捕获目标动作的基本动力是,其中,未找到引用源。和,未找到引用源。是吸引子的优势参数和,未找到引用源。表示运动到目标的方向。常数,未找到引用源。表达出机械手到目标之间的距离和所需的速度关系。最后最大速度错哈尔滨理工大学学士学位论文误,未找到引用源。是指移动平台所允许的最大速度。障碍动态假定个距离,未找到引用源。，方句参数,未找到引用源。表示机械手到第个障碍的方向，在避障的动力学中用公式表不如下,其中,动态参数,未找到引用源。包括三个要素障碍物的相对方向，二例系数,未找到引用源。,其中根据距离,未找到引用源。决定衰减的程度。三另个比例系数,未找到引用源。根据到障碍的方向而定的，并运用,保两障碍间的产生，如果机器人可以在确保安全距离下通过。我们可以在参考文献中看到具体的描述。对于,未找到引用源。是表示调整速度转向,未找到引用源。,但确保,未找到引用源。最小速度是被保留的。运用公式获取我们总结所有障碍,未找到引用源。的值竞争动态在竞争态势的运算如上面所述公式控制的。下面是最大的竞争优势和两种动作的相互作用。目标每当个目标是存在的，竞争优势的参数就被设置为，否则设置为。目标动作有能力影响和抑制避障动作，目标之间的距离和最近的目标之间的比例足以确保向目标移动的动作是无碰撞运动。这时建模为其中,未找到引用源。到最近障碍物的距离未找到引用源。哈尔滨理工大学学士学位论文是个如何快速是动作相互影响的增益常数，我们将开始抑制避障时表示障碍和目标之间的距离比。障碍该障碍动作的竞争优势有公式控制其中,未找到引用源。是障碍密度在第三节被定义。这种相互作用被定义为第部分,未找到引用源。抑制目标动作当障碍浓度超过临界值,未找到引用源。时，最后部分,可以确保这只是发生在由于,未找到引用源。的原因避障没有被抑制。障碍密度的计算假设系列的距离未找到引用源。，移动平台和障碍的密度,未找到引用源。，计算公式为,此处的定义不同于中的,未找到引用源公式化的主要问题是，我们不能区分物体的相对多远和个对象相对多近。例如米外有个对象的密度定义成相同的密度与厘米的距离之外的个对象。根据指数函数的性质在场景中的单个对象永远不能导致,未找到引用源。超。用于切换到避障动作的临界值将因此必须小于，但个场景中有多样的障碍往往临界值设置的更低。此外，发现用,未找到引用源。代替,未找到引用源。参数调整更容易，因为我们可以考虑其作为距离的反比密度。这也造成了当越来越接近个障碍时密度増长非常迅速，从而可以迅速迫使动作改变。机械手的控制我们将这个问题分成两部分确定机械手的运动，从当前位置到目标，同时避免障碍。计算所需刀具的逆运动的速度。第二部分是个很好的理解问题，这项工作可以运用在参考文献中描述的逆运动学方法解决。这种方法包括机器人运动学和动力学的局限性，如关节的位置，速度和加速度的限制。此外，在此方法的基础上，进行二次优化获得方法已被证明表现很突出。该机械手的运动受机器人控制的目标和障碍动作限制，为此,未哈尔滨理工大学学士学位论文找到引用源。和,未找到引用源。，是相关的。由于逆运动学的输入需要个六维旋转速度,，因此这些动作必须设置个变数,，它可以集成所需的速度,未找到引用源。,未找到引用源。其中,未找到引用源。未找到引用源。和,未找到引用源。是从目标和避障中得到的。目标动作到目标行为的输入是当前和所需的工具转换,未找到引用源。和,未找到引用源从这些我们可以计算出所需的六维速度螺杆,未找到引用源为避免要求不切实际的快速运动它的范围是,未找到引用源。和,未找到引用源。未找到引用源。和,未找到引用源。代表最大允许的机床直线和旋转速度。计算,未找到引用源。我们得到了当前速度预期的变化。障碍动作作为输入避障动作的参数，釆用当前笛卡尔速度，釆用最近的障碍为轨道未找到引用源。给出机械手和障碍物之间方向和距离。我们现在要根据到障碍物的方向和距离计算笛卡尔速度的变化，并分别用,未找到引用源。和,未找到引用源。表示。施力方叫根据当前机械手的速度，我们计算向量,未找到引用源。相互两者之间的角度,未找到引用源。为在机械手尺寸方向变化的大小，用计算,其中,未找到引用源。是的数值未找到引用源。根据距离控制衰减未找到引用源。控制相对障碍之间的角度。,未找到引用源。被用于计算预期的机械手方向的改变,未找到引用源。根据所有障碍物的作用，我们可以根据障碍物的方向计算机械手运动的改变哈尔滨理工大学学士学位论文,未找到引用源。动力学速度对速度的动态控制相似于。障碍的作是,未找到引用源。其中,。集合所有障碍的作用变成,未找到引用源。竞争动态目标动作对于移动平台当目标存在目标动作的竞争优势值设置为，否则设置为。当到目标的距离和最近障碍物的距离之间的比例系数超过,未找到引用源。