进行正运动学分析,并利用matlab建立了外骨骼机械臂的运动学模型,对正运动学分析进行了验证;另一方面,采用拉格朗日动力学分析方法对七自由度外骨骼机械臂进行动力学分析,利用matlab软件建立外骨骼机械臂动力学模型,并通过仿真得到机械臂运动过程中各关节的力矩变化,最后通过Adams对动力学分析进行了验证。限定了外骨骼机械臂的工作空间,确保康复外骨骼机械臂在工作过程中满足人体上肢各关节正常运动范围并为实验验证部分随动助力值的设定提供了有效的理论基础。其次,针对病症较轻的患者在七自由度外骨骼的工作空间内进行不确定运动轨迹的康复训练的任务,七个关节并联连接并采用相同的控制方式。通过力矩传感器与编码器实时采集数据,由外骨骼获取患者上肢七个关节的运动意图,以七个关节的力矩传感器与运动方向上的设定助力值的差值作为输入,通过PID控制求解出七个关节的输出速度,根据实时的各关节转动意图对患者实现设定的助力。最后通过叁自由度平动机械臂平台初步验证了随动助力控制策略的可行性。再次,针对病情严重的患者,其上肢已经无法产生主动运动的力,无法提供自身的运动意图。基于学习人类策略的控制方法,以随动助力控制模式下患者的多次相同运动作为模板,通过基于动态时间规整算法的思想,将多次运动中采集的关节角数据集进行规整,最后利用傅里叶级数的表达形式拟合出关节角变化函数,逐步构建起主动控制模式的参考运动轨迹库。对应参考运动轨迹,通过对七个关节的位置控制实现外骨骼机械臂的主动控制。最后,根据随动助力控制模式以及主动控制模式,搭建七自由度外骨骼机械臂实验平台,开展控制策略可行性实验验证工作。设计并搭建了七自由度外骨骼机械臂系统的电路结构、软件框架及通信系统,通过分析人体上肢运动机理,分别进行了七自由度外骨骼机械臂随动助力运动实验以及七自由度外骨骼机械臂主动控制实验,有效验证了所提出的随动助力控制策略以及主动控制策略的可行性。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-06）
何刚[3]（2019）在《空间七自由度机械臂控制及靶板装配研究》一文中研究指出随着航空航天技术的迅猛发展,机械臂在空间任务中得到了越来越多的应用。本文围绕空间七自由度机械臂在狭小空间中操作目标靶板完成装配任务展开,主要研究了机械臂正逆运动学和逆动力学、冗余机械臂运动控制和运动学优化、力控制和靶板装配策略。为了解决七自由度机械臂的自运动现象,本文采用“臂角”参数化冗余度,求得了七自由度机械臂位置层面的全部逆解。针对臂角奇异问题,本文改进了“臂角”参考平面定义方法,在未产生臂角奇异时使用固定向量定义参考平面,在臂角奇异时采用第3号关节为零的臂平面定义参考平面,仿真结果表明即使在臂角奇异时也能求得七自由度机械臂位置层面的全部逆解。针对多自由度机械臂动力学方程计算量大的问题,本文借助Space Notation工具,研究了七自由度机械臂动力学方程的Newton-Euler递推算法,并将其表示成了机械臂惯性参数的线性方程。基于此线性方程,本文改进了自适应控制中的惯性参数更新率,该方法能够使惯性参数更新率直接从正运动学中计算得到,减少了计算量。使用ADAMS和Simulink联合仿真平台进行仿真实验,ADAMS输出的关节力矩与逆动力学模型计算的关节力矩完全一致,验证了动力学算法的有效性。为了能够使机械臂在狭小空间中运动,本文通过规划“臂角”曲线实现七自由度机械臂避障、避关节限位等优化。利用增广雅克比矩阵,将主任务(跟踪末端轨迹)和扩展任务(跟踪臂角曲线)合并在一起,设计了任务空间中的自适应控制算法。ADAMS和Simulink联合仿真实验表明,该方法既能保证机械臂末端轨迹跟踪精度,又能实现臂角控制,从而实现避障、避关节限位等优化。为了完成靶板装配任务,本文研究了任务空间中的6DOF阻抗控制,同时实现位置和姿态柔顺,并利用混合阻抗控制实现直接力控制。针对在位姿误差影响下,大尺寸工件接触状态复杂、额外接触力矩会增大姿态误差的问题,提出了变柔顺中心靶板装配策略,该策略通过实时计算并更新主动柔顺中心,减小额外接触力矩,并通过力控制保证装配过程中接触状态不变,从而顺利完成装配任务。为了验证变柔顺中心靶板装配策略,本文利用KUKA七自由度机械臂搭建了地面实验平台,在给定的8组典型位姿误差下进行靶板装配实验。实验结果表明,该策略能够在给定的8组位姿误差下全部完成靶板装配任务,验证了变柔顺中心靶板装配策略的正确性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
