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基于强化学习的同心管机器人逆运动学研究
1
作者
刘扬
冯宇
李永强
《高技术通讯》
北大核心
2024年第12期1341-1350,共10页
同心管机器人(CTR)是一种连续体机器人,具有体积小、可伸缩、高曲率的特点,适用于微创医疗领域。然而,由于其运动学模型的复杂性,实施有效的逆运动学控制是一项具有挑战性的任务。本文介绍了其正运动学模型,实现了机器人从控制输入到其...
同心管机器人(CTR)是一种连续体机器人,具有体积小、可伸缩、高曲率的特点,适用于微创医疗领域。然而,由于其运动学模型的复杂性,实施有效的逆运动学控制是一项具有挑战性的任务。本文介绍了其正运动学模型,实现了机器人从控制输入到其笛卡尔位置的映射。提出了一种基于强化学习(RL)的逆运动学控制方法,根据实际驱动系统设计离散的强化学习训练动作,并结合实际的驱动器限位,设计考虑运动安全的训练奖励,采用强化学习异步优势演员-评论家学习策略(A3C)计算出更符合实际应用的机器人控制输入,为CTR的逆运动学控制提供了一种新的方法。设计并搭建了CTR控制平台,验证了所提逆运动学控制方法的有效性和正确性。在对轨迹的追踪实验中,机器人能以平均1.462±0.483 mm的追踪误差对轨迹进行追踪。
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关键词
同心
管机器人
(
ctr
)
运动学
强化学习(RL)
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职称材料
基于粒子群优化方法的同心管连续型机器人运动学算法
被引量：
3
2
作者
谢红
王涛
+3 位作者
沈越锋
汪旭红
何斌
程黎明
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2015年第1期1-7,共7页
针对一种应用于微创手术的同心管连续型机器人运动学算法展开研究,通过几种不同运动学算法比较,在兼顾精度以及计算复杂程度的前提下,选用最小能量法建立其运动学数学模型,并选择利用粒子群优化算法强大的寻优能力对相关能量函数寻求最...
针对一种应用于微创手术的同心管连续型机器人运动学算法展开研究,通过几种不同运动学算法比较,在兼顾精度以及计算复杂程度的前提下,选用最小能量法建立其运动学数学模型,并选择利用粒子群优化算法强大的寻优能力对相关能量函数寻求最优解。建立了从驱动空间参数到关节空间所有参数的映射关系,通过坐标变换和参数拟合,得到同心管连续型机器人从基点到末端点空间姿态的表达式。通过运动学算例和三维模型的运动学仿真获得的运动轨迹进行对比验证,说明了算法模型的可行性和准确性。
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关键词
同心管
连续型
机器人
最小能量法
粒子群优化方法
运动学
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职称材料
连续型同心管机器人正运动学快速求解方法
3
作者
冯子俊
李永强
+2 位作者
冯宇
冯远静
刘扬
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1112-1120,共9页
针对可在受限环境中灵活运动的连续型同心管机器人传统正运动学方法计算时间较长,不利于机器人实时运行的问题,本文提出了基于机器人几何学的同心管机器人正运动学快速求解方法,能够在精度损失有限的情况下,提高正运动学模型的计算效率...
针对可在受限环境中灵活运动的连续型同心管机器人传统正运动学方法计算时间较长,不利于机器人实时运行的问题,本文提出了基于机器人几何学的同心管机器人正运动学快速求解方法,能够在精度损失有限的情况下,提高正运动学模型的计算效率.先根据Cosserat杆模型对同心管机器人进行建模,再利用李代数理论建立了机器人空间位置和曲率的关系式,并结合提出的正运动学方法,对机器人进行了基于逆运动学的开环控制实验.最后通过3管机器人的仿真和实物实验验证了本文所提方法的快速性和有效性.