，目标与障碍物之间的相互作用需要被重新设置，避障作用受到限制，这是有公式实现,未找到引用源。其中,未找到引用源。是机床和目标的距离,未找到引用源。是个如何迅速改变,未找到引用源。值的增益系数。障碍该障碍动作的竞争优势和在第三节表述的相同,未找到引用源。用进行密度计算，但用障碍和机械手之间的距离代替障碍和移动平台的距离。这种相互之间的作用用公式确定,未找到引用源。其中到机械手最接近目标时有助于撤销臂章动作。收缩收缩动作是在关节处直接运作的。通过定义未找到引用源。，其中,未找到引用源。是指机械手原始的收缩数据配置，我们可能计算关节速度为,未找到引用源。其中,未找到引用源。是关节最大的速度未找到引用源。为的作用参数。实验本实验的目的主要是展示了移动平台和机械手的协调。以前的工作已经展示了动力系统方面的方针与导航的能力通过个环境中移动机器人和指导个机器人绕过障碍。哈尔滨理工大学学士学位论文移向目标图像伺服移动到目标位置完成动作图移动机器人实验。假定环境和目标重物的角度是不变的。在实验中使用的平台如图所示，是由个赛格威和轻重量型库卡机器人与崇德平行爪装备组成。该平台具有个定位和避障装摄像头的激光扫描仪，用于机械手瞄准并抓起目标。不幸的是我们没有足够的时间来连接夹持器和控制目标。因此，它仅仅是定位和准备抓。但实际上从未关闭的抓手。由于控制框架我们使用了,这提供了个从传感器的各种输入，到驱动器输出，并确保不同的控制算法同时运作的方法。该赛格威运动和大多数机械手运动是基于特定的笛卡尔坐标定位目标的。但是，旦目标在相机视线范围内，机械手依靠视觉输入指导切换。第五部分将会详细阐述视觉伺服系统方法，紧接着在第五部分中会提供测试结果。哈尔滨理工大学学士学位论文图检测使用微软机器人方面的服务特征黑白边边框表示特征识别。伺服系统对于最终机械手的定位是使用视觉伺服系统方法获得标准图像进行定位的。特征检测是根据的服务而测定的，获得能够识别颜色的斑点。在这些试验中获得结果我们用绿色标记标出，如图所示。我们希望该机械手的方向是同定的，因此仅仅需要个自由度自由度的位置应该被相关的视觉输入的影响。这些自由度两个是由的定位控制，其中个应在图像中心位置。最后的自由度是由的大小决定的。测试结果如图所示，移动机械手的任务是移动个瓶子从图像的桌子上移动到右边相对的较远的箱子里。机器人移动机械手收缩和目标行为有关的数据关系可以在图中看到。哈尔滨理工大学学士学位论文图机械手运行时各项的比例系数表首先移动机械手收缩和移动指令被激活引起移动平台移向目标，同时手臂保持原始的配置装态。经过约秒之内达到目标并获得目标信号，因此机械手收缩动作被取消，机械手捕获动作被激活。不久后，动作也被取消，让机械手拿起无干扰的目标。然而机械手运动会异致赛格威漂移，因此要过会知道经过之后移动平台重新被激活，在这里移动平台又达到了预期目标的相对位置。视觉伺服指挥机械手到如图所示的状态。经过约秒钟，瓶子应该被抓手拾起的和新的目标是给予，造成机械手收缩动作被重新激活而机械手捕获动作被取消。同时移动平台移动动作也被激活，但当机械臂被收回时移动平台的移动动作会迅速被取消。完成之后控制移动平台移动到所需位置放置，进而机械手被激活把目标放到箱子里。结论本文已经介绍了如何使动态系统的方法应用于移动操作。此文的主要结论包括两个层次，其中竞争态势是用于移动平台的整体协调和机械手运动以及避障和目标获取等动作。该方法首先已被证实在模拟环境中，其次也通过实际工作的验证。实验用的系统是。该系统最初是模拟和参数的调整，釆用模拟器进行。基于模拟器的物理参数理想的转哈尔滨理工大学学士学位论文向。整个是个执行工作有益环境的平台。虽然控制是以被执行的，但由于的非实性，动作间会有异常值出现。本文出自年国际机器人和自动化会议论文集参考文献哈尔滨理工大学学士学位论文参考表机械设计手册第二版，第四卷表取载荷修正选取型，节距，查表得小带轮齿数小带轮节径小带轮外径查得大带轮齿数，取大带轮节径大带轮外径查得,初定中心矩选同步带长及齿数查表选代号理论中心距故，选取中心距小带啮合齿数基本额定功率查表得带速所需带宽哈尔滨理工大学学士学位论文由表查得，型带,由表查得，选带宽代号为的型带，查表选双边挡圈带轮的结构和尺寸传动选用的同步带为小带轮，大带轮，图双边挡圈示意图大臂驱动丝杆的设计估算等效载荷,丝杆有效行程,等效转速,要求使用寿命左右，工作温度低于，可靠度，精度为级精度。计算载荷查机电液设计手册上册，表得，哈尔滨理工大学学士学位论文选择滚珠丝杆副的型号主要尺寸为按，查表，选用列,螺旋导程角螺杆不长，无需验算稳定性。刚度验算按最不利情况考虑，即在螺距导程内受轴向力引起的弹性变形与受转矩引起弹性变形方向致，此时变形量为最大，计算公式为