Matlab环境下拖拽式焊接机器人的运动学仿真实验

将某ER系列拖拽式焊接机器人作为仿真实验对象,利用MDH(modified Denavit-Hartenberg)方法确定其DH参数,创建对应的关节坐标系与DH模型。基于Matlab软件中Tool-box10.4版本展开运动学分析求解。利用齐次变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,使用牛顿-拉夫逊迭代法(Newton-Raphson method)求解逆运动学方程的封闭解,验证了机器人运动学建模的合理性。在Matlab中完成了轨迹规划,在关节空间下对运动轨迹分别采用了三次、五次插值规划方法。完成了机械臂全局与限定条件下的工作空间分析,整体仿真结果充分证明了拖拽式焊接机器人运动性能的合理与稳定。该方案为进一步实验与研发工作奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂有实际应用意义。

三指机器人手爪设计与抓取研究

传统的多指仿人灵巧手虽然已实现较高的灵巧性与仿人性,但存在设计制作繁琐或价格昂贵以及手指末端抓力偏弱的弊端。而三指机械手作为一种简化形式一般又存在灵巧性不高的问题。针对以上弊端设计了一款基于滑块-摇杆机构的三指机器人手爪。将该结构直接类比人手所设计的手指关节能够实现中节指骨与远节指骨的耦合运动,且指尖力会随手指弯曲程度的增加而增大,有利于对细小目标物进行指尖捏取;采取与传统偏航-俯仰型不同的翻滚-俯仰型掌指结构,在增加了沿掌根关节的旋转自由度的同时尽可能地丰富了手爪的抓取姿态,使其能够适应更多的目标物,增加了灵巧性。在MATLAB中建立手指运动学模型并求得手指末端工作空间。经由实验验证得出该手爪具备较大的抓取力与丰富的抓取姿态。

输电线模块化双臂带电作业机器人作业空间与轨迹规划仿真

输电线路带电作业机器人可以辅助甚至替代人工实现输电线路的带电巡视和作业,然而机器人体积庞大,在野外复杂作业环境下运输十分不便,因此针对输电线路多种检修作业任务设计了一种模块化双臂带电作业机器人。模块化设计可以实现机器人的快速拆装,解决机器人运输难题。针对典型金具检修作业任务,对机器人机械臂进行运动学建模,并基于该模型对机械臂末端进行作业空间与运动轨迹规划仿真,仿真结果验证了双臂带电作业机器人系统设计的可行性和有效性。

空间站机械臂人机系统设计与验证

在充分调研国际空间站机械臂人机系统设计的基础上,结合中国空间站机械臂人机协同作业需求,建立了空间站机械臂“管理-设计-验证”全周期人机设计体系,通过人机项目规划、人机功能分配等管理要素,针对性地开展了空间机械臂人机系统详细设计,最后,从仿真分析、地面验证、在轨验证三大方面对人机系统进行了全要素全流程的验证,结果表明空间站机械臂人机系统设计合理,可应用于后续航天员出舱活动,保障航天员出舱活动安全、高效。研究结果将为空间机械臂人机系统设计与验证提供体系借鉴和工程指导。

焊接机器人的工作空间分析与运动学仿真分析

为推动焊接机器人的进一步发展,文章以焊接机器人的工作空间和运动学仿真为研究内容,首先分析焊接机器人的结构,然后通过构建D-H运动学模型,完成工作空间求解,并分析其灵活性,最后选择合适的仿真软件,模拟点焊工艺,并得出相应的结论,为相关人员提供借鉴。

Static Stiffness Analysis of a New Type 6-DOF Micro-manipulation Robot

A 6-DOF micro-manipulation robot based on a 3-PPTTRS mechanism is proposed in this paper.Its static stiffness is an important index to evaluate load capacity and positioning accuracy.However,it is insufficient to consider the static stiffness only when the robot is in its initial pose.The stiffness in different positions and poses in its work space must be analyzed also.Thus a method to analyze the relationship between static stiffness and poses in the whole work space is presented.A static stiffness model is proposed first,and the relationship between structural parameters and static stiffness in different poses is discussed.The static stiffness analysis provides foundation for structural parameter design.

