导读:本文包含了采样机械臂论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:月面巡视器,机械臂,采样策略设计,接触力控制
采样机械臂论文文献综述
李籽兴,陈钢,卢瑶[1]（2019）在《月面巡视器车载机械臂采样方案设计》一文中研究指出针对月面机器人表取采样任务中的机械臂安全性问题,建立了末端与月壤接触力模型,分析了机械臂末端采样入土角和采样速度对末端采样接触力作用的影响,结合月面机器人表取采样任务需求,设计了一套满足末端接触力最小的优化采样方案:给出不同紧密程度土壤下最佳的入土角和采样速度;为保证采样任务中机械臂的安全性,在建立的车载机械臂动力学模型基础上,采用力位混合控制方法设计了末端接触力控制策略。仿真结果表明,该采样方案能够使采样时末端与土壤间的接触力最小,机械臂末端接触力能得到有效控制。(本文来源于《载人航天》期刊2019年05期）
卢瑶[2]（2019）在《月面巡视器车载机械臂采样策略研究》一文中研究指出深空探测对人类进行宇宙的形成与演化,生命的起源与进化等重大科学问题的研究具有重大意义,因此成为人类航天活动的重要发展方向。月球由于其独特的地理位置和潜在资源,成为了人类开展深空探测的首要目标。月面探测主要是利用月面巡视探测器进行月表环境勘测及样本采集。随着对月面研究的不断深入,采样环境日趋复杂,现有的月表采样技术无法满足日益复杂的采样任务需求,因此,研究更为安全高效的月面采样策略,对于加快月面环境研究的进度意义重大。为提高采样任务执行效率,需要更为智能高效的路径规划算法,同时为合理分配采样过程中的资源消耗,需开展采样构型优化的相关研究。本文基于航天五院项目“月壤表取采样封装智能策略分析软件研制”的课题背景,以月面巡视器为研究对象,对月面巡视器车载机械臂执行采样任务过程中的相关技术和策略进行了研究,并通过对所得研究成果的仿真和实验对算法的有效性进行了验证。针对月面巡视器车载机械臂进行重复采样过程中规划效率低的问题,提出了一种基于知识库的学习型规划算法。首先针对月面采样任务的特征进行任务分层分解,将复杂的采样任务分解为机械臂可直接识别执行的原任务。针对单次任务规划过程中规划效率低的特点,提出一种改进的PRM算法,利用动态连接距离提高了PRM学习图的效率,并解决了狭窄通路问题;针对重复规划过程中无法从历史规划结果获取经验的问题,引入了规划知识库进行规划信息的特征提取和存储,从而在进行新的相似任务规划时能从历史规划经验中直接提取规划解,极大地提高了多次相似任务规划过程中的规划效率。针对月面巡视器车载机械臂在采样过程中其末端与样本之间发生接触碰撞的情况,进行了末端采样方案的优化设计。基于调研得到的月面土壤信息,结合末端执行器结构,建立末端执行器-月壤接触力学模型,得到接触力与采样入土角和采样速度的关系,并通过仿真分析得到末端接触力最小的采样方案;针对末端执行器采样过程中与障碍物接触产生刚性碰撞的问题,基于车载机械臂动力学模型及末端执行器-月壤接触力学模型设计机械臂的力位混合控制算法,保证产生刚性碰撞的极短时间内机械臂能及时作出应对措施,从而确保任务安全有效地执行。针对采样过程中月面巡视器车载机械臂系统资源消耗的问题,进行了车载机械臂采样构型的优化分析。首先,提出一种采样点泛化处理的方法,提高了采样方案的灵活性和可选择性;然后,结合末端最优采样方案,分析在不同采样点位置的机械臂采样安全构型,并结合基于知识库的PRM规划算法以及笛卡尔空间规划得到机械臂运动规律;最后,结合任务需求确定优化目标,建立多目标优化模型,基于多目标粒子群优化算法得到最优采样构型,保证采样过程中的资源消耗达到最优。为验证本文中提出的学习型规划算法的有效性和可行性,针对月面采样任务,开展了车载机械臂采样任务规划的实验研究,得到了与预期目标相符的实验结果,从而验证了本文中所提出算法的有效性。(本文来源于《北京邮电大学》期刊2019-06-01）
