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四足机器人单腿跳跃柔顺性的规划和控制研究
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作者 陈建文 谭跃刚 +1 位作者 雷成林 陶红武 《数字制造科学》 2019年第1期27-32,共6页
针对四足机器人单腿跳跃时的柔顺性问题,建立四足机器人单腿运动学模型,分析模型求解单腿运动学逆解和速度雅可比矩阵。研究单腿的跳跃运动特性并将跳跃运动划分为4个阶段,根据不同阶段的运动策略规划单腿足端运动轨迹。以带速度前馈的... 针对四足机器人单腿跳跃时的柔顺性问题,建立四足机器人单腿运动学模型,分析模型求解单腿运动学逆解和速度雅可比矩阵。研究单腿的跳跃运动特性并将跳跃运动划分为4个阶段,根据不同阶段的运动策略规划单腿足端运动轨迹。以带速度前馈的位置控制器为内环,阻抗控制器为外环,设计了一种基于阻抗控制的单腿控制系统。利用Adams和Matlab联合仿真,对比分析单腿自由下落时有阻抗控制和无阻抗控制的着地表现,最后仿真分析单腿的竖直跳跃运动,仿真结果表明,合理的运动规划和阻抗控制能有效地减小接触冲击力,单腿系统在跳跃运动时具有较好的柔顺性。 展开更多
关键词 四足机器人 跳跃运动 运动规划 阻抗控制 柔顺性控制
基于机器人的码垛运动规划探究 预览
2
作者 蔡荣盛 陈丽娇 《企业科技与发展》 2019年第6期99-100,共2页
机器人码垛的主要目的是为了使货物的抓取、搬运及放置都能够更加快速、高效和准确。与其他类型的机器人控制工作相同,通过对机器人实现指令要求的运动规律进行控制,最终达到不同施工工艺的施工要求。文章针对基于机器人的码垛运动规划... 机器人码垛的主要目的是为了使货物的抓取、搬运及放置都能够更加快速、高效和准确。与其他类型的机器人控制工作相同,通过对机器人实现指令要求的运动规律进行控制,最终达到不同施工工艺的施工要求。文章针对基于机器人的码垛运动规划展开简要的探讨。 展开更多
关键词 机器人 码垛运动 运动规划
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核电站履带式开门机器人运动规划 预览
3
作者 王雪竹 陈国栋 +1 位作者 杜佳 张美玲 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第8期243-245,250共4页
在开启核电站内带有闭门器的防火门时,需要机器人始终抓握门把手运动,而机器人使用的履带式移动载体精度偏低,其运动误差会带来较大的作用力,威胁机器人安全。针对这一问题,提出一种移动载体和机械臂同步运动的开门作业运动规划,令移动... 在开启核电站内带有闭门器的防火门时,需要机器人始终抓握门把手运动,而机器人使用的履带式移动载体精度偏低,其运动误差会带来较大的作用力,威胁机器人安全。针对这一问题,提出一种移动载体和机械臂同步运动的开门作业运动规划,令移动载体保持匀速直线运动,通过控制机械臂尽量少的关节转动来带动门打开,同时令一个关节自由运动以跟随门的旋转姿态。该方法能够降低运动误差,减小机器人与门的接触力和机械臂关节力矩,提高误差容忍度。 展开更多
关键词 开门机器人 履带式移动载体 运动规划 车臂同步运动
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空间多机器人协同运动规划研究
4
作者 关英姿 刘文旭 +1 位作者 焉宁 宋春林 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期37-43,共7页
面向空间在轨装配任务提出基于优先级的多机器人协同运动规划方法。多机器人系统包括一个7自由度操作机器人和一个13自由度超冗余照明机器人。采用两种规划方法规划高优先级的操作机器人,即关节空间点到点的离线路径规划和基于伪逆的笛... 面向空间在轨装配任务提出基于优先级的多机器人协同运动规划方法。多机器人系统包括一个7自由度操作机器人和一个13自由度超冗余照明机器人。采用两种规划方法规划高优先级的操作机器人,即关节空间点到点的离线路径规划和基于伪逆的笛卡尔空间在线运动规划。针对低优先级的超冗余照明机器人,将操作机器人视为已知障碍,采用基于A^*算法和末端轨迹跟随的可重构运动规划方法,将运动规划分解为末端路径规划和机器人各关节对轨迹的跟随问题,并验证算法的可重构性。采用具有特定运动学形式的机器人模型进行仿真试验,仿真结果表明,提出的各个机器人的运动规划方法均能有效满足任务需求,且照明机器人的运动规划算法具有可重构性,多机器人系统基于优先级的协同策略能够满足空间在轨装配任务需求。 展开更多
