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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電機工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/55255
標題: 基於雙四元數之B樣條曲線運動規劃方法
Dual Quaternion Based Motion Planning via B-Spline Approach
作者: Cheng-Chang Ho
何政昌
指導教授: 張帆人
關鍵字: 軌跡規劃,運動規劃器,四元數,雙四元數,B樣條曲線,雙臂機器人,
Trajectory planning,Motion planner,Quaternion,Dual quaternion,B-spline curve,Dual arm robot,
出版年 : 2015
學位: 博士
摘要: 擬人化已成為新一代機器人必備的條件,擬人化的範圍不再只是外型的模仿,更著重在於機器人行為擬人化的程度。而運動規劃方法的好壞,決定了機器人的行為與人類行為是否相似的關鍵。因此本篇論文提出了一個基於雙四元數的運動規劃器,導入了四元數指數和對數映射的方式去進行空間轉換,在三維的歐基里德空間中來描述末端效應器的姿態,並透過三階分段型B-樣條曲線的方法,同時針對末端效應器的位置與姿態進行軌跡曲線規劃,以達成平滑的目標。另外,在軌跡追蹤層面,建立了一個以雙四元數為基礎的追蹤控制架構,此架構採用模糊 PID控制器為主體,透過建立模糊規則庫的方式,來對PID參數進行動態調整,有效地處理複雜的動態軌跡追蹤控制的問題。最後實現在所設計的3D雙臂機器人(DAR-I)上,並利用兩組倒茶動作的模擬實驗,來驗證曲線的平滑性以及位置與姿態的相互配合度。並與其他軌跡規劃方法進行比較,皆得到不錯的效果。
The inclusion of anthropomorphic features in robots has become so commonplace that robots are now expected to behave like human beings. This study presents a motion planner based on dual quaternion with the import of exponential and logarithmic maps of the quaternion for space conversion in order to describe the attitude of the end-effector in a three-dimensional Euclidean space. Trajectory curves are planned for the position and attitude of the end-effector using the segmental cubic B-spline approach in order to provide unified treatment of smoothed trajectories of position as well as attitude. For trajectory tracking, we developed a dual-quaternion-based tracking control architecture based on a fuzzy PID controller. The PID parameters are dynamically adjustable using a fuzzy rule database, which was designed to handle complex trajectory tracking control problems. Finally, the proposed method was applied to a self-designed dual arm robot-I (DAR-I) through two tea-pouring experiments to evaluate the effects of treating of position and attitude in a unified manner. Our simulation results demonstrated better performance compared with those of other methods.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/55255
全文授權: 有償授權
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