Delta并联机器人运动学性能分析与结构参数优化

Delta并联机器人具有速度快、结构简单、承载力强等优点,在钵苗移栽、产品分拣与包装中应用广泛。针对目前Delta并联机器人各结构参数对运动学性能的影响及系统性结构参数优化设计缺乏完整理论体系的问题,本文分析可达工作空间雅可比矩阵条件数分布规律、结构参数约束关系、运动学性能随结构参数的变化规律及相关性,获得条件数分布特性和失真约束条件,在此基础上得出动静平台半径差和主动臂长度增加和从动杆长度减小能够使得机构性能较优。给定设计工作空间,对原结构进行参数优化设计,通过建立包络惩罚函数,采用多元非线性拟合与线性加权组合法得到运动学性能评价函数,结合条件数分布特性和失真约束条件建立优化模型,利用遗传算法进行优化。相较于优化前,优化后可达工作空间体积减小14.26%,设计工作空间的全局条件数均值和全局条件数标准差分别减小31.20%和11.78%,且设计工作空间各截面条件数分布规律验证了条件数分布特性的可靠性。

Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究

以Delta并联机器人为研究对象,用三维设计软件Pro/E建立其样机模型,通过简化Delta并联机器人机构模型,用D-H矩阵法建立其运动学方程,得出正、逆解,给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划,用Matlab软件计算出各支链的驱动臂张角,将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据。

基于几何法Delta并联机器人运动学分析

为避免解析法求解与数值法求解所具有的缺点,根据平行四边形结构的运动特性,简化了Delta并联机器人结构模型,并建立了3个惯性坐标系,将3个不同位置支链转换至相同状态下进行分析,采用几何法构造出机构位置正解与逆解的低阶方程组。根据刚性杆两端点运动速度在沿杆件方向分速度相同原理,构造了机构驱动输入与末端执行器输出的速度映射矩阵(速度雅克比矩阵)。运用Matlab软件进行编程,并通过实例验证了本机构位置正逆解算法的正确性。

基于Delta并联机器人的禽蛋智能捡拾试验

针对当前禽蛋加工生产线中分段处置过程工序多、生产线长、累计破损率大、设备成本高等问题,采用一种基于机器视觉的Delta并联机器人,实现在生产线上将合格禽蛋捡拾到标准蛋盘并按照一定的顺序逐层整齐摆放的高速智能捡拾。通过基于视觉的动态禽蛋个体进行定位,确定不同搬运路径的智能轨迹规划,对实现智能捡拾的机器人控制程序进行设计并对禽蛋智能捡拾进行测试。结果表明,采用基于视觉的Delta并联机器人可以实现禽蛋智能捡拾和装盘工作目标,机器人运行速度达1 250 mm/s,捡拾效率为0.414 2~0.447 8枚/s,漏捡率小于3.33%。

Delta机器人期望工作空间求解算法研究

针对并联机器人工作空间存在一些病态的不连续空间,提出来了一种Delta机器人期望工作空间的求解算法。首先,由Delta机器人运动学出发,给出了机器人实际工作空间的表达式,并将工作空间分成上下界进行求解;然后,通过将给定形状的规则期望工作空间的上下界与机器人实际工作空间的上下界进行比较,从而得到期望工作空间;最后,在Matlab软件上对算法进行了验证。所提出的算法可适合于不同形状期望工作空间的求解,并且较几何分析法更简便、更易于编程实现。

改进Delta并联机构运动可靠性分析

运动精度是评价机构质量的重要考核指标。以往并联机构运动精度分析中,往往不考虑输入误差的随机性,造成评价结果不准确。首先应用齐次坐标变换,推导了改进Delta并联机构的位置反解公式。基于位置反解和一阶泰勒展开,建立了包含机构尺寸误差、转动副间隙误差和驱动误差的机构位置误差计算模型。利用该误差模型,考虑各个原始输入误差的随机性,推导了机构运动可靠性数学模型,给出了评价机构运动可靠性高低的量度和计算方法。运动可靠性是机构运动精度高低的更本质的衡量指标。运动可靠性分析是机构优化设计和误差补偿的基础。

