768 QTZ40塔式起重機(jī)總體及平衡臂設(shè)計(jì)（有cad圖+文獻(xiàn)翻譯）
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機(jī)器人通過完成編程任務(wù)來提高技能
王琴
錢俊
王春香
楊如青
上海交通大學(xué)機(jī)器人研究所
中國(guó)上海2000030
摘要：機(jī)器人方面的示范（PBD）的任務(wù)中，對(duì)象需要系統(tǒng)與環(huán)境的接觸是基于控制技能模型的建立。技能描述為三方面，接觸狀態(tài)分類器，接觸狀態(tài)序列的獲取與控制存在于國(guó)家之間。分類器是發(fā)展與支持向量機(jī)的力感。狀態(tài)序列是由事件觸發(fā)從實(shí)證的力量獲得的信號(hào)。
速度命令的過渡是通過線性化方法實(shí)現(xiàn)。PBD系統(tǒng)是成功的~建造開放式機(jī)器人控制器。
0 前言
機(jī)器人已經(jīng)成功應(yīng)用在制造業(yè)，那里有著結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)，完成的任務(wù)是簡(jiǎn)單的和相對(duì)重復(fù)的，但是傳統(tǒng)的位置教學(xué)和回放編程方法對(duì)于有特殊要求的用戶，尤其是對(duì)于再完成復(fù)雜任務(wù)的用戶，此外，這些項(xiàng)目基于精準(zhǔn)的位置，如果出現(xiàn)位置不確定性，往往會(huì)失敗，所有這些機(jī)器人的服務(wù)從小方面開始推廣，為了解決這個(gè)問題，研究人員提出了通過展示編程來克服。這個(gè)想法是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)編程優(yōu)化人們的現(xiàn)實(shí)生活。它通過建模，利用簡(jiǎn)單的界面之間的區(qū)別，避免了復(fù)雜的編程，目前，實(shí)現(xiàn)它，是基于機(jī)器人的視覺加工，然而該方法有一定的局限性，在這個(gè)過程中接觸工件和工作環(huán)境需配合完成，因?yàn)榻佑|狀態(tài)不能明確確定機(jī)器人的視覺，因?yàn)闉趼送瓿傻目诮橇Φ姆奖愀械娜蝿?wù)，所以我們開發(fā)的PBD是去完成力在接觸狀態(tài)的任務(wù)。力信號(hào)利用的是機(jī)器人兼容的功能，這篇文章的目的不是達(dá)到兼容，而是，基于里信號(hào)最后實(shí)現(xiàn)PBD，最后實(shí)現(xiàn)從完成特定技能向普通能的轉(zhuǎn)換。
1接觸狀態(tài)下技能模型的任務(wù)
大多數(shù)處理在接觸狀態(tài)可以被描述為一個(gè)序列的離散聯(lián)系。如果該機(jī)器人知道的序列處理,轉(zhuǎn)換是可解決的，根據(jù)目前的狀態(tài)。經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換, 機(jī)器人可以完成這項(xiàng)工作。圖1是控制技能模型為任務(wù)在接觸狀態(tài)。如果低頻傳感器變化超出一個(gè)固定值,這意味著接觸狀態(tài)
已經(jīng)改變了。事件觸發(fā)設(shè)置的狀態(tài)分類工作，它的狀態(tài)序列表列出了過渡的機(jī)人要根據(jù)本接觸狀態(tài)。
在轉(zhuǎn)動(dòng)過渡控制器提供英譯命令，該命令將被執(zhí)行的機(jī)器人控制器。整個(gè)技能可以說是在三個(gè)步驟：建立接觸狀態(tài)分類，獲得序列聯(lián)系狀態(tài)和控制狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。對(duì)賦予機(jī)器人用這個(gè)技能，我們必須先說明接觸狀態(tài)和狀態(tài)序列.
