达出机械手到目标之间距离和所需速度关系。最后最大速度maxv是指移动平台所允许最大速度。B.障碍动态假定一个距离,obsid，方向参数i表示机械手到第i个障碍方向，在避障动力学中用公式（）（）表示如下：,(),,,()imobileobsobsiimobilecdmobileobsiobsieef(),minmin,minmax,,,max,max,()()mobilevobsmobileviobsimobilevobsiivvforvvforvvvvvforvvf()其中max,,minmax(,)iobsobsivkdv动态参数包括三个要素：（一）障碍物()i相对方向，（二）比例系数,mobileobsobsicde，其中mobileobsc根据距离,obsid决定衰减程度。（三）另一个比例系数()iieacquisitionacquisitionretractretractqqqww()其中（lefturightu）是指控制输入信号以控制在第三节中描述平台左，右侧车轮；manipacquisitionq和manipretractq是在第四节描述机械手关节速度。A.竞争动态这种竞争态势采用方法是以[]为基础，除了附加参数bT用于控制在[]中转换率。动力系统采用（）因此给予：'''(),bbbbbbbbbTwawwrbbwwnoise（）其中ba是b和r'b竞争优势产生参数，b是'b和b相互竞争作用参数。）移动：在移动平台远离目标时它竞争优势应该被加强；当目标被捕获时移动平台竞争优势应该被降低。这是通过（）实现。tanh(())mobilemobilemobileatarthresholdakdd（）其中，mobileak决定如何迅速改变这种优势，tard是指到目标距离和mobilethresholdd是指移动平台移动目标所需最小距离。移动行为，没有能力进行互动，并抑制其他行为，因此它竞争性相互作用被设置为。）机械手捕获目标：当移动平台接近他目标时，机械手捕获目标动作应该别加强。这样竞争优势将被定义为：tanh(())manipmanipmanipacuisitionatarthresholdakdd（）激活距离manipthresholdd必须大于mobilethresholdd来确保其行为被激活。此动作没有和其他动作有直接联系，因此它相互作用参数设置为。）机械手收缩：收回动作应该被激活当对面目标被捕获之后，因此manipmanipretractacqisitionaatanh(())manipmobileatarthresholdkdd（）要有一个非常小过渡时间，这可以防止在同一时间活动机械臂捕获和收缩动作，因此，我们可以设置,retractacquisitionr。由于机械手收缩和移动动作联系，当机械手原理自动巡航装置时我们希望能够取消停止移动。因此这种相互作用定义为：hom,(tanh(()))retractrcurrenteqretractacquisitionkqqr（）其中curq和homeq，是机械手当前和原始配置参数，q是指目标homeq最近距离和retractrk指定如何使相互作用迅速变化参数。III.移动平台控制该移动平台控制，结构与参考文献[]中表述非常相似，但也有一些不同。刚开始时目标捕获和避障指令被使用。紧接着除走廊和墙壁避障不包括在内，但将沿直线扩展。第二个领域，不同是这项工作障碍是如何找出障碍密度计算方法。具体论述在III-D部分。为了使控制系统能够根据具体环境进行导航。我们所使用方法是基于参考文献[]中论述方法，它运用里程计和激光测距相结合对所在环境中地图主导线匹配测量。该平台控制编码使用方向：；速度：V，它在一个控制输入系统结果数,mobilef值是由两部分组成，mobiletarf和mobileobsf，这里合并为mobilemobilemobilemobilemobiletarobstarobsfffww（）其中mobiletarw和mobileobsw是被Eq限制。()中竞争优势和相互作用在III-C中有详细描述。作为控制输入我们需要一个表达式对移动平台左右轮进行控制，这里用leftu和，rightu分别作为左，右侧车轮表达参数。要使获得这些数据v集成得到v，连同所需旋转速度时，车轮直径wheeld和车轮之间距离wheelbased可以用数据库来计算控制输入：(,)leftwheelvvdu（）(,)rightrightwheelvvduu（）这里车轮需要速度差被定义为：wheelbasewheeldd（）A.动态目标:捕获目标动作基本动力是：,,()sin()mobilemobiletartartarf(),,max()(min(,))mobilevmobilevmobiletartartartarvkdvvf()其中,mobiletar和,mobilevtar是吸引子优势参数和tar表示运动到目标方向。常数mobiletark表达出机械手到目标之间距离和所需速度关系。最后最大速度maxv是指移动平台所允许最大速度。B.