多机协调吊运系统综合多影响因子的位置稳定性评价方法

针对多机协调吊运系统由于欠约束特性导致的静平衡稳定性难以评价的问题,本文提出了综合多影响因子的位置稳定性评价方法。与传统方法不同,该方法将被吊运物中有运动任务需求的自由度定义为稳定自由度,其余自由度定义为欠稳定自由度,并将姿态自由度为稳定自由度时,影响稳定性的因素归结为位置自由度和各柔索拉力的差异2种因素;通过对这2种因素的量化,得到位置自由度影响因子、拉力大小影响因子和拉力均匀性影响因子,以3个影响因子的加权和作为每个位置点的稳定性评价指标。通过这种稳定性评价方法对系统的静平衡稳定位置工作空间进行了定义,并计算了系统不同稳定性裕度的静平衡稳定位置工作空间,为系统的可行轨迹规划和控制奠定了基础。

电力绝缘子智能除污机器人机械系统设计与轨迹规划研究

特高压支柱绝缘子是换流站中的重要设备,长期恶劣的服役环境使得绝缘子盘面大量积污,严重影响绝缘子的电气绝缘性能,因此定期对特高压支柱绝缘子的清洗作业是电力系统的一项常规作业任务,针对支柱绝缘子人工清洗作业效率低、劳动强度大及对于较高的绝缘子人工无法到达作业空间等问题,本文开发了一种特高压支柱绝缘子除污机器人。首先根据作业任务分析,设计了机器人的虚拟样机模型及其成套末端清洗机构,利用D-H坐标法建立了机器人的机械臂的运动学模型,基于该模型在MATLAB软件中对末端可达作业空间进行了仿真实验,得到末端空间的运动轨迹图,从而优化机械臂的结构参数。最后,通过系统集成设计开发了特高压支柱绝缘子除污机器人物理样机系统,并进行了现场作业试验,通过现场试验验证了机器人机械结构和末端设计的合理性与工程实用性。本文相关内容的研究对于推动配网智能运维管理具有较强的理论意义与实际应用价值。

七自由度挤奶机器人运动特性分析

为解决当前挤奶设备智能化不足的问题,设计出一种串联式七自由度挤奶机器人.基于改进D-H法,对机器人进行正运动学分析.在Matlab中,构建并验证挤奶机器人的连杆模型,采用蒙特卡洛法对机器人工作空间模拟仿真,得到机器人的工作空间范围;基于五次多项式插值法对机器人轨迹进行规划仿真,得到机器人各关节运动特性曲线.依据研究方法制作实验样机,并进行套杯实验,可得套杯成功率94.82%,套杯成功平均单次耗时5.46秒,比人工挤奶工作效率提高90%以上.实验结果表明,所设计的挤奶机器人满足实际工作需求,为后续挤奶机器人的研发升级提供参考.

面向极限作业空间的履带式爬壁机器人磁吸单元设计

为了减小履带式爬壁机器人的质量,增强机器人的便携性,满足机器人在极限空间的作业要求,设计了磁吸单元。首先,对磁场理论计算模型进行了分析;其次,借鉴乙型磁路提出了以整个履带单元为整体分析对象的N-S交替排布的磁路型式;再次,借助ANSYS Workbench中的静磁模块对该磁路型式中的磁铁数量、磁铁排布方式等影响因素进行了分析;最后,针对隧道二衬台车养护机器人的要求设计了机器人样机,并进行了试验。试验结果表明,提出的磁路设计型式结构简单、吸附力大,能够有效减小机器人的尺寸和质量,满足面向极限作业空间的履带式爬壁机器人设计要求。

并联机器人球铰链的仿真设计

球铰链作为一种能够提供3个自由度的铰链机构,在各种形式的并联机器人中得到了广泛应用。但由于其工作空间较小,限制了机器人的工作空间,从而增大了设计难度。在3-RSS/S型踝关节康复并联机器人的球铰链的设计过程中,提出了一种运用MATLAB和UG软件相结合的仿真设计法,充分利用球铰转动时极限转角不对称的特点,完成了球铰链的设计,并给出了球铰链仿真设计法的一般步骤。

基于计算机图形学的机器人臂部构型分析及工作空间仿真研究

从图形学的角度对机器人臂部结构进行分析 ,提出了臂部结构的 72种排列组合型式 ,并以工作空间为目标逐一进行分析 ,得出有 2 1种构型可实现空间任意位姿要求。利用CAD方法对 2 1构型的工作空间进行三维图形仿真 ,把工作空间分为球体、球面形、圆柱体形、圆柱筒形、圆柱面形、圆环筒形、长方体形和马蹄形 ,经比较得出工程应用中可供选择的 15种构型 ,从而修正并发展了Milenkovic[1] 和Kesheng[2 ] 的