吴世楠[4]（2019）在《七自由度冗余操控臂的结构设计及其实验研究》一文中研究指出空间机械臂可以协助宇航员执行搬运载荷、航天器维修等多种空间操作任务,有效降低了宇航员的工作强度并保护了其安全,故其在人类的空间探索活动中正扮演着越来越重要的角色。本课题来源于上海宇航系统工程研究所操控臂项目,以面向空间机械臂地面验证实验为任务的操控臂为研究对象,对操控臂总体的结构设计、关节的结构设计以及操控臂的定位误差展开研究。首先,本文根据任务书中设计指标并结合国内外空间机械臂的应用现状,完成对操控臂的系统设计。按照设计要求,确定七自由度、3-1-3关节配置的操控臂构型,对构型设计进行分析。设计操控臂的承载零件,对各承载零件进行静力学分析,以验证各零件的强度和刚度指标。优化关节外壳结构,以提高操控臂的整臂刚度。对操控臂关节进行旋转刚度估算以及肩部关节轴系刚度测量实验,在此基础上简化操控臂的物理模型。应用简化的操控臂物理模型,对操控臂进行整臂刚度和基频的软件仿真分析。之后,根据对关节性能的设计指标对操控臂关节进行结构设计;面向肩关节大力矩输出的工况,设计了一种新型高刚度关节力矩传感器。根据对关节的输出转矩与转速要求,对操控臂关节进行电机和减速器选型。根据关节在操控臂中的负载情况,进行关节轴承的选型。设计肩关节力矩传感器,对力矩传感器的弹性体进行静力学分析,而后对力矩传感器进行标定实验。根据失电制动器的制动原理,进行失电制动器的弹簧选型与尺寸设计。对关节的承载零件进行静力学分析,以验证各零件的强度和刚度指标。进行关节刚度与力矩输出实验,测定装配后各关节的刚度,完成基于力矩传感器测量值的关节力矩输出标定。最后,对操控臂进行误差分析研究。根据操控臂D-H参数,建立操控臂的运动学模型。在操控臂运动学模型的基础上,建立操控臂的几何误差模型。结合操控臂的结构设计,计算操控臂的运动学参数误差范围。根据运动学参数误差范围的计算结果,对操控臂的几何误差进行仿真分析。对操控臂进行运动学长度参数标定。基于简化的操控臂物理模型,对操控臂的柔性误差进行仿真分析。对操控臂进行定位精度实验,包括重复精度与绝对定位精度实验,实验结果显示操控臂的末端定位精度满足设计要求。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2019-06-01）
陈爱文,黄忠明,黄凤良[5]（2019）在《七自由度串联机器人位姿轨迹规划算法与仿真》一文中研究指出研究Cyton Gamma300七自由度工业机器人在笛卡尔空间中的位姿轨迹规划问题。针对位置轨迹和姿态轨迹在启停阶段存在的不连续问题,提出结合正弦加减速控制算法规划位置轨迹,以单位四元数表示姿态,结合正弦加减速控制算法规划姿态轨迹,在Matlab环境下对位姿轨迹规划算法进行了仿真验证。(本文来源于《制造业自动化》期刊2019年03期）
徐鹏,富威,陈艳龙,肖凯元,薛睿[6]（2019）在《七自由度球头开孔机器人结构优化研究》一文中研究指出为解决某装备球头开孔作业存在的问题,提出了一套七自由度串联开孔机器人设备方案,根据其D-H运动学模型进行运动学分析并检验了机器人的工作空间.根据机器人的静刚度、速度以及最大工作空间距离指标,构建了机器人的多目标尺寸优化模型;利用少控制参数的多目标粒子群优化算法对模型进行求解.最终结果表明,在取前臂尺寸为0.958m,后臂尺寸为0.965m时,相较于尺寸优化前,机器人的静刚度全域指标提升了60.05%,速度综合全域指标提高了3.1%,最大工作空间距离指标增加了6.4%.(本文来源于《大连理工大学学报》期刊2019年01期）