Delta并联机构精度标定方法研究

以Delta并联机构为对象,研究一类合平行四边形支链的3自由度并联机构误差建模技术,所建模型可有效分离出影响末端姿态误差的几何误差源。在此基础上提出一种精度标定方法,该方法利用并联机构操作空间与关节空间非线性映射的性质,仅需检测末端沿z向的位置误差、以及在初始位形下的姿态误差便可识别出几何参数,并可通过修改系统输入实现末端位置误差补偿。给出算例以验证该方法的有效性。

基于能量指标的DELTA并联机器人拾放轨迹参数优化及验证

为了减少DELTA机器人高速工作时的能耗,对该机器人拾放轨迹的优化问题进行了研究。基于Lamé,Clothoid,分段多项式解决Adept Cycle轨迹的直角过渡问题,实现对轨迹的三维形状规划;基于Bang-bang,7次多项式与6次多项式解决轨迹插补点位置、速度、加速度的设计,实现对轨迹的一维位移与速度的规划。仿真通过DELTA机器人的运动学与动力学模型,求解映射到驱动关节上的速度与力矩分量,并参考电机输入电能与机器人机械能耗两种能耗指标对9种轨迹进行几何参数优化。在计算能耗的过程中考虑电机再生能量的问题,对现有的能耗计算方式进行了改进。在已搭载DELTA的平台上进行测试,验证仿真结果,找出具有最低能耗的轨迹。经过比较发现9种轨迹中,Bang-bang运动规律的分段多项式曲线为最优轨迹,且具有空间与时间可重复性。

基于ANSYS的Delta并联机器人主动臂静力学和模态分析

利用Solid Works软件建立Delta并联机器人三维模型,将Solid Works三维设计软件中建立的模型导入ANSYS中,结合实际工况对Delta并联机器人主动臂进行静力学分析和模态分析。得到主动臂在极限工况下的变形量和固有频率及对应的1到5阶模态振型。为进一步优化改进Delta并联机器人主动臂的结构提供理论依据。

基于Delta并联机器人的传送带动态跟踪

Delta并联机器人是最典型的空间三自由度移动的并联机构,其在3C电子产品行业、食品包装行业、生物制药行业均得到了广泛的应用。主要以Delta并联机器人为研究对象,通过视觉系统定位物体的位姿,再结合传送带编码器的位置反馈信息,计算出物体在机器人坐标系下面的实时位姿。实验结果表明,机器人在位置模式下,通过改进后的PID算法,能预测传送带上物体的位姿,并实时调整自身移动速度和末端位姿来跟踪传送带上的物体,最终实现对目标的动态跟踪抓取。

直线型DELTA并联机器人控制研究

针对一种直线型DELTA并联机器人,研究了其模型构建与运动控制方法。介绍了一种直线型DELTA并联机器人的基本结构。根据其基本结构建立了完整的模型示意图,利用几何约束关系得到其运动学模型。在Matlab中求得运动学正、逆解,并利用M语言编写三维动态仿真程序来验证结构设计及对其运动学分析的有效性。利用C++语言将运动学函数封装成动态链接库文件供控制程序调用,采用Qt设计控制程序成功实现规划轨迹控制。仿真及实验结果验证了建立的直线型DELTA并联机器人模型的合理性及控制程序设计的有效性。

3自由度Delta型并联机器人控制系统设计

针对康尼公司设计的3自由度Delta型并联机器人机械本体样机,提出了一种基于PC机和运动控制卡的控制系统设计方案;在Windows操作系统下,基于PCI1040运动控制卡和Visual C++6.0软件,开发了3自由度Delta型并联机器人控制系统平台。通过编写实验程序对机器人进行了试运行,实验结果证实了该控制系统满足稳定性、准确性和简单易操作要求。

3自由度高速Delta机器人控制系统设计

基于自行设计的3自由度Delta机器人,设计一种基于上位PC机和运动控制器的控制系统。采用Windows操作系统,利用Indra Works Engineering软件设计MLC25控制器的运动控制程序,运用Visual Studio 2010软件设计上位机界面,开发了3自由度高速Delta机器人控制系统。试验表明,该控制系统运行稳定,操作简易。