障碍动态假定一个距离,obsid，方向参数i表示机械手到第i个障碍方向，在避障动力学中用公式（）（）表示如下：,(),,,()imobileobsobsiimobilecdmobileobsiobsieef(),minmin,minmax,,,max,max,()()mobilevobsmobileviobsimobilevobsiivvforvvforvvvvvforvvf()其中max,,minmax(,)iobsobsivkdv动态参数包括三个要素：（一）障碍物()i相对方向，（二）比例系数,mobileobsobsicde，其中mobileobsc根据距离,obsid决定衰减程度。（三）另一个比例系数()iielesofRobotMotion.TheMITPress,.[]E.W.Large,H.I.Christensen,R.Bajcsy,ScalingtheDynamicApproachtoPathPlanningandControl:CompetitionamongBehavioralConstraints.TheInternationalJournalofRoboticsResearch,Vol.,No.,pp.-.[]P.Althaus,H.I.Christensen,F.Hoffmann,UsingtheDynamicalSystemApproachtoNavigateinRealisticReal-WorldEnvironments.ProceedingsofIROS’,Vol.,,pp.-.[]P.Althaus,IndoorNavigationforMobileRobots:ControlandRepresentations,Ph.d.Dissertation,RoyalInstituteofTechnology(KTH),Stockholm,Sweden,.[]S.Goldenstein,E.Large,D.Metaxas,Non-lineardynamicalsystemapproachtobehaviormodeling,TheVisualComputer,Vol.,,pp.-.[]I.Iossifidic,G.Schoner,Autonomousreachingandobstacleavoidancewiththeanthropomorphicarmofaroboticsassistantusingtheattractordynamicsapproach,ProceedingsofICRA’,,pp.-.[]L.-P.Ellekilde,J.W.Perram,ToolCenterTrajectoryPlanningforIndustrialRobotManipulatorsUsingDynamicalSystems,TheInternationalJournalofRoboticsResearch,Vol.,No.,,pp.-.[]C.Santos,M.Ferreira,BallCatchingbyaPumaArm:aNonlinearDynamicalSystemsApproach,ProceedingsofIROS’,,pp.-[]I.Iossifidic,G.Schoner,DynamicalSystemsApproachfortheAutonomousAvoidanceofObstaclesandJoint-limitsforanRedundantRobotArm.ProceedingsoftheIROS’,,pp.-.[]P.Jensfelt,H.I.Christensen,Posetrackingusinglaserscanningandminimalisticenvironmentmodels,IEEETransactionsonRobotiscandAutomation,Vol.,No.,,pp.-.[]J.Forsberg,P.Ahman,.Wernersson,TheHoughtransforminsidethefeedbackloopofamobilerobot,ProceedingsofICRA,Vol,,pp.-.[]K.O.Arras,R.Y.Siegwart,FeatureExtractionandsceneinterpredationformap-basednagivationandmapbuilding,ProceedingsofSPIE,MobileRoboticsXII,Vol.,,pp.-.[]L.-P.Ellekilde,P.Favrholt,M.Paulin,H.G.Petersen,Robustcontrolforhigh-speedvisualservoingapplications,InternationalJournalofAdvancedRoboticSystems,Vol.,No.,,pp.-中原工学院信息商务学院外文翻译教师评语教师签名：acquisitionacquisitionretractretractqqqww()其中（lefturightu）是指控制输入信号以控制在第三节中描述平台左，右侧车轮；manipacquisitionq和manipretractq是在第四节描述机械手关节速度。