2T1R印花定位双模式并联机器人机构设计与分析

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作者 王琰 郭飞飞 +3 位作者 梁俊侨 闫刚 张楠 刘伟 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期71-77,共7页

针对目前纺织印花重复叠印次数多时,印花装置重复定位精度不高的问题,提出一种新型的双模式2T1R并联定位机器人机构。通过机构完全解耦的特性设计该机构各部分支链的结构,用螺旋理论求解机构的运动螺旋系以分析机构的自由度,利用闭环矢... 针对目前纺织印花重复叠印次数多时,印花装置重复定位精度不高的问题,提出一种新型的双模式2T1R并联定位机器人机构。通过机构完全解耦的特性设计该机构各部分支链的结构,用螺旋理论求解机构的运动螺旋系以分析机构的自由度,利用闭环矢量法建立机构的运动学逆解方程,用MATLAB求解运动学逆解和正解,对比Adams虚拟样机的运动学仿真结果,验证所建立运动学方程的准确度。利用ANSYS分析机构的承载能力。结果表明,该双模式并联定位机构具有两移动一转动(2T1R)的自由度,可以实现预期的双模式定位运动,且受力时变形量较小。2T1R双模式并联定位机器人具有较好的运动学性能,可以实现精准的平面定位功能,完全解耦的结构特点使得机构的定位精度更高。该定位装置在纺织印花领域具有较好的应用前景。 展开更多

关键词 2T1R 并联机器人机构 完全解耦 运动学逆解

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TriMule机器人并联机构运动学分析与仿真

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作者 江小辉 孙翼飞 +1 位作者 郭维诚 侯春杰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第10期1664-1671,共8页

针对并联机构运动学模型求解困难的问题,以TriMule并联机构为研究对象对其正向运动学与逆向运动学进行了分析与仿真,并通过样机平台的加工工艺参数评价了运动学算法的正确性与稳定性。根据TriMule机器人机构特点,基于矢量法与连杆长度... 针对并联机构运动学模型求解困难的问题,以TriMule并联机构为研究对象对其正向运动学与逆向运动学进行了分析与仿真,并通过样机平台的加工工艺参数评价了运动学算法的正确性与稳定性。根据TriMule机器人机构特点,基于矢量法与连杆长度差迭代法建立机器人并联机构的运动学逆解及正解模型,推导机器人驱动支链长度与动定平台位姿关系;在机器人运动空间中选取样本位姿,应用MATLAB对所建立TriMule机器人并联机构运动学模型进行仿真验证,结果表明运动学模型求解算法正确稳定。最后搭建TriMule机器人搅拌摩擦焊实验平台验证运动学算法控制稳定性。 展开更多

关键词 TriMule机器人 运动学正解 运动学逆解 仿真验证

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基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解 被引量：9

3

作者 陈卓凡 周坤 +1 位作者 秦菲菲 王斌锐 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期293-304,共12页

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行... 针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。 展开更多

关键词 工业机器人 逆运动学求解 目标函数 改进量子粒子群优化算法

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铣削加工机器人旋量建模及几何求逆优化

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作者 赵佳伟 李卫东 +1 位作者 周勇 胡吉全 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第4期66-72,共7页

为了提高机器人在铣削加工应用中的性能,将旋量理论应用于铣削加工机器人的建模中。针对仿真过程中逆解计算太慢的问题,提出了一种改进几何法对求逆过程进行优化。该方法以库卡KR60铣削加工机器人为例,考虑铣削加工位置相对固定,忽略了... 为了提高机器人在铣削加工应用中的性能,将旋量理论应用于铣削加工机器人的建模中。针对仿真过程中逆解计算太慢的问题,提出了一种改进几何法对求逆过程进行优化。该方法以库卡KR60铣削加工机器人为例,考虑铣削加工位置相对固定,忽略了机器人前三个关节引起的逆解变化,从而简化了逆解的求取。仿真结果表明,经过改进后的几何法相对MATLAB软件自带求逆方法能够极大提高运算效率,减少仿真时间。 展开更多

