【正文】 制重物。當(dāng)多行為被結(jié)合時，在[5]和 [6]的缺點是由潛在的假的因子引起的。傳感器的魯棒性在人聲嘈雜中顯示[9]和[10]其中一個是由紅外傳感器和麥克風(fēng)的結(jié)合，當(dāng)避障和目標(biāo)獲取時使用。這里勢場法的行為是由后場梯度形成的結(jié)果，行為變量，如航向和速度，可直接運用動力系統(tǒng)控制的方法。 這些通過向量場的簡單的加法被結(jié)合在一起來完成系統(tǒng)的整體動作。 動力學(xué)系統(tǒng)接近[5]， [6]為控制機(jī)器人提供一套動作的框架，例如障礙退避和目標(biāo)捕捉。在第五部分我們在結(jié)束本文之前將顯示一些實驗。本文剩下的安排如下。它分為兩個層次，其中我們在較低的水平，并考慮到移動平臺作為兩個獨立的實體，然后再以安全的方式結(jié)合在上層操縱者。另一方面,這項研究發(fā)表在[3]和[4],認(rèn)為它們在設(shè)計時是獨立的實體,但不包括兩者之間的限制條件,如延伸能力和穩(wěn)定性。當(dāng)控制移動機(jī)械臂系統(tǒng)時,有一個選擇是是否考慮一個或兩個系統(tǒng)的實體。其有一個相對較小的軌跡和高機(jī)動性能的平臺使它適應(yīng)在室內(nèi)環(huán)境移動。這就需要增強(qiáng)服務(wù)業(yè)的自動化程度，因此機(jī)器人能夠在室內(nèi)動態(tài)環(huán)境中安全的工作是最基本的。特別是服務(wù)性機(jī)器人將會在這一方面系統(tǒng)需求的增加。I介紹在過去的幾十年里大多數(shù)機(jī)器人的研究主要關(guān)注在移動平臺或操作系統(tǒng)，并且在這兩個領(lǐng)域取得了許多可喜的成績。在本文中,我們將介紹移動機(jī)械臂用動力學(xué)系統(tǒng)方法被控制的使用方法。畢業(yè)論文（設(shè)計）外文翻譯題 目 機(jī)械臂動力學(xué)與控制的研究 系部名稱： 機(jī)械工程系 專業(yè)班級： 機(jī)自 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 2011年03月20日2009年IEEE國際機(jī)器人和自動化會議神戶國際會議中心日本神戶1217,2009機(jī)械臂動力學(xué)與控制的研究拉斯彼得Ellekilde摘要操作器和移動平臺的組合提供了一種可用于廣泛應(yīng)用程序高效靈活的操作系統(tǒng),特別是在服務(wù)性機(jī)器人領(lǐng)域。在機(jī)械臂眾多挑戰(zhàn)中其中之一是確保機(jī)器人在潛在的動態(tài)環(huán)境中安全工作控制系統(tǒng)的設(shè)計。該方法是一種二級方法, 是使用競爭動力學(xué)對于統(tǒng)籌協(xié)調(diào)優(yōu)化移動平臺以及較低層次的融合避障和目標(biāo)捕獲行為的方法。今天的新挑戰(zhàn)之一是將這兩個領(lǐng)域組合在一起形成具有高效移動和有能力操作環(huán)境的系統(tǒng)。 大多數(shù)西方國家的人口統(tǒng)計數(shù)量顯示需要照顧的老人在不斷增加,盡管將有很少的工作實際的支持他們。圖、1 一臺由賽格威RMP200和輕重量型庫卡機(jī)器人組成的平臺這項工作平臺用于如圖1所示,是由一個Segway與一家機(jī)器人制造商制造的RMP200輕機(jī)器人。庫卡工業(yè)機(jī)器人具有較長的長臂和高有效載荷比自身的重量,從而使其適合移動操作。在參考文獻(xiàn)[1]和[2]中是根據(jù)雅可比理論將機(jī)械手末端和移動平臺結(jié)合在一起形成一個單一的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)的提出是基于動態(tài)系統(tǒng)方法[5],[6]。在本文中主要的研究目的是展現(xiàn)動力系統(tǒng)方法可以應(yīng)用于移動機(jī)械臂和使用各級協(xié)調(diào)行為的控制。第二部分介紹系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,其次是機(jī)械手末端移動平臺的控制在第三第四部分講述。然而, 首先與動力學(xué)系統(tǒng)有關(guān)工作總結(jié)與方法將在在部分IA提供。 