张博文,黄攀峰,刘正雄[7]（2019）在《基于Kinect的七自由度空间机械臂体感控制方法》一文中研究指出针对七自由度空间机械臂的体感控制问题,提出了一种基于操作周期和运动周期的增量式关节角人机运动映射方法。使用Kinect传感器采集人体关节点坐标数据并使用空间向量法计算关节角,根据关节角增量及手势命令计算得到机械臂关节角。为解决关节坐标数据的抖动与失真问题,分析了Kinect对不同关节点采集的数据精度的关系,并给出一种限幅平滑滤波算法。结合上述结果,提出对操作周期进行分段的方法,并给出了优化后的体感控制算法。最后,搭建了空间机械臂体感控制的仿真试验平台,在Unity中搭建仿真试验场景,经体感控制下的空间机械臂运动试验验证了所提出方法的可行性。(本文来源于《载人航天》期刊2019年01期）
刘冠隆,贺晓莹,高兴宇,李明枫,Alaa,Aldeen,Housein[8]（2019）在《七自由度双臂机器人旋量理论正向运动学与工作空间分析》一文中研究指出机器人关节空间与工作空间的关系是通过正向运动学方程建立的,正向运动学分析是实现轨迹规划和控制的关键。介绍了比D-H参数法计算简单、描述全面的旋量理论法,应用指数积公式分别对七自由度和六自由度双臂机器人的单臂进行运动学分析并建立正向运动学方程。利用ADAMS进行运动仿真,对比发现:仿真结果与通过正向运动学方程求解的数据接近,误差不超过3 mm,验证了结合旋量理论建立的正向运动学方程的正确性;利用MATLAB软件进行工作空间分析,通过工作空间云图对比,得出七自由度双臂机器人有着更大的工作空间,表明拥有肩部关节的七自由度双臂机器人具有更好的运动学性能。(本文来源于《机械科学与技术》期刊2019年05期）
刘清华,陈庆盈,王冲冲[9]（2018）在《七自由度机械臂KUKA IIWA7可达性分析》一文中研究指出机械臂的可达性描述机械臂末端到达六维工作空间的能力,了解机械臂的可达性分布,有助于更好地完成机械臂操作任务。本文对七自由度机械臂kuka-iiwa7进行可达性分析,为了计算该机械臂的可达性需预先解决两个关键问题,首先是六维工作空间划分问题,本文使用等分划分SE(3)的方法对整个六维工作空间进行划分。其次是该机械臂逆运动学求解问题,在考虑关节极限的情况下,本文提出使用关节角为冗余参数结合冗余机械臂的自运动来判断给定的机械臂的末端姿态是否存在满足关节限位的可行逆解,从而解决逆解求解问题,最后在matlab中画出了kuka-iiwa7的可达性图。(本文来源于《计量与测试技术》期刊2018年10期）
周晓丽,陈永强,穆星科,谭珏[10]（2018）在《七自由度机械臂动力学分析方法》一文中研究指出针对传统基于控制系统的空间机械臂的运动轨迹设计及其抓捕动力学仿真等正向分析的控制方程建模和解算过程复杂、设计周期长的问题,基于CATIA模型运动轨迹规划,提出了一种用于航天器抓捕目标的七自由度机械臂ADAMS仿真分析方法,通过该方法,能够快速获得空间飞行器在机械臂抓捕和释放过程中的扰动姿态以及机械臂各个关节受力情况,为初期方案的设计和选型提供参考。(本文来源于《航天制造技术》期刊2018年05期）
七自由度论文开题报告
（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：