关键词 在轨装配 多机器人系统 协同 运动规划 超冗余机器人
柔顺关节并联机器人运动规划 预览
5
作者 高慧芳 田浩 周峰 《工业技术创新》 2019年第4期23-29,共7页
针对大变形柔顺关节存在的轴心漂移和弹性振动误差,开展运动规划研究,保证柔顺关节并联机器人系统的整体运动性能。采用铰链-扭簧模型,建立柔顺关节并联机器人的系统分析模型,推导系统的运动学方程。针对轴心漂移引起的机器人主、从动... 针对大变形柔顺关节存在的轴心漂移和弹性振动误差,开展运动规划研究,保证柔顺关节并联机器人系统的整体运动性能。采用铰链-扭簧模型,建立柔顺关节并联机器人的系统分析模型,推导系统的运动学方程。针对轴心漂移引起的机器人主、从动杆杆长变化,提出轴心漂移补偿运动规划方法;为解决柔顺关节易产生弹性振动的问题,在笛卡尔空间应用S型速度曲线,规划机器人的运动参数。结合两种规划方法,提出柔顺关节并联机器人的综合运动规划方法。使用柔顺关节并联机器人的虚拟样机模型进行仿真研究,均方根误差降幅超过75%。 展开更多
关键词 柔顺关节 并联机器人 运动规划 轴心漂移 弹性振动
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考虑阻尼衰减的点位操作时间最优运动规划
6
作者 白有盾 陈新 杨志军 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期104-112,共9页
阻尼在机械系统中普遍存在,然而现有运动规划方法普遍不考虑阻尼衰减影响,不能体现运动过程的振动衰减效应。提出一种考虑阻尼衰减的时间最优运动规划模型。在优化模型中的定位误差约束条件基于采用Laplace方法获取的阻尼柔性运动系统... 阻尼在机械系统中普遍存在,然而现有运动规划方法普遍不考虑阻尼衰减影响,不能体现运动过程的振动衰减效应。提出一种考虑阻尼衰减的时间最优运动规划模型。在优化模型中的定位误差约束条件基于采用Laplace方法获取的阻尼柔性运动系统的残余振动响应进行定义。同时,定义了一种包含7个独立设计变量的三阶非对称S曲线运动规划模型以便于在运动规划中充分考虑阻尼的影响。数值试验表明阻尼衰减效应对小阻尼运动系统的残余振动响应也有可能产生较大的影响。数值试验与实际运动平台测试结果均表明:优化后的运动规划中加速阶段的急动度要大于减速阶段,以便充分利用阻尼衰减效应来抑制残余振动,从而导致所得时间最优运动规划曲线为一种高加速低减速的非对称运动规划曲线。试验测试结果表明基于所述时间最优运动规划模型得到的最优运动规划较之传统的对称S曲线运动规划方法,可以显著地缩短满足定位精度要求所需的时间。 展开更多
关键词 非对称S曲线 运动规划 残余振动 时间最优 阻尼衰减
6-DOF工业机器人相贯线焊接运动规划 预览
7
作者 曾疆伟 周剑秋 《轻工学报》 CAS 2019年第2期102-108,共7页
针对实际生产中主管与支管间存在一定偏置和倾斜、不适于专用机器人进行相贯线焊缝焊接的问题,通过改善相贯线数学模型,采用D-H参数构建6-DOF机器人与变位机模型,给出一种工件装夹模型和模型间的坐标系转换关系,再用主面二分法求解焊缝... 针对实际生产中主管与支管间存在一定偏置和倾斜、不适于专用机器人进行相贯线焊缝焊接的问题,通过改善相贯线数学模型,采用D-H参数构建6-DOF机器人与变位机模型,给出一种工件装夹模型和模型间的坐标系转换关系,再用主面二分法求解焊缝参数,实现了专用机器人连续焊接作业的运动规划.Matlab仿真结果表明,相贯线轨迹平滑,与实际轮廓基本吻合,证明了该研究方法的正确性. 展开更多
关键词 相贯线焊接 6-DOF工业机器人 工件装夹模型 运动规划
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改进人工势场法的冗余机械臂避障算法 预览
