摘要：针对无人机运动约束下的编队任务研究标准二阶一致性控制算法的优化问题。首先,结合编队信息,基于虚拟结构法思想,设计含虚拟参考点的二阶一致性编队控制算法,使得编队收敛于指定队形,解决标准二阶一致性控制算法的收敛状态与各无人机初值有关以及收敛位置趋于一致的问题,得到编队渐近收敛的条件。其次,引入饱和函数得到运动约束条件下的渐近收敛的二阶一致性编队控制算法,设计无人机编队高度、航向、速度通道控制器。最后,设计无人机编队队形集结仿真实验,对比相同饱和函数不同一致性方法的编队控制算法、相同一致性方法不同饱和函数的编队控制算法,验证了优化算法的有效性和快速性。

摘要：为了提高车载捷联航姿系统的长航时定姿精度,提出利用载车的运动约束条件对航姿系统误差进行在线自主补偿。首先,对航姿系统的传感器误差、安装误差等进行分析与建模,选取航姿系统的各项误差作为误差补偿滤波的系统状态,建立系统状态方程。然后,根据发射车等特种车辆的运动特点,利用车辆运动约束条件,将载车行驶过程中航姿系统的速度输出在车体坐标系横向和垂向上的投影分量作为误差补偿滤波的量测,推导获得误差补偿滤波的量测方程。最后,采用卡尔曼滤波设计航姿系统误差在线估计算法。实验结果表明,所提方法能够自主有效地补偿航姿系统的积累误差,经过1200 s的跑车实验,系统的航姿误差始终保持有效收敛,其中航向精度优于3.4′,水平姿态精度优于0.4′。

摘要：针对视觉里程计易受到动态物体及遮挡因素影响导致的位姿估计准确度低、鲁棒性差等问题,提出一种基于运动约束的无监督视觉里程计算法。首先通过最小重投影误差方法处理了大范围场景中的前景遮挡,考虑到现实场景中的运动物体影响,结合光流估计设计了一种运动掩膜处理方法,有效剔除了场景中动态物体像素信息;其次,对于场景中的重复结构和均匀纹理区域,通过数据驱动从轨迹数据中学习车辆的行为模式,建立运动学约束,将车辆运动模型建模为多源时间序列回归模型,避免陷入局部解;最后,结合运动掩膜与运动学模型约束所设计的无监督深度学习框架,对单目相机运动位姿及场景深度进行同步估计,提高了位姿估计精度及模型适应性。在KITTI道路公开数据集和校园低速无人车平台上的实验结果表明,所设计算法的位姿估计精度及深度估计精度优于目前主流无监督单目视觉里程计方法。

摘要：为实现光纤陀螺测斜仪精确高效测量,提出一种电缆速度和运动约束联合辅助的动态测量方法。根据运动约束条件构造垂直于井眼轴线方向的虚拟速度,当电缆速度有效时,两者共同构成三维速度辅助信息,当电缆速度失效时,仅利用虚拟速度作为外部辅助。设计间接组合卡尔曼滤波器估计和校正惯性导航误差,实现井斜角和方位角的动态测量。现场实验结果表明:电缆速度有效时,井斜角误差优于0.1°,方位角误差优于1°;而电缆速度失效5 min情况下,增加运动约束辅助后,方位角和井斜角相对误差分别控制在0.5°和0.02°以内,验证了所提方法的可行性和有效性,为光纤陀螺测斜仪的工程应用奠定基础。

摘要：目的研究Delta并联机构分支数目和驱动副分布对机构运动约束的影响。方法使用Study参数表示刚体的位移、姿态变换矩阵,根据运动链D-H参数,建立运动链约束方程,再进行坐标变换得到分支约束方程,分析驱动副分布对Delta类并联机构运动约束的影响。结果分支数目为3和4时,驱动副无论如何分布,delta并联机构只具有移动的运动特征。结论用统一的表达式来表示Delta并联机构的约束情况更为直观,也为Delta并联机构设计优化提供了新的思路。

摘要：多机械臂协作系统是一个多输入输出、时变性、强耦合性的系统,由于存在外界扰动、负载的变化以及机械臂之间的相互干扰,多机械臂协作系统需要解决不确定环境交互以及协调规划问题。针对多机械臂协作系统耦合运动协调问题,提出了基于运动学约束的耦合运动自适应协调控制方案。通过协调搬运任务来研究耦合运动,根据自适应协调算法,在线修正从机械臂轨迹,保证了协调控制精度。基于多机械臂运动学约束算法进行多机械臂协调运动动态仿真及实验分析。仿真结果显示机械臂在轨迹规划路径的各点处均保持着协调关系。实验结果表明所提多机械臂协作系统耦合运动约束控制方案协调效果较好,控制精度较高。

摘要：闭环机构在工程实际中有着广泛的应用,但在对其进行动力学分析时,由于约束耦合的存在大大增加了计算的复杂度。把针对固定基座操作手高效的动力学关节体(Articulated-body,AB)算法、地面和足部接触的解耦结构树(Decoupled tree-structure,DTS)建模方法和处理运动约束的硬约束方法结合起来对闭环机构进行动力学分析。同时采用一种能动态选择的Baumgarte修正参数方法来处理运算过程出现的违约问题。作为计算实例,根据使步行机器人运动时机身产生较小的起伏变化对足部运动轨迹的要求,设计一种采用闭环的六连杆作为腿部机构的六足机器虫。基于推导所得到的算法,通过C++语言编写程序对该机器虫进行仿真,结果和由ADAMS得到结果近似,表明了该算法的正确性;同时由运动位移曲线验证了所设计的机器虫满足预定的运动要求。

摘要：基于产品装配约束信息及工程设计语义信息 ,自动构建零件邻接图 ;通过建立连接单元体识别规则 ,识别构件单元 ;通过运动几何元素求交运算规则及运动几何元素与运动副映射关系 ,自动构建机构模型 ,使机构建模过程简化 ,建模速度与精度提高 ,分析复杂度降低。相关方法在虚拟环境产品性能评测的研究与开发中得到实现 。

摘要：提出一种高效的机器人相平面建模方法 .此方法采用 B样条曲线构成路径 ,依据 B样条曲线参数划分相平面 ,利用运动约束限制建模区域 ,为启发式搜索提供启发信息以加快搜索进程 .

摘要：在视网膜血管注药手术中,手术器械与眼球巩膜刺入孔和视网膜目标血管处产生接触。为保证手术过程中这两处组织的受力在安全阈值内,提出了一种基于多点接触力的机器人约束控制算法。以手术器械轴部与眼球巩膜的接触力(巩膜力)和器械尖端与视网膜血管的接触力(尖端力)为输入,设计了机器人的导纳控制器。导纳控制器输出机器人坐标系下器械尖端处及巩膜接触位置的速度。这两处的运动速度在转换到同一坐标系下后对机器人进行运动约束。在通过导纳算法控制机器人的速度时,提出了一种非线性速度轨迹规划方法,实现速度的平滑变化。所提出的约束控制算法在硅胶眼球模型上进行了模拟视网膜注药试验,试验结果显示在外部扰动存在的情况下,巩膜力和尖端力均被保持在给定阈值之内,表明了所提出的多点力约束机器人控制算法对提高手术安全方面的有效性。