基于在線避障的機器人示范編程技術研究.pdf

1、近年來，隨著空間技術的發(fā)展，空間機器人在完成在軌維修維護任務方面的優(yōu)勢愈加明顯，空間機器人技術也越來越受各國的重視。但隨著機器人完成的工作越來越復雜，機器人控制方式暴露的問題也越來越明顯：傳統(tǒng)的人工編程方式復雜繁瑣，且對專業(yè)知識水平要求較高；傳統(tǒng)的軌跡示教方式生成的軌跡單一，環(huán)境適應性較差；傳統(tǒng)的避障方法多為離線避障，不能滿足實時性的要求。針對以上問題，本文對機器人的示范編程方法和在線避障方法進行了研究。本文研究內(nèi)容主要分為以下幾個方面

2、：
　　本文首先建立了基于虛擬現(xiàn)實的在軌維修維護系統(tǒng)遙操作平臺。建立了在軌維修維護系統(tǒng)中機器人的運動學模型，并對機器人的奇異構(gòu)形進行了分析。遙操作平臺實現(xiàn)了對機器人運動的預測仿真，為操作者提供了逼真的視覺臨場感，也為預編程軌跡的設計與仿真提供了可視化的平臺；同時，還集成了數(shù)據(jù)手套和空間鼠標等遙操作設備，實現(xiàn)了機器人的實時遙操作控制。其次，提出了一種基于最小二乘支持向量機的示范編程方法，提高了機器人使用的便捷性，減小了操作者編程壓力

3、，降低了對操作者技能水平的要求。該方法能夠根據(jù)機器人的初始狀態(tài)自動生成任務軌跡，在一定范圍內(nèi)克服了環(huán)境的擾動。該方法首先利用動態(tài)系統(tǒng)描述機器人末端軌跡，然后引入最小二乘支持向量機利用運動學實例對該動態(tài)系統(tǒng)進行訓練，獲得運動模型，最后機器人根據(jù)其初始狀態(tài)利用運動模型自動生成軌跡。與傳統(tǒng)的示范編程方法相比，該方法主要針對機器人的工作環(huán)境中存在障礙物的情況，具有較強的泛化能力，能夠通過對支持向量機參數(shù)的改變來調(diào)節(jié)生成的軌跡。為了驗證方法的有效

4、性，利用Matlab對其進行了仿真，并分析了最小二乘支持向量機的相關參數(shù)對生成軌跡的影響。再次，提出了一種基于動態(tài)系統(tǒng)的在線避障方法，保證了機器人在不確定環(huán)境中的安全性。該方法首先根據(jù)障礙物的大小、位置以及形狀等信息建立一個動態(tài)系統(tǒng)調(diào)制矩陣，對利用動態(tài)系統(tǒng)描述的機器人軌跡進行調(diào)制，控制機器人運動到障礙物邊緣時沿障礙物上該點法線方向上的速度為零，從而達到避障的目的。這種方法優(yōu)勢在于保持了軌跡基本原有特征，僅對障礙物附近的軌跡進行調(diào)制。為了