A.竞争动态这种竞争态势采用方法是以[]为基础，除了附加参数bT用于控制在[]中转换率。动力系统采用（）因此给予：'''(),bbbbbbbbbTwawwrbbwwnoise（）其中ba是b和r'b竞争优势产生参数，b是'b和b相互竞争作用参数。）移动：在移动平台远离目标时它竞争优势应该被加强；当目标被捕获时移动平台竞争优势应该被降低。这是通过（）实现。tanh(())mobilemobilemobileatarthresholdakdd（）其中，mobileak决定如何迅速改变这种优势，tard是指毕业论文（设计）外文翻译题目机械臂动力学与控制研究系部名称：机械工程系专业班级：机自学生姓名：学号：指导教师：教师职称：年月日年IEEE国际机器人和自动化会议神户国际会议中心日本神户-,机械臂动力学与控制研究拉斯彼得Ellekilde摘要操作器和移动平台组合提供了一种可用于广泛应用程序高效灵活操作系统,特别是在服务性机器人领域。在机械臂众多挑战中其中之一是确保机器人在潜在动态环境中安全工作控制系统设计。在本文中,我们将介绍移动机械臂用动力学系统方法被控制使用方法。该方法是一种二级方法,是使用竞争动力学对于统筹协调优化移动平台以及较低层次融合避障和目标捕获行为方法。I介绍在过去几十年里大多数机器人研究主要关注在移动平台或操作系统，并且在这两个领域取得了许多可喜成绩。今天新挑战之一是将这两个领域组合在一起形成具有高效移动和有能力操作环境系统。特别是服务性机器人将会在这一方面系统需求增加。大多数西方国家人口统计数量显示需要照顾老人在不断增加,尽管将有很少工作实际支持他们。这就需要增强服务业自动化程度，因此机器人能够在室内动态环境中安全工作是最基本。图、一台由赛格威RMP和轻重量型库卡机器人组成平台这项工作平台用于如图所示,是由一个Segway与一家机器人制造商制造RMP轻机器人。其有一个相对较小轨迹和高机动性能平台使它适应在室内环境移动。库卡工业机器人具有较长长臂和高有效载荷比自身重量,从而使其适合移动操作。当控制移动机械臂系统时,有一个选择是是否考虑一个或两个系统实体。在参考文献[]和[]中是根据雅可比理论将机械手末端和移动平台结合在一起形成一个单一控制系统。另一方面,这项研究发表在[]和[],认为它们在设计时是独立实体,但不包括两者之间限制条件,如延伸能力和稳定性。这种控制系统提出是基于动态系统方法[],[]。它分为两个层次，其中我们在较低水平，并考虑到移动平台作为两个独立实体，然后再以安全方式结合在上层操纵者。在本文中主要研究目是展现动力系统方法可以应用于移动机械臂和使用各级协调行为控制。本文剩下安排如下。第二部分介绍系统总体结构设计,其次是机械手末端移动平台控制在第三第四部分讲述。在第五部分我们在结束本文之前将显示一些实验。然而,首先与动力学系统有关工作总结与方法将在在部分I-A提供。A.相关工作动力学系统接近[]，[]为控制机器人提供一套动作框架，例如障碍退避和目标捕捉。每个动作通过一套一个非线性动力学系统attractors和repellors来完成。这些通过向量场简单加法被结合在一起来完成系统整体动作。动力系统方法涉及到更广泛应用势场法[]，但具有一定优势。这里势场法行为是由后场梯度形成结果，行为变量，如航向和速度，可直接运用动力系统控制方法。成本相对较低计算与方法有关，使得它在动态环境中在线控制适宜，允许它即使在相当低水平有限计算能力平台[]实施。传感器鲁棒性在人声嘈杂中显示[]和[]其中一个是由红外传感器和麦克风结合，当避障和目标获取时使用。尽管能解决各种各样任务，但它仅是一个局部方法，为了其他任务和使命级计划(即参见[])其他方法应该被采用。当多行为被结合时，在[]和[]缺点是由潜在假因子引起。为了克服这个问题[]介绍了一种基于竞争动态行为比重。每个行为影响是控制使用一个相关竞争优势，再加上定义行为之间有竞争力相互作用，控制重物。如果所有行为之间竞争性相互作用是必需，这种方法可以推广到任意数n，行为，除了这样一个最坏情况复杂度n。在现实世界中使用这种方法竞争态势室内实验中可以找到[]，[]。[]是只在有标题方向车辆上使用，而在[]中航向和速度均得到控制。[]提供了一个为速度性能简短策略讨论。在[]中提到动力系统方法不仅被用于平面移动机器人，同时也可以作为控制机械手工具。另外运用产生极限环Hopf振荡器动力系统更复杂动力系统也可被使用。[]展现出不同形状极限环是如何产生，其可运用于避障轨迹生成。[]中介绍到使用Hopf振荡器产生一个定时轨迹，实现了机械手可以接住从桌子上面滚下来球。动力系统方法不仅可以用于控制工具，也可以控制自由度机械手多余动作这一点在[]中得到论证。II.总体结构我们整个系统整体架构如图所示。在赛格威平台中为了控制移动平台，两个低级别性能被使用：一个用于目标捕获和另一个是避障。运用竞争动态动作被混合在一起是为了做出移动平台希望得到指定移动动作。