在描述兩個(gè)物體的接觸狀態(tài)，我們需要說明它們之間的確切位置和態(tài)度。我們需要的是，他們是如何相互聯(lián)系的定性描述。每個(gè)幾何對(duì)象由三部分組成：點(diǎn)線面，我們就可以描述接觸狀態(tài)。
我們把這種接觸盯著元素描述為接觸形式（ECF）。圖2示出兩個(gè)序列時(shí)發(fā)生了一個(gè)人放置一個(gè)瓶子在桌子上，我們可以這樣描述序列為{，3個(gè)頂點(diǎn)0.4;面，4?'C，S}和{Vertex_＆S：Edge_AB的，S序列b;FaceABC，S}。
2學(xué)習(xí)技術(shù)
2.1元素接觸形式標(biāo)識(shí)符
對(duì)于圖中所示工件。2，保持機(jī)器人手臂，用手直接接觸的環(huán)境，在不同的環(huán)境及自然保育基金,為每個(gè)環(huán)境及自然保育基金，旋轉(zhuǎn)力的木材和記錄信號(hào)。通過分析傳感器的數(shù)我們發(fā)現(xiàn)，力和力矩向量組每個(gè)環(huán)境及自然保育基金形成一個(gè)圓錐體，每一個(gè)不同的環(huán)境及自然保育基金有不同的力和力矩分配。相同的結(jié)論，可以用于其它形狀中的對(duì)象。圖3和圖4展示出的二維4個(gè)頂點(diǎn)和邊的接觸受力分布預(yù)測(cè)環(huán)境及自然保育基金。
由于不同的環(huán)境及自然保育金有不同的動(dòng)力分配，機(jī)器人可以識(shí)別死亡環(huán)境及自然保育基金力信號(hào)。我們利用的支持矢量蟑螂常開/常閉（SVM）建立一個(gè)狀態(tài)標(biāo)識(shí)，SVM是一個(gè)新的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)方法。古典的統(tǒng)計(jì)探索?足夠數(shù)量趨于無(wú)窮大時(shí)的漸近理論，而SVM尋求最佳的解決方案現(xiàn)有的的信息，SVM可以解決的問題，當(dāng)?shù)叵拗粕窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法避免的，并得到全局最優(yōu)解。非線性SVM分類器兩個(gè)ECFs的描述如 。
上述表達(dá)式一二值的標(biāo)識(shí)符。因?yàn)槲覀冇袃煞N以上的接觸狀態(tài)實(shí)驗(yàn)，我們需要一個(gè)多值的標(biāo)識(shí)符。一個(gè)多值標(biāo)識(shí)符可以由“其他”方法獲得， 這使得用多個(gè)標(biāo)識(shí)符和每個(gè)區(qū)分樣本的手段屬于一個(gè)ECF或其他。n種ECF需要n標(biāo)識(shí)符。由于分類的依據(jù)是力的方向和與大小沒有關(guān)系. 力數(shù)據(jù)必須歸一化. 因此數(shù)據(jù)歸一化力F = { F.。英尺，F(xiàn)Z，先生，我，和BT。}ECF = { 1.2，”}，AR（n是種ECF數(shù)）構(gòu)成訓(xùn)練樣本對(duì)。關(guān)鍵要獲得一個(gè)標(biāo)識(shí)符的細(xì)化數(shù)據(jù)支持向量和拉格朗日乘數(shù).SMO算法，絞車迄今被認(rèn)為是最好的本文應(yīng)用解決方案.