新型Delta机器人运动学建模及结构分析

通过对传统Delta机器人的分析,介绍了一种新型的Delta机器人结构,并运用ANSYS Workbench 14.0对传统Delta机器人结构以及新型Delta机器人结构进行静力学分析。通过对两种机器人结构模型的总变形量和应力分析结果进行比较分析,证明新型机器人结构的静力学性能得到了有效的提高,增强了Delta机器人的刚性和稳定性,并为新型Delta机器人后续的结构优化和控制系统的设计提供了参考依据。

并联Delta机器人及其轨迹规划方法综述

并联Delta机器人具有定位精准、刚度高、可操作性好、结构紧凑等优点,被广泛应用于航空、航天、海底作业、微机电系统和辅助医疗等方面。从Delta机器人发展至今,解决智能自动生产线上的大批量或小批量柔性制造中的高速、高精度轨迹跟踪等拾放作业任务难题,是该领域研究的重点和难点。对中外并联Delta机器人轨迹规划研究发展进行了回顾,重点阐述了并联Delta机器人拾放操作轨迹规划研究现状。针对并联Delta机器人的发展趋势进行了相关展望,以期为并联Delta机器人轨迹规划领域相关研究学者提供参考。

直线驱动型Delta并联机器人运动学研究

与旋转驱动型相比,直线驱动型Delta并联机器人具有更大的工作空间和更好的结构刚度,但其运动学分析算法研究较少且复杂。针对上述问题,本文在简化直线驱动型Delta并联机器人运动模型的基础上,提出基于坐标关系的运动学问题求解算法。首先简化直线驱动型Delta并联机器人结构,并进行结构建模;然后设定空间坐标系,将机器人的结构关系转化成坐标关系;最后根据其坐标关系,建立三元二次方程组,求解运动学关系。其中,方程组多解取舍问题可通过约束条件的限制有效解决。实验结果表明,本文算法简单合理、鲁棒性好,使用价值高。

面向牙刷操作的DELTA机器人设计与仿真分析

为了提高牙刷的生产效率,以牙刷为对象,设计了一种面向牙刷操作的DELTA机器人,并进行了仿真分析。首先,根据设计要求,对DELTA机器人的动平台、静平台、从动臂、主动臂等主要结构进行了设计,然后运用Ansys对DELTA机器人的主动臂进行了应力和模态分析;最后,将DELTA机器人模型导入Adams中进行运动学仿真,通过分析得到DELTA机器人沿指定门字型轨迹运动时的位移、速度和加速度曲线,验证了机器人能够满足运动时快速、无冲击的要求。为实现机器人对牙刷快速、精确、平稳地操作和安放提供了一种新的解决方案。

Delta并联机器人的发展及其在食品工业上的应用

在国外Delta并联机器人的发展及应用已经非常成熟,而在中国不论是开发还是应用均处于刚刚起步的阶段。但由于其广阔的应用空间,Delta并联机器人将会在中国有很好的发展前景。文章介绍Delta并联机器人在国内外的发展现状及其在中国的应用情况。

Rostock型Delta并联机器人的运动学研究

对于Rostock直线驱动型的Delta并联机器人结构,目前大多数学者是通过几何法进行运动学分析,但是这种方法建立的模型无法直观地表达出各关节的转角,使用的D-H参数法则可以很好的解决这个问题。根据这种机器人结构的特点进行结构化简,并使用D-H参数法建立这种机器人结构的运动学模型,随后对该模型进行实验验证,并建立雅可比矩阵,为后面的动力学分析打下基础。

Delta并联机器人拖动示教及再现研究

基于自主搭建的Delta并联机器人,深入研究其拖动示教以及示教再现过程,以降低其控制难度,提高并联机器人实用性和协作性。对Delta机器人进行运动学建模和动力学建模,然后进行无外部传感器机器人的拖动示教实验,并在对各关节轨迹优化后进行运动再现。结果表明:通过该方法,操作人员能够便捷地对并联机器人进行拖动示教,实现机器人的快速部署。