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关键词
同心
管机器人
运动学分析
机器人
几何学
Kinect视觉传感器
机器人
建模
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职称材料
题名
基于强化学习的同心管机器人逆运动学研究
1
作者
刘扬
冯宇
李永强
机构
浙江工业大学信息工程学院
出处
《高技术通讯》
北大核心
2024年第12期1341-1350,共10页
基金
国家自然科学基金(61973276)资助项目。
文摘
同心管机器人(CTR)是一种连续体机器人,具有体积小、可伸缩、高曲率的特点,适用于微创医疗领域。然而,由于其运动学模型的复杂性,实施有效的逆运动学控制是一项具有挑战性的任务。本文介绍了其正运动学模型,实现了机器人从控制输入到其笛卡尔位置的映射。提出了一种基于强化学习(RL)的逆运动学控制方法,根据实际驱动系统设计离散的强化学习训练动作,并结合实际的驱动器限位,设计考虑运动安全的训练奖励,采用强化学习异步优势演员-评论家学习策略(A3C)计算出更符合实际应用的机器人控制输入,为CTR的逆运动学控制提供了一种新的方法。设计并搭建了CTR控制平台,验证了所提逆运动学控制方法的有效性和正确性。在对轨迹的追踪实验中,机器人能以平均1.462±0.483 mm的追踪误差对轨迹进行追踪。
关键词
同心
管机器人
(
ctr
)
运动学
强化学习(RL)
Keywords
concentric tube robot(
ctr
)
kinematics
reinforcement learning(RL)
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于粒子群优化方法的同心管连续型机器人运动学算法
被引量：
3
2
作者
谢红
王涛
沈越锋
汪旭红
何斌
程黎明
机构
同济大学机械与能源工程学院
同济大学电子与信息工程学院
同济大学附属同济医院
出处
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2015年第1期1-7,共7页
基金
上海市科委科技攻关重点项目(11JC1412100)资助
文摘
针对一种应用于微创手术的同心管连续型机器人运动学算法展开研究,通过几种不同运动学算法比较,在兼顾精度以及计算复杂程度的前提下,选用最小能量法建立其运动学数学模型,并选择利用粒子群优化算法强大的寻优能力对相关能量函数寻求最优解。建立了从驱动空间参数到关节空间所有参数的映射关系,通过坐标变换和参数拟合,得到同心管连续型机器人从基点到末端点空间姿态的表达式。通过运动学算例和三维模型的运动学仿真获得的运动轨迹进行对比验证,说明了算法模型的可行性和准确性。
关键词
同心管
连续型
机器人
最小能量法
粒子群优化方法
运动学
Keywords
algorithms
bending(deformation)
computational complexity
computer simulation
computer software
concentric tube
conformal mapping
continuous robot
flowcharting
functions
iterative methods
kinematics
mathematical models
MATLAB
matrix algebra
mechanisms
minimum energy algorithms
particle swarm optimization(PSO)
robots
schematic diagrams
surgery
three dimensional
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
连续型同心管机器人正运动学快速求解方法
3
作者
冯子俊
李永强
冯宇
冯远静
刘扬
机构
浙江工业大学信息工程学院
出处
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1112-1120,共9页
基金
国家自然科学基金项目(61976190,62073294)
浙江省自然科学基金重点项目(LZ21F030003)
浙江省科技计划重点研发项目(2020C03070)资助。
文摘
针对可在受限环境中灵活运动的连续型同心管机器人传统正运动学方法计算时间较长,不利于机器人实时运行的问题,本文提出了基于机器人几何学的同心管机器人正运动学快速求解方法,能够在精度损失有限的情况下,提高正运动学模型的计算效率.先根据Cosserat杆模型对同心管机器人进行建模,再利用李代数理论建立了机器人空间位置和曲率的关系式,并结合提出的正运动学方法,对机器人进行了基于逆运动学的开环控制实验.最后通过3管机器人的仿真和实物实验验证了本文所提方法的快速性和有效性.
关键词
同心
管机器人
运动学分析
机器人
几何学
Kinect视觉传感器
机器人
建模
Keywords
concentric tube robot
kinematic analysis
robot geometry
Kinect vision sensor
robot modeling
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
R318.6 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于强化学习的同心管机器人逆运动学研究
刘扬
冯宇
李永强
《高技术通讯》
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
基于粒子群优化方法的同心管连续型机器人运动学算法
谢红
王涛
沈越锋
汪旭红
何斌
程黎明
《机械科学与技术》
CSCD
北大核心
2015
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
连续型同心管机器人正运动学快速求解方法
冯子俊
李永强
冯宇
冯远静
刘扬
《控制理论与应用》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
在线阅读
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职称材料
已选择
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