马如奇,姜水清,刘宾,白美,林云成[3]（2018）在《月球采样机械臂系统设计及试验验证》一文中研究指出在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上,设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成,可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上,基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析,提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台,开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验,采样试验结果表明在可达采样空间内,采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性,最大采样深度可达30 mm,最大单次采样量可达270 g,单次采样时间小于2 min。(本文来源于《宇航学报》期刊2018年12期）
朱启航,张冰蔚,丁玮,孟庆员[4]（2018）在《基于LQR的采样机械臂的最优控制研究及仿真》一文中研究指出针对机械臂是一个十分复杂的多输入,多输出的非线性系统,且需要其具有较高的轨迹跟踪精度.本文对实验室行星采样机械臂样机进行动力学建模,并使用线性二次型最优调节器(linear quadratic regulator)方法提出了一种用于机械臂轨迹跟踪的最优控制方法,使机械臂跟踪误差保持渐近稳定.且分别在Matlab/Simulink中构建基于传统PD控制器和最优控制器的系统仿真模型,对仿真结果进行对比分析.结果表明:基于LQR方法推导的最优控制器相较于传统PD控制器能获得更好的轨迹跟踪精度,验证了其有效性.(本文来源于《自动化与仪器仪表》期刊2018年05期）
李博扬,吴航,张世月,陈卓,苏卫华[5]（2018）在《核生化环境下采样机械臂的设计与运动学建模分析》一文中研究指出目的核生化(NBC)威胁应对已成为国家安全面临的重大问题,为应对NBC环境中危险样本采集任务,减少人与危险物接触,保证操作人员人身安全,设计一种可搭载于小型无人采样平台上的采样机械臂。方法基于典型六轴串联式结构,遵循模块化设计思想,进行采样机械臂的结构设计。采用D-H法推导正逆运动学方程,完成运动学建模。结果设计了一款体积小、互换性强、操作灵活、稳定可靠的模块化采样机械臂,通过仿真实验验证了运动学模型的可靠性。结论应用采样机械臂可增强无人平台的工作效能,替代操作人员进入NBC危险区域,保障人员安全,提升核生化事件应急反应能力。(本文来源于《军事医学》期刊2018年05期）
朱启航[6]（2018）在《行星采样机械臂的控制系统设计与研究》一文中研究指出虽然人类的科学技术不断的在进步,但这世界还有很多的未知等待着我们去探索。宇宙及其中的天体携带着太多的疑问等待着我们去解答。行星探测器是人类探索宇宙的先锋者,而采样机械臂是行星探测器重要组成部分,对其的研究具有非常重要的意义。为此本文基于实验室采样机械臂样机,主要对其的轨迹规划和轨迹跟踪控制进行了探究,研究分析的轨迹跟踪控制方法不仅局限于采样机械臂,也适用于更加普遍的工业机械臂,对进一步的研究具有一定的参考价值。首先本文根据提出的设计要求对采样机械臂的整体结构进行设计,对关节驱动电机及减速器进行了选型分析,并运用模块化的设计思想对腰、肩、肘关节进行了结构设计。在数学模型建立中,根据经典的Denavit-Hartenberg法建立了采样机械臂的D-H坐标模型及其相应的D-H参数表,而后对机械臂的正、逆运动学进行了推导分析。并采用拉格朗日力学法建立了忽略腕关节的采样机械臂的动力学简化模型,为后期的轨迹跟踪控制研究奠定了基础。