2.2獲取聯(lián)系人的狀態(tài)序列
從人的示范讓接觸狀態(tài)序列，機(jī)器人必須提取序列的一系列的時(shí)間變化在示范力數(shù)據(jù)收集。因?yàn)闋顟B(tài)變化的原因在力信號(hào)相應(yīng)的變化，我們使用事件~更大，使分類器識(shí)別的當(dāng)前狀態(tài)。以這種方式我們可以從力數(shù)據(jù)達(dá)到一個(gè)序列。事件觸發(fā)器基于力信號(hào)的變化建立了。
如果改變超支設(shè)定的閾值，事件觸發(fā)發(fā)送一個(gè)消息給分類器。如果閾值設(shè)置得太高，有可能錯(cuò)過改變，而如果太低，有可能錯(cuò)誤地解釋動(dòng)態(tài)變化的效果的接觸將導(dǎo)致的損失效率。我們可以根據(jù)得到一個(gè)合適的閾值實(shí)驗(yàn)。圖5是記錄的力信號(hào)的塑料瓶的時(shí)候放在桌子上。圖6是一個(gè)序列的ECF實(shí)現(xiàn)由機(jī)器人。在環(huán)境有很大的干擾和它在一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)檠菔居扇祟惖乃闹腿说囊蛩氐难芯勘砻髂侨说姆瓷鋭?dòng)作和肢體運(yùn)動(dòng)的帶寬是在10赫茲，我們使用低通濾波器來處理力信號(hào)。圖顯示的順序，機(jī)器人終于得到了它是一致的狀態(tài)序列論證
2.3狀態(tài)轉(zhuǎn)換的技巧
既然我們已經(jīng)對(duì)ECF序列，下一步是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，根據(jù)執(zhí)行任務(wù)序列。在本文中，速度的方向控制和力中斷用于過渡控制。這意味著機(jī)器人沿著既定的方向和停止時(shí)的受力變化
翻轉(zhuǎn)極限。此方法是獨(dú)立的確切位置它能適應(yīng)環(huán)境的不確定性。推導(dǎo)速度如下.
在演示中我們可以得到相對(duì)位移各坐標(biāo)軸方向。因?yàn)槭诸澱?，曲線不光滑。為了避免不必要的顫振，用線性化方法實(shí)現(xiàn)的方向的速度。首先，我們描述的兩個(gè)相鄰的時(shí)間觸發(fā)事件為T ~和TT。]。然后這兩個(gè)位移描述可以被描述為。分類器的T ~寧模塊應(yīng)用層可以給列車命令。然后命令處理器集合分類器列車。它的函數(shù)原型stroctsv ~ svmtralnlng（~ lassecf，veetorf，classifiername，claparameter）
在classecf是ECF型，vectorf六矢量力，個(gè)體量詞名稱分類名稱，claparameteris參數(shù)描述分類模式的CH為“人”和structsv是一個(gè)結(jié)構(gòu)描述的~支持向量和拉格朗日，為改變態(tài)度讓，”可旋轉(zhuǎn)三軸則相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位移，4P角度。我們可以通過一些上面提到的方式得到轉(zhuǎn)動(dòng)方向。
使用我們上面討論的方法，我們可以實(shí)現(xiàn)元素~游泳的演示程序。但它要求的過程的初始接觸形成作為ininal相同在示范接觸形成。它不能應(yīng)用于任務(wù)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。為了解決這個(gè)問題，我們必須證明posaible初始接觸形成的序列機(jī)器人。這樣的機(jī)器人將能夠選擇一個(gè)合適的對(duì)于每個(gè)初始接觸形成序列。序列存儲(chǔ)在計(jì)劃表。在確定的初始狀態(tài)下的機(jī)得到正確的序列，通過查表。
我們添加了兩個(gè)自由度的機(jī)器人用六自由度塞阿拉機(jī)器人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，該機(jī)器人的涂油機(jī)基于Windows NT的實(shí)時(shí)擴(kuò)展環(huán)境結(jié)束RTX。DSP運(yùn)動(dòng)控制卡用于庫(kù)服務(wù)器控制。的
軟件是建立在模塊化結(jié)構(gòu)使軟件具有良好的開放性和可擴(kuò)展性。
圖7是PBD系統(tǒng)模型。有三個(gè)層次：硬件層，實(shí)時(shí)控制層端用戶應(yīng)用層。應(yīng)用在WinNT和實(shí)時(shí)控制的開發(fā)在RTX。他們交換信息的過程通信對(duì)象。命令處理器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的模房灰層根據(jù)信號(hào)通信接口。系統(tǒng)程序采用VisualC + +。乘數(shù)。