可重构星球探测机器人的空间对接研究

提出了以改装后的位置敏感传感器来引导机器人完成自动对接的方法,分析了具体工作原理。对可重构星球探测机器人在运动模式下完成对接的两种姿态进行了比较,分别用一般方法和改进后的规划方法计算出了对接工作空间,比较结果说明,机器人在运动模式下三角边着地有利于完成自动对接。对工作模式机器人在工作空间内的运动进行了静力学分析,分析结果表明,机器人在工作空间内可以自由运动。用VC和OpenGL搭建的平台对空间对接进行了仿真试验,试验结果验证了对接工作空间计算的正确性和完成空间自动对接的可能性。

6-SPS并联机床工作空间分析

选用局部坐标系和球铰的转角描述了动平台的位置,分析了运动副转角、杆长、支链干涉等因素对并联机器人工作空间的影响。结合并联机床的加工要求,研究了工作空间及其随自转角的变化规律。

6-SPS台体型并联机器人工作空间及转动能力研究

提出一种评价并联机器人实现位置和姿态能力的性能指标。选用局部坐标系和球面副的关节转角描述了动平台的位姿,探索了工作空间的边界,以动平台在工作空间内能实现的最小可达章动角评价并联机器人的转动能力,揭示出并联机器人工作空间体积及转动能力随机构结构尺寸的变化而变化的规律。

3-RRRT并联机器人工作空间与灵巧度的分析

旨在研究和分析3-RRRT并联机器人的工作空间和灵巧度。运用了齐次坐标系法对3-RRRT并联机器人机构进行了分析,给出属于工作空间点的判别条件,并进行了数值仿真;给出了 3-RRRT并联机器人灵巧度的计算公式,并进行了数值仿真。

阀体喷涂机器人运动学分析及能效匹配设计

针对管道阀门喷涂作业需求,提出了非球形手腕6R喷涂机器人构型和双工位机器人自动喷涂生产线方案;完成喷涂任务的无冗余工作空间及相应的杆长、关节转角范围.基于ADAMS和MATLAB软件的联合仿真,求解了机器人以折线轨迹喷涂阀体时的运动学逆解;提出了喷涂生产线的能效匹配设计方法,以确保机器人喷涂效率和生产线工序节拍达到无缝对接,并通过机器人自动喷涂测试进行了验证.

空间六自由度多关节机器人连续工作容积仿真的研究

文章以瑞典ABB公司生产的IRB140型小型工业机器人为例,对空间六自由度多关节机器人进行了运动学分析,建立了该类型机器人的运动学模型,提出了空间六自由度多关节机器人连续工作容积的仿真算法,并根据此算法生成了该机器人的连续工作容积图,这对机器人动力学、机器人避障、微机控制和机器人教学等方面的研究有重要的参考价值。

3-(HS)S/S踝关节康复机器人的运动学分析

根据人体踝关节的结构特性、损伤机理及运动方式,提出了一种3-(HS)S/S踝关节康复机器人来帮助患者进行踝关节康复训练。首先利用螺旋理论对其进行了自由度分析,其次采用解析法解出运动学逆解和工作空间。结果表明通过改变夹角鄣值,能够改善机器人的速度、加速度及工作空间性能,使得该机器人能够帮助患者进行初期、中期、后期的康复训练。

新型全液压重载锻造机器人机构设计及分析

针对全液压重载锻造机器人载荷大、搬运速度快和定位精度高的特点提出了一种新型机构方案,该方案能够实现车身回转、夹钳伸缩、夹钳升降、夹钳回转和钳头夹紧五个自由度的运动,其运动主体为一种混联机构,由三组平行四边形连杆机构构成,采用三组液压缸并联驱动,可有效增大机器人工作空间,使负载分配合理,易于控制。建立了运动学和动力学模型,采用正弦曲线将机器人夹钳末端的位移规划为直线运动,在MATLAB中求解出机器人的工作空间,得到了直线运动下各组液压缸的位移和驱动力变化曲线,验证了该模型的正确性和机构的合理性,为重载锻造机器人机构设计提供了一种解决方案。