接着对机械臂的轨迹规划方法进行了探究,在关节空间中,分别分析了叁项/五项多项式插值及混有抛物线的直线段的方法,运用Matlab求得相应的位置、速度、加速度曲线,并对其进行比较分析。在笛卡尔空间中,推导了空间直线段和空间圆弧的插值算法,并运用Matlab验证了其的正确性,为后文的轨迹规划实验提供支持。然后对机械臂的轨迹跟踪控制进行了研究,首先建立了机械臂独立的关节模型,将机械臂各连杆之间的耦合看做外界扰动,运用PID控制分别对其位置、速度环进行了仿真分析,结果表明该种控制方法对于设定点的控制是有效的。然后提出了一种基于模型的控制方法——基于LQR的最优控制,推导其控制率并进行了稳定性分析,运用Simulink进行了仿真,得到了较好的轨迹跟踪效果。之后运用先进控制策略——滑模控制对采样机械臂的轨迹跟踪控制进行探究,仿真结果表明,虽然达到了较高轨迹跟踪精度,但控制力矩存在着严重的抖动现象,这将对电机等元器件造成严重的损伤,为此提出了一种基于反馈线性化的滑模控制方法,推导其控制率并进行了稳定性分析,仿真结果表明该种控制方法减轻了控制输出严重的抖动现象。最后,基于采样机械臂的物理样机,分别运用两款运动控制器搭建机械臂的轨迹规划实验平台,依据推导得的正/逆运动学及轨迹规划算法,编写相应上位机软件,对机械臂进行空间直线及圆弧轨迹规划实验,比较两款控制器的优缺点,探究机械臂低成本控制的可行性。(本文来源于《江苏科技大学》期刊2018-05-14）
阳涵疆[7]（2017）在《基于采样的采摘机器人机械臂避障算法研究》一文中研究指出采摘机器人的应用有利于缓解农业劳动力日趋不足的问题,能够大大提高农业产品的市场竞争力。但是采摘过程中障碍物阻碍采摘机器人机械臂的问题严重制约了采摘机器人在农业生产中的应用和发展。因此,开展采摘机器人机械臂避障路径规划方法的研究,有着十分重要的现实意义和广阔的应用前景。本文主要从叁个方面展开研究:快速构形空间构建算法;机械臂碰撞模型建立方法;高维空间路径规划算法。快速构形空间构建算法。分析现有避障算法所存在的不足,结合油茶果采摘机器人机械臂的结构特点,选取构形空间作为本文的避障路径规划空间。对传统的机械臂构形空间构建方法所存在的不足进行分析,在此基础上提出一种由离线阶段和在线阶段构成的快速构形空间构建方法。算法在离线阶段通过遍历机械臂构形完成外部碰撞数据库和自碰撞数据库的建立。通过在线阶段计算出实时工作场景中的障碍物所占据的工作空间单元,并根据单元序号索引离线阶段所建立的两大数据库,快速构建机械臂在实时场景中的构形空间模型。机械臂碰撞模型的建立方法。通过对常用碰撞检测技术和空间包围盒优缺点的分析,确定以方向包围盒(Oriented Bounding Box,OBB)作为机械臂的碰撞检测拟合模型。利用固连在方向包围盒上的局部坐标系对方向包围盒各顶点坐标进行描述,并通过几何分析法和空间矢量法详细描述局部坐标系的建立过程,最后利用局部坐标系在基础坐标系中的齐次变换矩阵将方向包围盒在局部坐标系中的描述转换到基础坐标系中。高维空间路径规划算法。对路径规划中基于图形,基于启发,基于采样以及智能路径规划算法的优劣势进行详细的分析,在此基础上选择基于采样的路径规划算法进行本文的避障路径搜索。对双向快速扩展随机树算法(RRT-Connect)以及渐进快速扩展随机树算法(Asymptotically Optimal Rapidly-exploring Random Tree,RRT*)进行融合改进,得到一种双向渐进最优快速扩展随机树算法。通过与原始的RRT-Connect和RRT*算法的性能比较验证了融合算法的优势。本文通过虚拟仿真系统和采摘机器人机械臂实体样机进行方法的验证。结果显示,本文所提出的方法能够快速、有效地进行避障路径规划。(本文来源于《中南林业科技大学》期刊2017-06-01）