每個動作通過一套一個非線性動力學(xué)系統(tǒng)的attractors和repellors來完成。動力系統(tǒng)的方法涉及到更廣泛的應(yīng)用勢場法[7]，但具有一定的優(yōu)勢。成本相對較低的計算與方法有關(guān)，使得它在動態(tài)環(huán)境中在線控制適宜，允許它即使在相當(dāng)?shù)偷乃接邢薜挠嬎隳芰ζ脚_[8]實施。盡管能解決各種各樣的任務(wù)，但它僅是一個局部的方法，為了其他的任務(wù)和使命級計劃(即參見[11])其他的方法應(yīng)該被采用。為了克服這個問題[12]介紹了一種基于競爭動態(tài)的行為比重。如果所有的行為之間的競爭性相互作用是必需的，這種方法可以推廣到任意數(shù)n，行為，除了這樣一個最壞情況的復(fù)雜度。 [13]是只在有標(biāo)題方向的車輛上使用，而在[14]中航向和速度均得到控制。在[16]中提到動力系統(tǒng)的方法不僅被用于平面移動機(jī)器人，同時也可以作為控制機(jī)械手工具。 [17]展現(xiàn)出不同形狀的極限環(huán)是如何產(chǎn)生的，其可運用于避障軌跡的生成。動力系統(tǒng)的方法不僅可以用于控制的工具，也可以控制7自由度機(jī)械手多余的動作這一點在[19]中得到論證。在賽格威平臺中為了控制移動平臺，兩個低級別的性能被使用：一個用于目標(biāo)捕獲和另一個是避障。同樣，在競爭態(tài)勢的基礎(chǔ)上目標(biāo)捕獲和機(jī)械手避障行為的融合給機(jī)器人收縮下達(dá)指令。最后融合是以一個安全的方式把所有的控制結(jié)合在一起，這樣一來目標(biāo)捕獲和收回行為不互相干擾，另外移動平臺在不開始朝著新的目標(biāo)之前，移動機(jī)械手已被收回。 （1） (2)其中（ ）是指控制輸入信號以控制在第三節(jié)中描述的平臺的左，右側(cè)車輪；和是在第四節(jié)描述的機(jī)械手關(guān)節(jié)速度。動力系統(tǒng)采用（3）因此給予： （3）其中是b和r競爭優(yōu)勢產(chǎn)生的參數(shù)，b是和b相互競爭作用的參數(shù)。這是通過（4）實現(xiàn)的。移動的行為，沒有能力進(jìn)行互動，并抑制其他行為，因此它的競爭性相互作用被設(shè)置為0。這樣的競爭優(yōu)勢將被定義為： （5）激活距離必須大于來確保其行為被激活。3）機(jī)械手收縮：收回動作應(yīng)該被激活當(dāng)對面目標(biāo)被捕獲之后，因此 （6）要有一個非常小的過渡時間，這可以防止在同一時間活動的機(jī)械臂捕獲和收縮動作，因此，我們可以設(shè)置。因此這種相互作用定義為： （7）其中和，是機(jī)械手當(dāng)前和原始配置參數(shù)，是指目標(biāo)最近的距離和指定如何使相互作用迅速變化的參數(shù)。剛開始時目標(biāo)捕獲和避障指令被使用。第二個領(lǐng)域，不同的是這項工作的障礙是如何找出障礙密度的計算方法。為了使控制系統(tǒng)能夠根據(jù)具體的環(huán)境進(jìn)行導(dǎo)航。該平臺控制編碼的使用方向：；速度：V，它在一個控制輸入系統(tǒng)的結(jié)果數(shù)的值是由兩部分組成，和，這里合并為 （8）其中和是被Eq限制的。作為控制輸入我們需要一個表達(dá)式對移動平臺的左右輪進(jìn)行控制，這里用和，分別作為左，右側(cè)車輪的表達(dá)參數(shù)。常數(shù)表達(dá)出機(jī)械手到目標(biāo)之間的距離和所需的速度關(guān)系。假定一個距離，方向參數(shù)表示機(jī)械手到第i個障礙的方向，在避障的動力學(xué)中用公式（15）（16）表示如下： (15) (16)其中動態(tài)參數(shù)包括三個要素：（一）障礙物的相對方向，（二）比例系數(shù)，其中根據(jù)距離決定衰減的程度。我們可以在參考文獻(xiàn)[14]中看到具體的描述。運用公式（17）獲取我們總結(jié)所有障礙的值： （17）在競爭態(tài)勢的運算如上面所述公式（3）控制的。1） 目標(biāo)：每當(dāng)一個目標(biāo)是存在的，競爭優(yōu)勢的參數(shù)就被設(shè)置為，否則設(shè)置為。這時建模為： （18）其中到最近障礙物的距離，是一個如何快速是動作相互影響的增益常數(shù)，我們將開始抑制避障時表示障礙和目標(biāo)之間的距離比。