8
作者 曹博 毕树生 +2 位作者 郑晶翔 杨东升 黄国威 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期184-191,共8页
针对传统人工势场法应用于串联型冗余机械臂避障时无法约束各关节位姿、陷入局部极小后难以逃离的问题,提出一种改进人工势场法.建立冗余机械臂运动学模型,采用线段球体包络盒模型进行碰撞检测.在笛卡尔空间内建立末端引力势场和障碍物... 针对传统人工势场法应用于串联型冗余机械臂避障时无法约束各关节位姿、陷入局部极小后难以逃离的问题,提出一种改进人工势场法.建立冗余机械臂运动学模型,采用线段球体包络盒模型进行碰撞检测.在笛卡尔空间内建立末端引力势场和障碍物斥力势场,在关节空间内建立目标角度引力势场,所有势场共同作用引导机械臂运动.在关节空间内求解虚拟目标角度并采用高斯函数建立虚拟引力势场处理局部极小问题.利用七自由度冗余机械臂进行仿真和实验,结果表明:算法可约束各关节位姿,陷入局部极小后可引导机械臂逃离局部极小,最终完成避障;避障结束时各关节角度最大误差为0.8°,末端平均位置误差和平均姿态误差分别为0.010m和2.40°,均小于传统算法;避障过程中各关节运动幅度小于传统算法.改进算法可引导机械臂逃离局部极小并完成避障,同时提高避障结束时各关节及末端的定位精度,对冗余机械臂的避障研究及应用具有一定的指导意义. 展开更多
关键词 冗余机械臂 人工势场法 局部极小 避障 运动规划 碰撞检测
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工业码垛机器人存在问题与解决对策 预览
9
作者 李勋 《中国新技术新产品》 2019年第12期21-22,共2页
该文首先介绍了工业码垛机器人应用的适用领域、应用的意义及特点,阐述了工业码垛机器人系统的组成部分,详细分析了工业机器人码垛应用中所存在的多样化产品码垛,机器人抓取定位,结构设计,负载能力和码垛效率的问题。针对问题点详细分... 该文首先介绍了工业码垛机器人应用的适用领域、应用的意义及特点,阐述了工业码垛机器人系统的组成部分,详细分析了工业机器人码垛应用中所存在的多样化产品码垛,机器人抓取定位,结构设计,负载能力和码垛效率的问题。针对问题点详细分析了关键的解决技术,即多功能机器人抓手的设计、视觉检测引导技术、垛型设计及机器人运动规划。最后提出了云端控制化及多传感器信息融合的未来发展趋势。 展开更多
关键词 工业机器人 码垛 运动规划 视觉识别 视觉引导
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基于仿人机械手的五指力封闭抓取算法 预览
10
作者 于建均 安硕 +2 位作者 阮晓钢 于乃功 张子豪 《计算机测量与控制》 2019年第5期192-198,共7页
手是人类在长期进化过程中形成的最完美的工具,能够灵活、精细的进行抓取物体等操作;机械手设计初衷是取代人手完成工作,是机器人系统的重要组成部分,因此抓取物体等操作一直是仿人机械手的研究重点;传统的抓取方法是利用机械手三指形... 手是人类在长期进化过程中形成的最完美的工具,能够灵活、精细的进行抓取物体等操作;机械手设计初衷是取代人手完成工作,是机器人系统的重要组成部分,因此抓取物体等操作一直是仿人机械手的研究重点;传统的抓取方法是利用机械手三指形成力封闭完成任务;但由于机械手本身结构复杂等原因,易出现控制信号偏差或某自由度未达到要求水平,使得抓取过程中目标物体脱落等问题;为了使机械手达到稳定抓取的效果,本文提出了一种效仿人手抓取的五指力封闭抓取算法,其本质是利用冗余机制解决传统三指抓取过程中可能出现的抓取不平稳或脱落的问题;首先,基于三指力平衡算法的思想上提出了满足五指力封闭抓取算法的条件;然后,对五指力封闭抓取算法进行了充分性和必要性的证明;最后,通过仿真环境下的实验抓取不同目标物体,验证了五指力封闭算法的可行性及必要性。 展开更多
关键词 力封闭 运动规划 机械手抓取 MATLAB
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绳牵引绘画机器人设计与实现 预览
11
作者 饶雪峰 李轲 《桂林航天工业学院学报》 2019年第1期1-5,共5页
