固定基座和移動(dòng)平臺機(jī)械臂統(tǒng)一智能規(guī)劃控制

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和生活服務(wù)之中。冗余度機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制的研究是機(jī)器人技術(shù)中的一個(gè)重要研究方向。機(jī)器臂是一個(gè)末端能動(dòng)機(jī)械裝置，有著廣泛的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用背景。而冗余度機(jī)器臂因?yàn)閾碛卸嘤嗟淖杂啥龋鋼碛懈蟮牟僮骺臻g，并且能滿足更多的約束。 本項(xiàng)目從實(shí)時(shí)控制冗余度機(jī)器臂的角度出發(fā)，開展了對固定基座和移動(dòng)平臺機(jī)械臂的統(tǒng)一規(guī)劃控制的開發(fā)和研究?？傮w而言，本項(xiàng)目建立了以零化神經(jīng)動(dòng)力學(xué)/零化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和二次規(guī)劃為基礎(chǔ)的機(jī)械臂統(tǒng)一規(guī)劃控制方法。首先，利用零化神經(jīng)動(dòng)力學(xué)方法得出一些任務(wù)的具體描述，如重復(fù)運(yùn)動(dòng)、誤差反饋或不同層等效等。其次，對不同類型的冗余度機(jī)械臂的各種不同層的冗余度解析方案統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為二次型優(yōu)化問題。接著，利用數(shù)值算法來實(shí)時(shí)求解該二次型優(yōu)化問題。最后，將求解結(jié)果施用于實(shí)際的固定基座和移動(dòng)平臺冗余度機(jī)械臂的規(guī)劃控制。此外，本項(xiàng)目也開發(fā)了相應(yīng)算法，開展了計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用實(shí)踐。 項(xiàng)目執(zhí)行的四年期間，我們有序地進(jìn)行了冗余度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制問題的研究。其中我們在固定基座串聯(lián)機(jī)械臂、并聯(lián)機(jī)械臂以及移動(dòng)平臺機(jī)械臂智能規(guī)劃控制等多方面開展了深入細(xì)致、積極有效的科學(xué)研究工作，包含機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制、障礙躲避、關(guān)節(jié)極限、抗噪聲擾動(dòng)和重復(fù)運(yùn)動(dòng)多任務(wù)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等多個(gè)方面。不僅如此，我們也在與本項(xiàng)目主要研究內(nèi)容密切相關(guān)的零化動(dòng)力學(xué)方面開展了深入的擴(kuò)展研究。這四年以來，我們?nèi)〉昧藘?yōu)異的研究成果：共有143篇論文成果發(fā)表在國際/國內(nèi)學(xué)術(shù)期刊或會議上，發(fā)表專著/書章6本，獲得授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)，軟件著作權(quán)3項(xiàng)。 本項(xiàng)目建立的統(tǒng)一智能規(guī)劃控制的研究結(jié)果在計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)物實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用實(shí)踐等多個(gè)方面都有著廣泛的應(yīng)用前景。其能夠?yàn)榭蒲腥藛T與工程應(yīng)用者提供強(qiáng)有力的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，也促進(jìn)了冗余度機(jī)械臂的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高了冗余度機(jī)械臂的應(yīng)用水平，具有較大的社會效益。

隨著新技術(shù)革命的興起，機(jī)器人技術(shù)越來越廣泛地被應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和生活服務(wù)中。縱觀冗余度機(jī)械臂的研究，對固定基座機(jī)械臂的研究較多，而對移動(dòng)平臺機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制的研究則相對少。本項(xiàng)目從實(shí)時(shí)控制冗余度機(jī)器臂的角度出發(fā)，擬提出、研究和開發(fā)固定基座和移動(dòng)平臺機(jī)械臂的統(tǒng)一智能規(guī)劃控制?；谏暾堈呒皥F(tuán)隊(duì)之前的工作基礎(chǔ)/成果，本項(xiàng)目將對冗余度機(jī)械臂開展如下兩方面的研究：1）固定基座機(jī)械臂尚未深入開展的加速度層和力矩層的統(tǒng)一智能規(guī)劃控制；2）移動(dòng)平臺機(jī)械臂各層的統(tǒng)一智能協(xié)調(diào)型規(guī)劃控制。通過對傳統(tǒng)的基于偽逆的冗余度解析方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析和對比，嘗試提出一個(gè)基于二次型優(yōu)化的統(tǒng)一智能規(guī)劃控制理論，其將各種目標(biāo)函數(shù)統(tǒng)一為一個(gè)二次型優(yōu)化目標(biāo)并以等式和不等式約束表述機(jī)械臂末端期望軌跡和物理環(huán)境約束。同時(shí)，開發(fā)在線求解器快速求解該二次型優(yōu)化問題。本項(xiàng)目研究將提升和統(tǒng)一現(xiàn)有工作，有助冗余度機(jī)械臂的工業(yè)應(yīng)用和生活服務(wù)。

混凝土基座使用中會出現(xiàn)風(fēng)化、嚴(yán)重裂損、不密實(shí)等現(xiàn)象，這樣會導(dǎo)致固定錨栓松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)件震動(dòng)加劇，影響機(jī)件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

中文名稱

移動(dòng)式平臺

英文名稱

mobile unit;mobile platform

定　　義

能重復(fù)實(shí)現(xiàn)就位、起浮、移航等操作以改變作業(yè)地點(diǎn)的平臺。

應(yīng)用學(xué)科

船舶工程（一級學(xué)科），海洋油氣開發(fā)工程設(shè)施與設(shè)備（二級學(xué)科）