這種相互作用被定義為 （20）第一部分抑制目標(biāo)動作當(dāng)障礙濃度超過臨界值時，最后一部分可以確保這只是發(fā)生在由于的原因避障沒有被抑制。公式化的主要問題是，我們不能區(qū)分物體的相對多遠(yuǎn)和一個對象相對多近。根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)在場景中的單個對象永遠(yuǎn)不能導(dǎo)致超1。此外，發(fā)現(xiàn)用代替參數(shù)調(diào)整更容易，因為我們可以考慮其作為距離的反比密度。我們將這個問題分成兩部分：1）確定機(jī)械手的運動，從當(dāng)前位置到目標(biāo)，同時避免障礙。第二部分是一個很好的理解問題，這項工作可以運用在參考文獻(xiàn)[23]中描述的逆運動學(xué)方法解決。此外，在此方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次優(yōu)化獲得方法已被證明表現(xiàn)很突出。由于逆運動學(xué)的輸入需要一個六維旋轉(zhuǎn)速度，因此這些動作必須設(shè)置一個變數(shù)，它可以集成所需的速度 （22）其中，和是從目標(biāo)和避障中得到的。從這些我們可以計算出所需的六維速度螺桿。計算 （23）我們得到了當(dāng)前速度預(yù)期的變化。我們現(xiàn)在要根據(jù)到障礙物的方向和距離計算笛卡爾速度的變化，并分別用和表示。被用于計算預(yù)期的機(jī)械手方向的改變： （26）根據(jù)所有障礙物的作用，我們可以根據(jù)障礙物的方向計算機(jī)械手運動的改變： （27）2）動力學(xué)速度：對速度的動態(tài)控制相似于Eq。集合所有障礙的作用變成： （29）1）目標(biāo)動作：，否則設(shè)置為－。2）障礙：該障礙動作的競爭優(yōu)勢和在第三節(jié) C表述的相同： （31）用Eq（21）進(jìn)行密度計算，但用障礙和機(jī)械手之間的距離代替障礙和移動平臺的距離。D．收縮收縮動作是在關(guān)節(jié)處直接運作的。本實驗的目的主要是展示了移動平臺和機(jī)械手的協(xié)調(diào)。(a)移向目標(biāo)（t=0s） (b)圖像伺服 (t= 28s)(c) 移動到目標(biāo)位置 (t = 40s) (d) 完成動作 (t = 72s)。在實驗中使用的平臺如圖1所示，是由一個賽格威RMP200和輕重量型庫卡機(jī)器人與崇德PG70平行爪裝備組成。不幸的是我們沒有足夠的時間來連接夾持器和控制目標(biāo)。但實際上從未關(guān)閉的抓手。該賽格威運動和大多數(shù)機(jī)械手運動是基于特定的笛卡爾坐標(biāo)定位目標(biāo)的。第五部分A將會詳細(xì)闡述視覺伺服系統(tǒng)方法，緊接著在第五部分B中會提供測試結(jié)果。對于最終機(jī)械手的定位是使用視覺伺服系統(tǒng)方法獲得標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行定位的。在這些試驗中獲得結(jié)果我們用綠色標(biāo)記標(biāo)出，如圖4所示。這些自由度兩個是由BLOB的定位控制，其中一個應(yīng)在圖像中心位置。如圖3所示，移動機(jī)械手的任務(wù)是移動一個瓶子從圖像的桌子上移動到右邊相對的較遠(yuǎn)的箱子里。 機(jī)械手運行時各項的比例系數(shù)表首先移動機(jī)械手收縮和移動指令被激活引起移動平臺移向目標(biāo)，同時手臂保持原始的配置裝態(tài)。不久后，Segway動作也被取消，讓機(jī)械手拿起無干擾的目標(biāo)。視覺伺服指揮機(jī)械手到如圖3（b）所示的狀態(tài)。同時移動平臺移動動作也被激活，但當(dāng)機(jī)械臂被收回時移動平臺的移動動作會迅速被取消。本文已經(jīng)介紹了如何使動態(tài)系統(tǒng)的方法應(yīng)用于移動操作。該方法首先已被證實在模擬環(huán)境中，其次也通過實際工作的驗證。該系統(tǒng)最初是模擬和參數(shù)的調(diào)整，采用模擬器進(jìn)行。 整個MSRS是一個執(zhí)行工作有益環(huán)境的平臺。——本文出自2009年IEEE國際機(jī)器人和自動化會議論文集參考文獻(xiàn)[1] H. 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