以新媒体艺术装置作品的需求为背景,阐述了绘画机器人的设计过程。针对X-Y型绘画机器人结构存在对画布遮挡、艺术呈现效果弱等问题,提出了一种主动+从动的四线绳牵引结构。阐述了总体系统结构,运动轨迹生成,末端运动规划控制算法及随动... 以新媒体艺术装置作品的需求为背景,阐述了绘画机器人的设计过程。针对X-Y型绘画机器人结构存在对画布遮挡、艺术呈现效果弱等问题,提出了一种主动+从动的四线绳牵引结构。阐述了总体系统结构,运动轨迹生成,末端运动规划控制算法及随动牵引绳控制方法。该系统已制作四台并累计运行12个月,在多个国家和地区展出,取得了积极的社会反响,达到了设计的预期目的。 展开更多
关键词 绳牵引绘画机器人 运动规划 力反馈 电机控制
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基于Frenet坐标系的智能车运动规划研究 预览
12
作者 王沙晶 陈建业 《移动电源与车辆》 2019年第1期22-29,共8页
自动驾驶技术作为车辆智能的核心,在车辆工程领域掀起研究高潮。运动规划作为决策模块的重要组成部分,负责生成车辆的局部运动轨迹,是决定车辆行驶质量的直接因素。将Frenet坐标系用于智能车运动规划问题研究,用五次多项式建立智能车运... 自动驾驶技术作为车辆智能的核心,在车辆工程领域掀起研究高潮。运动规划作为决策模块的重要组成部分,负责生成车辆的局部运动轨迹,是决定车辆行驶质量的直接因素。将Frenet坐标系用于智能车运动规划问题研究,用五次多项式建立智能车运动规划模型,在自主变道场景,通过采样智能车始末状态,得到可行轨迹集合,建立质量评估函数从中筛选出最优轨迹,开发和实现一种高性能、低开销的运动规划算法。 展开更多
关键词 Frenet坐标系 智能车 运动规划 五次多项式 最优轨迹
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基于伪谱法的自由漂浮柔性空间机器人姿态运动规划与反馈控制 预览
13
作者 姚其家 戈新生 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期20-27,共8页
研究自由漂浮柔性空间机器人的动力学建模与姿态控制问题。针对初始状态不确定性对系统姿态造成的影响,提出一种基于伪谱法的运动规划与反馈控制相结合的姿态控制策略。利用假设模态法近似描述柔性臂杆的弹性变形,并利用Lagrange方法建... 研究自由漂浮柔性空间机器人的动力学建模与姿态控制问题。针对初始状态不确定性对系统姿态造成的影响,提出一种基于伪谱法的运动规划与反馈控制相结合的姿态控制策略。利用假设模态法近似描述柔性臂杆的弹性变形,并利用Lagrange方法建立空间机器人系统的动力学模型。在运动规划方法的设计中,利用Legendre伪谱法将空间机械臂非完整运动规划问题转化为非线性规划问题,再利用序列二次规划算法求解此非线性规划问题得到系统的优化运动轨迹和最优控制输入。在反馈控制方法的设计中,将状态方程在已知的参考轨迹上线性化处理,利用Pontryagin极大值原理将对参考轨迹的跟踪问题转化为两点边值问题,再利用Legendre伪谱法离散此两点边值问题,将其转化为线性代数方程组进行求解,该过程无需任何积分计算,具有很好的实时性。通过数值仿真验证了姿态控制策略的有效性和鲁棒性。 展开更多
关键词 运动规划 空间机器人 最优控制 反馈控制 LEGENDRE伪谱法
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多移动机器人协同搬运技术综述 预览
14
作者 顾大强 郑文钢 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期20-27,共8页