张鹏[8]（2016）在《行星采样机械臂的结构设计与轨迹规划》一文中研究指出对外太空的探索是当前研究的一大热点,其中行星采样研究是非常重要的一环。本文主要研究一种轻量化低功耗行星采样机械臂的结构设计和轨迹规划,是中国处在火星探测计划和探月工程大背景下的一次探索性研究。首先根据任务需求,确定一个整体方案,设计的采样机械臂具有4个自由度,均为旋转关节,关节之间通过空心连杆连接,接着确定各关节的机械结构。设计的采样机械臂可以展成叁角形结构充当桅杆来支撑导航摄像头,同时设计一种锁定装置确保这种叁角形结构的稳定性,该设计方案大幅度降低了总体质量和能耗。同时还进行运动仿真检查采样机械臂运动过程中干涉和碰撞情况,借助有限元软件分析采样机械臂的强度和刚度,分析的结果表明设计符合要求。接着根据设计的采样机械臂的机械结构建立起运动学模型,通过D-H参数法推导出正运动学模型,以此为基础求解采样机械臂的工作空间,通过代数求解法推导出逆运动学模型,借助Robotics ToolBox工具箱进行运动学仿真,验证其正确性。其次以推导出的运动学模型为基础,分析采样机械臂的轨迹规划算法。在关节空间中分析并仿真叁次多项式插值和五次多项式插值轨迹规划算法。从仿真的结果看,叁次多项式插值计算量较小,但是不能保证关节角加速度的连续性;五次多项式插值能够保证关节角加速度的连续性,但是计算量比较大。在笛卡尔空间中分析空间直线插补和空间圆弧插补轨迹规划算法,并进行这两种插补算法的仿真实验。然后在Windows平台上,借助Visual C++6.0开发采样机械臂叁维运动仿真软件。首先通过MFC搭建软件的整体框架,然后通过OpenGL绘制采样机械臂的叁维简化模型,最后将运动学的正逆解和四种轨迹规划算法融入其中。该仿真软件有效的验证了运动学模型和轨迹规划算法的正确性,同时还能够直观显示轨迹规划的仿真动画,为物理样机调试提供了很大的参考。最后对采样机械臂物理样机进行调试实验,首先搭建采样机械臂的硬件平台,包括控制器、驱动器和电机的连线,然后实现运动仿真软件和控制器之间的通信,将仿真求解的数据发送给控制器从而控制电机的运动,最后进行采样机械臂末端的直线插补和圆弧插补实验。实验结果进一步的验证了运动学模型和轨迹规划算法的正确性。(本文来源于《江苏科技大学》期刊2016-05-04）
阮玲燕,余晓流,杨帆,鲁嗣昂,史威严[9]（2016）在《基于启发式采样算法的二自由度机械臂轨迹规划》一文中研究指出针对传统的采样类轨迹规划算法存在随机性、计算效率低等问题,根据机械臂运动学约束,给出关于关节空间的启发式采样轨迹规划算法。采用拉格朗日法建立二自由度机械臂的动力学模型,以角加速度为采样对象,通过积分器采集角速度与角度位移进行转矩的实时检测,结合启发式采样算法,实现给定目标位姿的轨迹自动规划;且对机械臂两关节在不同负载下的运动位置、速度在MATLAB中进行仿真,并与传统的B-spline轨迹规划方法比较。结果表明,启发式采样算法可实现不同负载下给定目标位姿路径的自动规划,且在时效性及路径规划上具有优越性。(本文来源于《安徽工业大学学报(自然科学版)》期刊2016年02期）
陈川雄,孔建[10]（2016）在《煤炭采样机械臂传动系统优化设计及分析》一文中研究指出以某煤炭采样机械臂为研究对象,对其传动系统进行优化设计和分析,建立机械臂传动系统优化模型,并用Matlab和ADAMS进行联合仿真。通过优化后,机械臂质量下降明显;机械臂各关节力矩波动明显减小,提高了机械臂传动系统的平稳性。(本文来源于《煤炭技术》期刊2016年02期）
采样机械臂论文开题报告
（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：