教學(xué)模塊的序列在應(yīng)用程序?qū)涌梢砸粋€(gè)命令來設(shè)置增益序列模塊工作。這activa——測(cè)試工程師國(guó)家分類器也。這個(gè)函數(shù)原型的分類器是classECF svmClassify(vectorF,claasifierName,claParameter)
該分類器的輸出傳送到ECF序列模塊和羅恩生成序列表。這個(gè)信息—T /可通過通信用戶應(yīng)用程序顯示。
工作運(yùn)行?？缮a(chǎn)啟動(dòng)和停止一個(gè)任務(wù)的命令。當(dāng)這個(gè)過程開始，命令處理模塊集的分類器識(shí)別/ T / ~ L狀態(tài)。
接觸狀態(tài)的序列表可以決定未來的狀態(tài)和其相應(yīng)的轉(zhuǎn)換速度。過渡的控制器發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，機(jī)器人可以移動(dòng)沿規(guī)定的方向。同時(shí)在U /傷害檢查力信號(hào)的變化，如果力的變化超過設(shè)定限制觸發(fā)發(fā)送一個(gè)消息來停止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和集分類器的再分類。上述過程重復(fù)直到分類器的輸出，在序列的最后狀態(tài)最后，速度序列表返回一零和任務(wù)完成。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果
在圖2所示的塑料瓶，我們首先{雨的狀態(tài) 分類器的W /釷各種ECF序列，然后證明
把桌上的瓶子可能的初始狀態(tài)平穩(wěn)。最后我們?cè)O(shè)置的機(jī)器人在不同的初始狀態(tài)，讓機(jī)器人
開始工作。保證安全的機(jī)器人將停止在個(gè)案工作信號(hào)超出限值。在開始的幾實(shí)驗(yàn)對(duì)象被困在桌面和實(shí)驗(yàn)~ F。這是由于不正確的~ EI因?yàn)槲覀儑?guó)家 USC的靜態(tài)力數(shù)據(jù)TRA /寧分類器但的任務(wù)是在一個(gè)執(zhí)行最后從環(huán)境的l由高摩擦。因此，分類器訓(xùn)練使用滑動(dòng)瓶收集的數(shù)據(jù)董桌。AFL ~覺得任務(wù)能夠順利在不同的初始/ Al的態(tài)度和立場(chǎng)完成。圖8是在端部執(zhí)行器的機(jī)器人的位置和姿態(tài)的WBAN成功地運(yùn)行瓦序列~，C描述圖與這技巧的過程模式，使機(jī)器人能夠適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化服務(wù)貿(mào)易的環(huán)境。
5結(jié)論
（1）基于接觸狀態(tài)的任務(wù)的控制技能模型，PBD系統(tǒng)開發(fā)的機(jī)器人。本：?jiǎn)柕慕佑|狀態(tài)描述為一個(gè)序列的離散的接觸狀態(tài)。首先，ECF介紹狀態(tài)然后技能模型提出了。技巧三個(gè)方面進(jìn)行了闡述：接觸狀態(tài)分類器，對(duì)序列的接觸狀態(tài)的獲取和控制狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。
（2）的分類與支持向量機(jī)的開發(fā)—利用力SE ~ E.狀態(tài)序列的中國(guó)是從由事件觸發(fā)的示范力信號(hào)。的過渡速度命令是通過線性化方法。
（3）的PBD系統(tǒng)是利用機(jī)器人控制成功的建立—具有開放的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該方法不僅可以提供一個(gè)簡(jiǎn)單的編程方法也適應(yīng)環(huán)境的不確定性，由于系統(tǒng)是基于SK / FI模型和位置信息的獨(dú)立性。它增加了程序的可靠性。因此，這種技術(shù)可以推廣服務(wù)和工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用。
參考
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3 王ciaua ~鎂是一cammtly RR ..×R ~ RCH所robori ~教授。，禁止~美元AEI交通0univ ~泰，下巴~ h×R ~ seamh興趣包括IA ~茶—以桑~ ~，~ 1機(jī)器人和appliga ~教授。TCH
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