多移动机器人协同搬运系统是多移动机器人系统的典型应用,在一些特殊场合中具有较强的应用潜力。对此,本文综述了多移动机器人协同搬运的相关技术,总结了国内外的发展状况。针对不同的搬运对象,分析比较了抓取、推拉、锁定3种搬运方案,... 多移动机器人协同搬运系统是多移动机器人系统的典型应用,在一些特殊场合中具有较强的应用潜力。对此,本文综述了多移动机器人协同搬运的相关技术,总结了国内外的发展状况。针对不同的搬运对象,分析比较了抓取、推拉、锁定3种搬运方案,重点分析了不同搬运方案下的多移动机器人协同搬运策略算法原理以及各自的优缺点;概述了多移动机器人搬运系统中涉及的周边技术,主要包括多移动机器人任务分配、环境感知定位、轨迹规划3个方面;最后对多移动机器人协同搬运技术的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 多智能体系统 机器人搬运 群体智能 非线性控制系统 协同通信 运动规划 导航技术 避障技术
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基于ROS的机械臂结合RGBD相机避障运动规划 预览
15
作者 郝奇 许四祥 +1 位作者 江天琦 方建中 《制造业自动化》 CSCD 2019年第4期56-60,共5页
针对传统离线仿真机械臂在真实工作环境发生变化的情况下发生碰撞问题,提出了一种协作机器人结合RGBD相机使用PCL点云避障的新方法,并在ROS框架下进行了联合避障运动规划的研究。首先创建URDF和Xacro,并在其中添加RGBD相机;其次配置Mov... 针对传统离线仿真机械臂在真实工作环境发生变化的情况下发生碰撞问题,提出了一种协作机器人结合RGBD相机使用PCL点云避障的新方法,并在ROS框架下进行了联合避障运动规划的研究。首先创建URDF和Xacro,并在其中添加RGBD相机;其次配置Movelt和Gazebo联合控制系统,并添加功能插件,把Gazebo和Movelt连接一起;然后在Gazebo中添加障碍物,RGBD相机插件把障碍物转化为PCL点云输出到RVIZ;最后使用RRTConnect算法在Movelt的PCL环境中进行避障运动规划,规划结果输出到Gazebo环境。结果表明,该方法便捷有效,机械臂实现了在障碍物环境中自动避障,解决了离线仿真机械臂因环境变化而出现的碰撞问题,对工业机器人在ROS下的应用研究有着重要的科学意义。 展开更多
关键词 ROS RGBD相机 机械臂 避障 运动规划
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基于移动物体抓取的四足机器人运动规划 预览
16
作者 张彦陟 《现代制造技术与装备》 2019年第1期37-38,共2页
基于机器视觉和运动规划原理,机器人可以在这种特定环境下不断移动物体并进行抓取动作,在存在动态障碍物环境下,设计了一种基于矢量的动态避障,可与运动物体跟踪系统相结合,实现四足机器人避障物抓取功能。
关键词 四足机器人 运动规划 平移件 动态障碍物
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基于构型空间先验知识引导点的柑橘采摘机械臂运动规划 预览
17
作者 马冀桐 王毅 +2 位作者 何宇 王恺 张艺谭 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期100-108,共9页
柑橘采摘过程中机械臂有时需要深入树冠内部进行采摘,而在树冠内众多枝干往往构成一个个封闭的多边形通道,比起单个枝条的障碍物,封闭多边形障碍物更加难以避开,需要更长的时间进行规划。针对此问题,该文通过对构型空间的离线构建,分析... 柑橘采摘过程中机械臂有时需要深入树冠内部进行采摘,而在树冠内众多枝干往往构成一个个封闭的多边形通道,比起单个枝条的障碍物,封闭多边形障碍物更加难以避开,需要更长的时间进行规划。针对此问题,该文通过对构型空间的离线构建,分析了封闭多边形障碍物在构型空间的拓扑结构性质,根据这一性质对双向快速扩展随机树算法(RRT-connect)进行改进,提出了一种基于构型空间先验知识引导点的RRT-connect算法(informed guidance point RRT-connect,IGPRRT-connect),并将RRT-connect与IGPRRTconnect进行了并行规划编程,提高在不同环境下的适应性。通过仿真:所提出的并行算法在各种环境下规划时间均处于较低水平,以边长为30 cm与25 cm的正方形封闭通道为例,与RRT-connect相比规划时间分别缩短了51%、86%。同时进行室内避障试验,试验结果表明,使用提出的并行算法,对封闭障碍物和未封闭障碍物均有较好的避障效果,平均规划时间为1.263 s左右,成功率为91%,可为柑橘采摘机器人在不同环境下的运动规划问题提供参考。 展开更多