深空探测对人类进行宇宙的形成与演化,生命的起源与进化等重大科学问题的研究具有重大意义,因此成为人类航天活动的重要发展方向。月球由于其独特的地理位置和潜在资源,成为了人类开展深空探测的首要目标。月面探测主要是利用月面巡视探测器进行月表环境勘测及样本采集。随着对月面研究的不断深入,采样环境日趋复杂,现有的月表采样技术无法满足日益复杂的采样任务需求,因此,研究更为安全高效的月面采样策略,对于加快月面环境研究的进度意义重大。为提高采样任务执行效率,需要更为智能高效的路径规划算法,同时为合理分配采样过程中的资源消耗,需开展采样构型优化的相关研究。本文基于航天五院项目“月壤表取采样封装智能策略分析软件研制”的课题背景,以月面巡视器为研究对象,对月面巡视器车载机械臂执行采样任务过程中的相关技术和策略进行了研究,并通过对所得研究成果的仿真和实验对算法的有效性进行了验证。针对月面巡视器车载机械臂进行重复采样过程中规划效率低的问题,提出了一种基于知识库的学习型规划算法。首先针对月面采样任务的特征进行任务分层分解,将复杂的采样任务分解为机械臂可直接识别执行的原任务。针对单次任务规划过程中规划效率低的特点,提出一种改进的PRM算法,利用动态连接距离提高了PRM学习图的效率,并解决了狭窄通路问题;针对重复规划过程中无法从历史规划结果获取经验的问题,引入了规划知识库进行规划信息的特征提取和存储,从而在进行新的相似任务规划时能从历史规划经验中直接提取规划解,极大地提高了多次相似任务规划过程中的规划效率。针对月面巡视器车载机械臂在采样过程中其末端与样本之间发生接触碰撞的情况,进行了末端采样方案的优化设计。基于调研得到的月面土壤信息,结合末端执行器结构,建立末端执行器-月壤接触力学模型,得到接触力与采样入土角和采样速度的关系,并通过仿真分析得到末端接触力最小的采样方案;针对末端执行器采样过程中与障碍物接触产生刚性碰撞的问题,基于车载机械臂动力学模型及末端执行器-月壤接触力学模型设计机械臂的力位混合控制算法,保证产生刚性碰撞的极短时间内机械臂能及时作出应对措施,从而确保任务安全有效地执行。针对采样过程中月面巡视器车载机械臂系统资源消耗的问题,进行了车载机械臂采样构型的优化分析。首先,提出一种采样点泛化处理的方法,提高了采样方案的灵活性和可选择性;然后,结合末端最优采样方案,分析在不同采样点位置的机械臂采样安全构型,并结合基于知识库的PRM规划算法以及笛卡尔空间规划得到机械臂运动规律;最后,结合任务需求确定优化目标,建立多目标优化模型,基于多目标粒子群优化算法得到最优采样构型,保证采样过程中的资源消耗达到最优。为验证本文中提出的学习型规划算法的有效性和可行性,针对月面采样任务,开展了车载机械臂采样任务规划的实验研究,得到了与预期目标相符的实验结果,从而验证了本文中所提出算法的有效性。
（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。
采样机械臂论文参考文献
[1].李籽兴,陈钢,卢瑶.月面巡视器车载机械臂采样方案设计[J].载人航天.2019
[2].卢瑶.月面巡视器车载机械臂采样策略研究[D].北京邮电大学.2019
[3].马如奇,姜水清,刘宾,白美,林云成.月球采样机械臂系统设计及试验验证[J].宇航学报.2018
[4].朱启航,张冰蔚,丁玮,孟庆员.基于LQR的采样机械臂的最优控制研究及仿真[J].自动化与仪器仪表.2018
[5].李博扬,吴航,张世月,陈卓,苏卫华.核生化环境下采样机械臂的设计与运动学建模分析[J].军事医学.2018
[6].朱启航.行星采样机械臂的控制系统设计与研究[D].江苏科技大学.2018
[7].阳涵疆.基于采样的采摘机器人机械臂避障算法研究[D].中南林业科技大学.2017
[8].张鹏.行星采样机械臂的结构设计与轨迹规划[D].江苏科技大学.2016
[9].阮玲燕,余晓流,杨帆,鲁嗣昂,史威严.基于启发式采样算法的二自由度机械臂轨迹规划[J].安徽工业大学学报(自然科学版).2016
[10].陈川雄,孔建.煤炭采样机械臂传动系统优化设计及分析[J].煤炭技术.2016