关键词 铣削加工机器人 旋量理论 运动学逆解 几何法

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基于ADAMS的3-RPS型并联机器人位姿的正解与逆解 被引量：20

5

作者 王丹 郭辉 孙志礼 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1185-1187,共3页

以ADAMS软件为基础,给出了一种基于ADAMS的求解3-RPS型并联机器人位姿的正解与逆解方法.先给定机械手的位姿,经过仿真测量得出驱动杆的位移时间曲线,用后处理模块对测量得到的曲线进行处理,得到驱动杆位移样条函数,从而得到逆解.把得到... 以ADAMS软件为基础,给出了一种基于ADAMS的求解3-RPS型并联机器人位姿的正解与逆解方法.先给定机械手的位姿,经过仿真测量得出驱动杆的位移时间曲线,用后处理模块对测量得到的曲线进行处理,得到驱动杆位移样条函数,从而得到逆解.把得到的逆解作为驱动加在驱动杆上进行仿真,得到机械手的位姿,经过仿真测量得出机械手的位移曲线,经过后处理模块对测量得到的曲线进行处理,得到机械手的位姿样条函数,从而得到正解.这种方法不需大量的数学计算和计算机语言编程工作,非常快捷、方便、准确.从分析结果可以看出这种分析方法所得到的解完全可以用到实际中. 展开更多

关键词 并联机器人ADAMS软件 仿真 运动分析 正解 逆解

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MATLAB环境下六自由度焊接机器人运动学逆解及优化 被引量：22

6

作者 王战中 杨长建 +3 位作者 刘超颖 赵赛 杜启鑫 熊蒙 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第7期182-184,共3页

通用工业机器人运动学方程有多组逆解,而机器人系统最终只能选择其中的一组解来驱动机器人进行工作,因此需要对多组逆解进行选择优化后作为机器人的最优解。由于逆解的求解过程非常复杂,因此通过分析焊接机器人的正、逆运动学求解过程,... 通用工业机器人运动学方程有多组逆解,而机器人系统最终只能选择其中的一组解来驱动机器人进行工作,因此需要对多组逆解进行选择优化后作为机器人的最优解。由于逆解的求解过程非常复杂,因此通过分析焊接机器人的正、逆运动学求解过程,提出用MATLAB GUI编程来自动求解机器人的多组逆解,并采用最短行程的原则自动寻找机器人的最优解。与其他方法相比,该方法简单明了,计算速度快。最后给出两组计算实例来验证计算机求解结果的正确性。 展开更多

关键词 焊接机器人 逆运动学 MATLAB 最优解

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6R关节型机器人运动学建模 被引量：15

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作者 王立权 刘秉昊 +2 位作者 吴健荣 韩金华 卢正宇 《智能系统学报》 2010年第2期156-160,共5页

为满足新开发的多机器人实验系统编程需要,研究了6R机器人运动学逆解问题.推导了代数逆解结果,并研究了将其用于实际控制系统时,逆解的漏解、增根和多解问题.与传统方法比较,采用了便于程序模块化的坐标系设置方式,在需要经常更换作业... 为满足新开发的多机器人实验系统编程需要,研究了6R机器人运动学逆解问题.推导了代数逆解结果,并研究了将其用于实际控制系统时,逆解的漏解、增根和多解问题.与传统方法比较,采用了便于程序模块化的坐标系设置方式,在需要经常更换作业工具的多机器人系统中更为适用.推导过程只需2次矩阵逆乘,步骤简单.基于VC++和OpenGL技术编制了系统程序,检验了方法的有效性.以其中一个位姿为例,对比几何方法得出的结果,验证了算法的正确性.研究的结果适用于MOTOMAN-UP6和PUMA560等相似构型的所有机器人. 展开更多

关键词 逆运动学 机器人 代数解法

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三自由度Delta并联机器人运动学分析及工作空间求解 被引量：48

8

作者 梁香宁 牛志刚 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2008年第1期93-96,共4页