脑卒中(cerebral stroke)又称为“中风”或脑血管意外,是一种由于脑血管突然破裂或因为血管阻塞导致血液不能正常流入大脑而引起脑组织损伤的疾病。调查研究显示,全世界范围内,脑卒中都是导致残疾和死亡的一个重要因素,同时伴有患者年轻化的趋势。针对患者的大脑神经对患者肢体运动无法进行有效控制的问题,帮助患者进行重复性的肢体运动的刺激来重新建立脑部损伤神经与患者肢体之间的联系是目前主流的治疗方式。七自由度上肢外骨骼机械臂为附着于人体上肢的可穿戴设备,其运动方式与人类真实手臂运动相符,并越来越多的被应用于医用复健器械,因此,对七自由度上肢外骨骼机械臂的控制策略研究在康复工程中具有广阔的应用前景和科研价值。本文通过分析七自由度上肢外骨骼机械臂的运动特性,针对不同病患程度的患者,研究了随动助力控制、主动控制两种控制策略并搭建了七自由度上肢外骨骼机械臂的控制系统实验平台,主要工作内容如下:首先,采用D-H参数法对七自由度上肢外骨骼机械臂进行正运动学分析,并利用matlab建立了外骨骼机械臂的运动学模型,对正运动学分析进行了验证;另一方面,采用拉格朗日动力学分析方法对七自由度外骨骼机械臂进行动力学分析,利用matlab软件建立外骨骼机械臂动力学模型,并通过仿真得到机械臂运动过程中各关节的力矩变化,最后通过Adams对动力学分析进行了验证。限定了外骨骼机械臂的工作空间,确保康复外骨骼机械臂在工作过程中满足人体上肢各关节正常运动范围并为实验验证部分随动助力值的设定提供了有效的理论基础。其次,针对病症较轻的患者在七自由度外骨骼的工作空间内进行不确定运动轨迹的康复训练的任务,七个关节并联连接并采用相同的控制方式。通过力矩传感器与编码器实时采集数据,由外骨骼获取患者上肢七个关节的运动意图,以七个关节的力矩传感器与运动方向上的设定助力值的差值作为输入,通过PID控制求解出七个关节的输出速度,根据实时的各关节转动意图对患者实现设定的助力。最后通过叁自由度平动机械臂平台初步验证了随动助力控制策略的可行性。再次,针对病情严重的患者,其上肢已经无法产生主动运动的力,无法提供自身的运动意图。基于学习人类策略的控制方法,以随动助力控制模式下患者的多次相同运动作为模板,通过基于动态时间规整算法的思想,将多次运动中采集的关节角数据集进行规整,最后利用傅里叶级数的表达形式拟合出关节角变化函数,逐步构建起主动控制模式的参考运动轨迹库。对应参考运动轨迹,通过对七个关节的位置控制实现外骨骼机械臂的主动控制。最后,根据随动助力控制模式以及主动控制模式,搭建七自由度外骨骼机械臂实验平台,开展控制策略可行性实验验证工作。设计并搭建了七自由度外骨骼机械臂系统的电路结构、软件框架及通信系统,通过分析人体上肢运动机理,分别进行了七自由度外骨骼机械臂随动助力运动实验以及七自由度外骨骼机械臂主动控制实验,有效验证了所提出的随动助力控制策略以及主动控制策略的可行性。
（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。
七自由度论文参考文献
[1].董桂丽,吴航宇,周敏龙,仇翔,张文安.一种基于七自由度机械臂Franka的视觉伺服系统[C].第叁十八届中国控制会议论文集（7）.2019
[2].刘闯.七自由度上肢外骨骼机械臂的控制策略研究[D].北京邮电大学.2019
[3].何刚.空间七自由度机械臂控制及靶板装配研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[4].吴世楠.七自由度冗余操控臂的结构设计及其实验研究[D].哈尔滨工业大学.2019
[5].陈爱文,黄忠明,黄凤良.七自由度串联机器人位姿轨迹规划算法与仿真[J].制造业自动化.2019
[6].徐鹏,富威,陈艳龙,肖凯元,薛睿.七自由度球头开孔机器人结构优化研究[J].大连理工大学学报.2019
[7].张博文,黄攀峰,刘正雄.基于Kinect的七自由度空间机械臂体感控制方法[J].载人航天.2019
[8].刘冠隆,贺晓莹,高兴宇,李明枫,Alaa,Aldeen,Housein.七自由度双臂机器人旋量理论正向运动学与工作空间分析[J].机械科学与技术.2019
[9].刘清华,陈庆盈,王冲冲.七自由度机械臂KUKAIIWA7可达性分析[J].计量与测试技术.2018
[10].周晓丽,陈永强,穆星科,谭珏.七自由度机械臂动力学分析方法[J].航天制造技术.2018
标签：视觉伺服系统; 冗余机械臂; 逆运动学; Linemod识别算法;