同样，在竞争态势基础上目标捕获和机械手避障行为融合给机器人收缩下达指令。当目标不在范围内，应收回机械手到一个安全位置，这是机械手缩回行为目。最后融合是以一个安全方式把所有控制结合在一起，这样一来目标捕获和收回行为不互相干扰，另外移动平台在不开始朝着新目标之前，移动机械手已被收回。图..控制系统体系结构用wmobile、manipacquisitionw和manipretractw分别代表机械手移动、机械手捕获和机械手收缩行为影响，控制信号mobileu和manipq通过（）（）移动平台和机械手。leftrightumobilemobileuuw（）manipmanipmanipmanipmanipacquisitionacquisitionretractretractqqqww()其中（lefturightu）是指控制输入信号以控制在第三节中描述平台左，右侧车轮；manipacquisitionq和manipretractq是在第四节描述机械手关节速度。A.竞争动态这种竞争态势采用方法是以[]为基础，除了附加参数bT用于控制在[]中转换率。动力系统采用（）因此给予：'''(),bbbbbbbbbTwawwrbbwwnoise（）其中ba是b和r'b竞争优势产生参数，b是'b和b相互竞争作用参数。）移动：在移动平台远离目标时它竞争优势应该被加强；当目标被捕获时移动平台竞争优势应该被降低。这是通过（）实现。tanh(())mobilemobilemobileatarthresholdakdd（）其中，mobileak决定如何迅速改变这种优势，tard是指到目标距离和mobilethresholdd是指移动平台移动目标所需最小距离。移动行为，没有能力进行互动，并抑制其他行为，因此它竞争性相互作用被设置为。）机械手捕获目标：当移动平台接近他目标时，机械手捕获目标动作应该别加强。这样竞争优势将被定义为：tanh(())manipmanipmanipacuisitionatarthresholdakdd（）激活距离manipthresholdd必须大于mobilethresholdd来确保其行为被激活。此动作没有和其他动作有直接联系，因此它相互作用参数设置为。）机械手收缩：收回动作应该被激活当对面目标被捕获之后，因此manipmanipretractacqisitionaatanh(())manipmobileatarthresholdkdd（）要有一个非常小过渡时间，这可以防止在同一时间活动机械臂捕获和收缩动作，因此，我们可以设置,retractacquisitionr。由于机械手收缩和移动动作联系，当机械手原理自动巡航装置时我们希望能够取消停止移动。因此这种相互作用定义为：hom,(tanh(()))retractrcurrenteqretractacquisitionkqqr（）其中curq和homeq，是机械手当前和原始配置参数，q是指目标homeq最近距离和retractrk指定如何使相互作用迅速变化参数。III.移动平台控制该移动平台控制，结构与参考文献[]中表述非常相似，但也有一些不同。刚开始时目标捕获和避障指令被使用。紧接着除走廊和墙壁避障不包括在内，但将沿直线扩展。第二个领域，不同是这项工作障碍是如何找出障碍密度计算方法。具体论述在III-D部分。为了使控制系统能够根据具体环境进行导航。我们所使用方法是基于参考文献[]中论述方法，它运用里程计和激光测距相结合对所在环境中地图主导线匹配测量。该平台控制编码使用方向：；速度：V，它在一个控制输入系统结果数,mobilef值是由两部分组成，mobiletarf和mobileobsf，这里合并为mobilemobilemobilemobilemobiletarobstarobsfffww（）其中mobiletarw和mobileobsw是被Eq限制。()中竞争优势和相互作用在III-C中有详细描述。作为控制输入我们需要一个表达式对移动平台左右轮进行控制，这里用leftu和，rightu分别作为左，右侧车轮表达参数。要使获得这些数据v集成得到v，连同所需旋转速度时，车轮直径wheeld和车轮之间距离wheelbased可以用数据库来计算控制输入：(,)leftwheelvvdu（）(,)rightrightwheel        毕业论文（设计）外文翻译题目机械臂动力学与控制的研究系部名称：机械工程系专业班级：机自学生姓名：学号：指导教师：教师职称：2011年03月20日12009年IEEE国际机器人和自动化会议神户国际会议中心日本神户12-17,2009机械臂动力学与控制的研究拉斯彼得Ellekilde摘要操作器和移动平台的组合提供了一种可用于广泛应用程序高效灵活的操作系统,特别是在服务性机器人领域。
        在机械臂众多挑战中其中之一是确保机器人在潜在的动态环境中安全工作控制系统的设计。
        在本文中,我们将介绍移动机械

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