通过对三自由度Delta机器人机构的分析,建立了运动学模型。基于动平台与固定平台之间的矢量关系,推导出该机器人的运动学方程,进一步得到位置反解的计算公式;同时给出了正解的数值解法,并结合算例验证了推导的正确性。利用运动学反解方... 通过对三自由度Delta机器人机构的分析,建立了运动学模型。基于动平台与固定平台之间的矢量关系,推导出该机器人的运动学方程,进一步得到位置反解的计算公式;同时给出了正解的数值解法,并结合算例验证了推导的正确性。利用运动学反解方程,提出了一种工作空间的求法。 展开更多

关键词 Delta机器人 运动学 正解 反解 工作空间

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基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法 被引量：6

9

作者 刘志忠 柳洪义 +1 位作者 罗忠 王菲 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期870-874,共5页

串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末... 串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末端姿态的正确性.根据末端位置精度要求控制迭代次数,可以得到任意精度的位置逆解.逆解过程中各关节变量的计算采用腕部无偏置机器人的封闭解,使得程序具有通用性.大量的数据试验表明,该算法可以满足实时控制要求. 展开更多

关键词 机器人 偏置手腕 位置逆解 偏置补偿 迭代算法

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MOTOMAN机器人逆运动学新分析 被引量：27

10

作者 王其军 杜建军 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期451-454,共4页

为解决机器人逆解过程中存在解被丢失、大量矩阵逆乘、多组解的问题,提出了一种新的推导MO-TOMAN机器人逆运动学的方法.在解的推导过程中,采用双变量正切函数避免了解被丢失的可能性,回避了大量的逆矩阵相乘,简化了求解过程,大大减少了... 为解决机器人逆解过程中存在解被丢失、大量矩阵逆乘、多组解的问题,提出了一种新的推导MO-TOMAN机器人逆运动学的方法.在解的推导过程中,采用双变量正切函数避免了解被丢失的可能性,回避了大量的逆矩阵相乘,简化了求解过程,大大减少了计算量,针对有多阻逆解的情况,采用"最短行程"准则,选取一组最接近于当前操作臂的解.研究成果已在深圳市元创兴科技有限公司自主研发的六自由度工业机器人中得到成功应用.实际应用结果表明本文研究的方法是正确的. 展开更多

关键词 六自由度机器人 逆运动学 解析解 最短行程

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一种解析和数值相结合的机器人逆解算法 被引量：12

11

作者 刘达 王田苗 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期727-730,共4页

针对不存在解析逆运动学解的机器人结构,提出一种解析与数值相结合的求解算法.将传统的算法简化为寻找一个合适的目标函数,对一维关节变量进行迭代求解,其余关节变量可以用解析式求得,从而将逆运动学的多变量迭代求解问题简化为一维变... 针对不存在解析逆运动学解的机器人结构,提出一种解析与数值相结合的求解算法.将传统的算法简化为寻找一个合适的目标函数,对一维关节变量进行迭代求解,其余关节变量可以用解析式求得,从而将逆运动学的多变量迭代求解问题简化为一维变量迭代求解.利用该算法对一种不存在解析逆解的5自由度机器人进行解算,耗时不足0.3 ms,计算速度优于传统的算法.这种算法的实时性和准确性满足了机器人实时控制的要求,不需要进行正运动学计算,可以解决大多数关节正交结构的机器人逆运动学问题. 展开更多

关键词 机器人 逆运动学 数值方法

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双足机器人动态步态规划 被引量：6

12

作者 陈磊 张国良 +1 位作者 张维平 敬斌 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第1期267-270,共4页

针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实... 针对目前仿人机器人动态步行在样机上实现较少的情况,将多项式插值方法运用于机器人踝关节轨迹规划,结合已知髋关节运动轨迹,利用几何约束的方法求取膝关节运动轨迹,得到完整步态周期内各关节运动规律,最终实现NAO机器人的动态步行。实验结果证实了基于多项式插值的几何约束规划方法是可行且有效的。 展开更多

关键词 NAO机器人 动态步态规划 零力矩点(ZMP) 逆运动学解算 Zero MOMENT Point(ZMP)