关键词 机器人 运动规划 避障 构型空间 引导点 RRT-connect 柑橘采摘
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自治水下机器人的自主启发式生物启发神经网络路径规划算法 预览
18
作者 朱大奇 刘雨 +1 位作者 孙兵 刘清沁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期183-191,共9页
针对复杂海流环境下自治水下机器人(autonomous underwater vehicle, AUV)的路径规划问题,本文在栅格地图的基础上给出了一种基于离散的生物启发神经网络(Glasius bio-inspired neural networks, GBNN)模型的新型自主启发式路径规划和... 针对复杂海流环境下自治水下机器人(autonomous underwater vehicle, AUV)的路径规划问题,本文在栅格地图的基础上给出了一种基于离散的生物启发神经网络(Glasius bio-inspired neural networks, GBNN)模型的新型自主启发式路径规划和安全避障算法,并考虑海流对路径规划的影响.首先建立GBNN模型,利用此模型表示AUV的工作环境,神经网络中的每一个神经元与栅格地图中的位置单元一一对应;其次,根据神经网络中神经元的活性输出值分布情况并结合方向信度算法实现自主规划AUV的运动路径;最后根据矢量合成算法确定AUV实际的航行方向.障碍物环境和海流环境下仿真实验结果表明了生物启发模型在AUV水下环境中路径规划的有效性. 展开更多
关键词 栅格地图 生物启发神经网络 运动规划 海流环境 避障
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神经网络借鉴驾驶员经验的自动泊车运动规划 预览
19
作者 刘颂 陈慧 张继仁 《中国集成电路》 2019年第1期57-64,共8页
为借鉴驾驶员的泊车经验,本文提出一种基于人工神经网络的自动泊车运动规划方法,借鉴驾驶员经验,通过训练神经网络,输出方向盘转角和车速指令完成泊车。通过经验借鉴程度评估函数证明了神经网络能学习驾驶员的泊车经验,引导车辆完成泊... 为借鉴驾驶员的泊车经验,本文提出一种基于人工神经网络的自动泊车运动规划方法,借鉴驾驶员经验,通过训练神经网络,输出方向盘转角和车速指令完成泊车。通过经验借鉴程度评估函数证明了神经网络能学习驾驶员的泊车经验,引导车辆完成泊车入库。通过Matlab/Simulink和CarSim联合仿真实验验证了该方法的有效性,通过硬件在环仿真验证了实时性。 展开更多
关键词 自动泊车 运动规划 驾驶经验 神经网络
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基于ROS的六关节机器人运动规划研究 预览
20
作者 郭建根 双丰 阚宏林 《安徽工程大学学报》 CAS 2019年第1期36-45,共10页
开源机器人操作系统ROS通用性强、功能完善。基于SolidWorks建立六关节机器人模型,使用Sw2urdf插件从SolidWorks中导出机器人URDF文件。利用ROS MoveIt.中的设置助手生成机器人运动规划的相关配置文件。在ROS的3D可视化工具RViz中完成... 开源机器人操作系统ROS通用性强、功能完善。基于SolidWorks建立六关节机器人模型,使用Sw2urdf插件从SolidWorks中导出机器人URDF文件。利用ROS MoveIt.中的设置助手生成机器人运动规划的相关配置文件。在ROS的3D可视化工具RViz中完成了笛卡尔空间的直线和圆弧轨迹规划。采用快速搜索随机树算法RRT,结合MotionPlanning插件完成了复杂环境下的机器人无碰撞路径规划。仿真结果表明,笛卡尔空间下的无碰撞路径规划验证了所提出方法的可行性。 展开更多
关键词 ROS 六关节 机器人 运动规划 RRT
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