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串联式结构机器人逆运动学的求解分析 被引量：6

13

作者 高威 李莎 黄高荣 《机床与液压》 北大核心 2018年第21期77-80,172,共5页

针对机器人逆运动学的封闭求解和数值求解法,以5自由度串联式机器人HC5R为例,简要阐述了HC5R的传统封闭求解法,详细推导一种基于正运动学的雅克比矩阵迭代数值求解法,最后运用这2种方法分别对HC5R机器人可达空间中的3个目标点T1、T2、T... 针对机器人逆运动学的封闭求解和数值求解法,以5自由度串联式机器人HC5R为例,简要阐述了HC5R的传统封闭求解法,详细推导一种基于正运动学的雅克比矩阵迭代数值求解法,最后运用这2种方法分别对HC5R机器人可达空间中的3个目标点T1、T2、T3进行逆运动学求解。得出结论:数值求解法相对封闭求解更具通用性,但迭代过程运算复杂,需占用较多的计算资源,所以其用时很长,且所求解为唯一解;相比之下,实际工程中都会针对具体结构,采用求解更快速的封闭解法,并且能够求解出所有满足条件的解。 展开更多

关键词 机器人 逆运动学 封闭解 数值解

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袋装物料搬运机器人的运动学逆解 被引量：5

14

作者 李长春 康鹏桂 +1 位作者 彭善飞 滕瑞静 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第2期189-192,共4页

根据机器人D-H方法分析袋装物料搬运机器人的特点,利用坐标变换法和符号法对机器人机构运动学方程进行推导,得到5自由度袋装物料搬运机器人的逆运动学求解的通用公式,为实际的袋装物料搬运机构的位置及速度控制提供了依据。

关键词 袋装物料搬运机器人 运动学分析 运动学逆解

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面向精密调整的6-HTRT并联机器人 被引量：2

15

作者 马立 龚振邦 +2 位作者 程维明 荣伟彬 孙立宁 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期521-524,共4页

为实现光学精密调整,研制出了由交流伺服电机驱动的6-HTRT并联机器人,它具有6个自由度,其结构特点决定了该机器人可以完成高精度定位调整。分析了机器人的位置逆解,并对不同位姿下的工作空间进行了仿真。控制系统采用基于ISA总线的闭环... 为实现光学精密调整,研制出了由交流伺服电机驱动的6-HTRT并联机器人,它具有6个自由度,其结构特点决定了该机器人可以完成高精度定位调整。分析了机器人的位置逆解,并对不同位姿下的工作空间进行了仿真。控制系统采用基于ISA总线的闭环控制方式,测试结果显示:该并联机器人工作空间较大、分辨率高、重复定位精度高,说明机器人结构和控制系统设计的合理性。最后应用此并联机器人成功完成了光学精密装配试验。 展开更多

关键词 并联机器人 位置逆解 工作空间 控制 精密调整

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基于换面法的飞机表面清洗臂逆运动学的几何解 被引量：2

16

作者 金玉阳 高庆吉 +2 位作者 胡丹丹 何鑫 王强 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第3期86-89,共4页

为了精确快速求解5自由度飞机表面清洗臂运动学的位置逆解,在采用D-H法求得正运动学的基础上,采用换面法和数值迭代相结合的方法,解决了大臂在同时具有旋转和平移关节时的运动学耦合问题,得到一组适用于D-H坐标的优化位置逆解;并在Matla... 为了精确快速求解5自由度飞机表面清洗臂运动学的位置逆解,在采用D-H法求得正运动学的基础上,采用换面法和数值迭代相结合的方法,解决了大臂在同时具有旋转和平移关节时的运动学耦合问题,得到一组适用于D-H坐标的优化位置逆解;并在Matlab中通过数值算例对正、逆解进行互验,证明了几何解的正确性。该方法解决了因自由度多而难于求其运动学逆解的问题,为后续的实时控制提供了依据。 展开更多

关键词 串联机器人 逆运动学 几何法 清洗机器人

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基于BP网络的水轮机修复专用机器人运动学逆解分析 被引量：8

17

作者 杨萍 刘晓琴 张淑珍 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第6期36-38,共3页

用ProE软件建立了水轮机修复专用机器人的本体模型,在此基础上,利用Matlab循环程序求出机器人在给定关节变量下的运动学正解,以此作为训练样本,通过逐次训练6输入、6输出、2个隐含层的BP神经网络,得到机器人从工作空间到关节变量空间的... 用ProE软件建立了水轮机修复专用机器人的本体模型,在此基础上,利用Matlab循环程序求出机器人在给定关节变量下的运动学正解,以此作为训练样本,通过逐次训练6输入、6输出、2个隐含层的BP神经网络,得到机器人从工作空间到关节变量空间的非线性映射,从而实现了水轮机修复专用机器人运动学逆解的计算。 展开更多

关键词 水轮机修复专用机器人 运动学逆解 BP神经网络 误差补偿

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机器人逆运动学的数值解法 被引量：5

18

作者 刘连忠 汪一彭 张启先 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期120-125,共6页

介绍了近年来国外采用数值方法求解机器人逆运动学问题的进展情况，重点讨论了ＣＰ路径下的闭环方法（Ｃｌｏｓｅ－ｌｏｏｐｍｅｔｈｏｄ）和冗余自由度机器人的运动学道解问题．

关键词 机器人 逆问题 运动学 数值解 冗余 自由度

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采用APSO-LM-BP神经网络的挖掘机器人运动学逆解研究 被引量：8

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作者 蔡改贫 刘鑫 +1 位作者 罗小燕 罗茜茜 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期706-713,共8页

针对挖掘机器人执行机构的运动学逆解求解难、速度慢的问题,提出一种基于APSO-LM-BP神经网络的逆运动学求解方法。利用自适应粒子群(APSO)算法对BP神经网络中的连接权值以及阈值进行优化,再把BP神经网络训练过程中的梯度下降法用LM算法... 针对挖掘机器人执行机构的运动学逆解求解难、速度慢的问题,提出一种基于APSO-LM-BP神经网络的逆运动学求解方法。利用自适应粒子群(APSO)算法对BP神经网络中的连接权值以及阈值进行优化,再把BP神经网络训练过程中的梯度下降法用LM算法代替,以克服传统BP神经网络的输出误差大,陷入局部极优解的缺陷。仿真结果表明,与传统BP神经网络相比,APSO-LM-BP神经网络输出误差大大降低,训练时间更短,改善了算法的收敛精度和收敛速度,且满足挖掘机器人运动学逆解要求。该方法可以推广至任意自由度串联机器人的逆运动学求解,具有较强的实用性。 展开更多

关键词 运动学逆解 挖掘机器人 APSO-LM-BP神经网络 收敛

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基于遗传算法的类人机器人状态生成器 被引量：2

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作者 王旭阳 吕恬生 +1 位作者 徐兆红 张培艳 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期503-507,512,共6页

基于遗传算法提出了一种用于生成类人机器人原始运动数据的运动状态生成器.在没有任何参考运动数据时,可以通过自由指定各种约束条件来生成稳定且满足要求的机器人运动状态.结合机器人的运动学建模以及位形约束和稳定性约束的数学表达,... 基于遗传算法提出了一种用于生成类人机器人原始运动数据的运动状态生成器.在没有任何参考运动数据时,可以通过自由指定各种约束条件来生成稳定且满足要求的机器人运动状态.结合机器人的运动学建模以及位形约束和稳定性约束的数学表达,给出了合适的适应度函数,将类人机器人复杂的多约束、逆运动学问题转化为相对简单的优化搜索问题.实验结果表明,状态生成器所生成的运动状态可靠性高、稳定性强,具有较高的适应性和灵活性.该方法可用于类人机器人复杂环境下的运动规划与控制研究,也可用于求解其他类似的多约束和逆运动学问题. 展开更多

关键词 状态生成器 逆运动学 多约束 遗传算法 类人机器人

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