串联六轴机械臂逆运动学几何解法

【目的】提高机械臂运动轨迹的控制精度和快速响应性能。【方法】采用特征点改进串联六轴机械臂运动学逆解的几何算法。【结果】机械臂末端位姿通过三个特征点表示,将前5个关节划分为关节1、关节2和关节3、关节4和关节5三组。前5个关节的角度由两个特征点确定,每组可得出两种连杆姿态,进而组合成前5节连杆的8种姿态,再根据前5节连杆的姿态和另一个特征点确定关节6的角度。通过与目标末端位姿进行对比,逆解计算出的转角值所确定的末端位姿无理论上的误差,并且与目标位姿一致。【结论】改进的串联六轴机械臂几何逆解算法计算过程简单且正确可行。

多功能小型六轴机械臂的设计与制作

针对新型机器人应用场所多样化的需求,以工业机器人为灵感设计了一种小型六轴机械臂,应用于餐厅、医院等场景,在提升人们生活质量的同时降低用人成本以及劳动强度。所设计的机械臂动作灵活性高,工作空间范围大,具有定位精准、制造成本低、体积小的特点。利用SolidWorks对机械臂机座、机身、手臂以及执行末端机构进行三维整体建模,设计出了小型六轴机械臂的主体,通过Arduino实现对机械臂运动轨迹的控制。通过更换机械臂末端执行器的类型实现不同功能的转化,应用于不同场景。针对餐饮服务业设计了菜盘夹紧机构,实现了对不同类型以及尺寸菜盘的夹紧。通过3D打印技术完成机械臂部分结构的制作,实现了设计目的。

六轴焊接机器人的运动学仿真与静力学分析

将一符合Pieper准则的E03系列六轴焊接机器人作为实验对象,利用SDH(Standard-Denavit-Hartenberg)方法确定其D-H参数并创建DH模型。基于软件MATLAB与Soildworks中的Tool-box和Simulation展开运动学、静力学分析求解。完成正逆运动学推导,其中表达与求解形式分别采用齐次变换矩阵与解析法,对机器人运动学建模完成了验证。对机械臂空间轨迹采用了笛卡尔空间规划与带抛物线关节空间线性优化,实验经优化后取得运动曲线性能良好。实验完成了机械臂静力学分析与限定方法下的工作空间分析求解,整体实验保障并且提升了机械臂的工作性能,为机械臂后续实际工作与开发奠定了理论基础,对同系列或构型机械臂具有实际应用价值。

基于D-H参数的六轴机器人运动学分析与仿真

将六轴协作机器人作为研究目标,对其进行了运动学分析,并通过D-H参数法实现了机器人的运动学研究与模拟,同时利用机器人的尺寸图与结构图建立连杆坐标系并形成了相关的参数表,在相同关节角度上分别通过正、逆运动理论与MATLAB模型中的方法实现了机器人末端的姿态计算与模型的正确性检验。通过蒙特卡洛算法可以计算出机器人的空间点云图,通过MATLAB工具包可以计算出机器人末端节点的位置、速度和加速度的拟合曲线。

六轴义齿加工机床走刀轨迹规划及刀位点提取算法

本文致力于提高义齿加工效率、精度和稳定性。通过深入研究走刀轨迹规划算法和刀位点提取算法,解决六轴义齿加工过程中的关键问题。本文针对义齿设计数据和加工要求,采用了一种先进算法,能够自动计算出最适合的刀具路径。研究取得的主要成果包括优化的刀具路径、改进的刀位点提取算法以及可提高加工效率、精度和稳定性的六轴义齿加工机床。本研究突破了传统义齿加工的局限,通过引入先进算法和优化技术,有效解决了加工过程中的难题,在提高义齿加工质量和效率方面具有重要的实际应用和科研价值。

基于MATLAB的六轴焊接机器人运动学仿真

将某符合Pieper准则的六轴焊接机器人作为实验对象,利用SDH(Standard-Denavit-Hartenberg)方法确定其D-H参数,创建对应的关节坐标系与D-H模型。基于MATLAB软件中机器人工具箱10.4版本展开运动学仿真,利用齐次变换矩阵与解析法完成对机器人正逆运动学的分析求解,同时验证了机器人运动学建模的合理性。在MATLAB中完成了轨迹规划与优化,对算法进行了优化、差分与分析。规划方式分别采用了线性规划与关节空间规划。对运动轨迹分别采用了五次插值函数、三次插值函数、匀速优化的处理方法。通过上述实验将优化前后进行比对发现,角速度和角加速度曲线均无骤变现象且到达点位时为零,得到的末端执行器轨迹工整圆滑,充分证明了优化后焊接机器人运动性能的稳定。

高速公路六轴货车上坡平衡速度特性研究

《公路路线设计规范》中关于纵坡的相关规定是根据比功率为9.3 kW/t的二轴货车的性能制定的,而目前高速公路的主流车型为六轴货车,其动力性能远低于前者,爬坡动力不足,与小客车形成了过大的运行速度差,导致道路的通行能力和服务水平的降低,甚至引发交通事故。为了探究纵坡指标与六轴货车动力性能之间的关系,文中以高速公路常见的六轴货车为原型,利用汽车动力学仿真软件TruckSim建立道路模型和车辆模型,测试不同比功率的六轴货车以不同初速度驶入不同纵坡坡度路段的行驶速度,并推导平衡速度的计算公式。结果表明,同一比功率的六轴货车以不同初速度驶入同一坡度路段时平衡速度相同;同一比功率不同坡度上,车辆的平衡速度不同,坡度越大,平衡速度越小;不同比功率的车辆驶入同一坡度纵坡时,车辆的平衡速度随比功率增大而增大;平衡速度随纵坡坡度和车辆比功率的变化关系可近似看作线性相关。

基于数字孪生的六轴工业机器人运动学分析

以六轴关节型工业机器人为研究对象,应用标准的D-H参数法建立机器人结构参数,得出正运动学方程。基于MATLAB构建该机械手的数字孪生模型,实时控制机器人运动,从而对该机械手的正运动学进行仿真分析。仿真结果验证了所开发的正运动学算法的正确性,这对于进一步系统研究机器人预测性维护关键技术研究提供了数据保障和理论分析依据。

基于嵌入式系统的六轴关节型机械臂系统

基于嵌入式系统设计了一款六轴关节型机械臂系统。六轴关节型机械臂的各关节零件通过3D打印后组装;主控板的微型控制器选用STM32F103C8T6芯片;利用MatLab仿真软件对六轴关节型机械臂进行运动学建模和仿真;采用Java语言开发六轴关节型机械臂的上位机软件,使机械臂可以通过上位机或无线装置实现姿态控制、抓取等操作,并支持动作记忆功能,可重复动作。基于航空精确制导武器部装产线,搭建温度测试工业应用场景,进行六轴关节型机械臂的正逆解与点动实验,为后续数字孪生技术的研究打下基础。

六轴装配机器人的动力学建模及ADAMS仿真分析

以六轴装配机器人为例,利用SolidWorks软件建立该装配机器人虚拟样机,然后采用拉格朗日法推导机器人的动力学方程,并利用MATLAB/Simulink模块求解关节力矩的理论值,之后利用ADAMS仿真软件进行动力学分析。仿真结果表明:机器人各关节速度、角速度等曲线都比较平滑、无突变,各关节力矩变化平稳,说明机器人结构合理,运行平稳,为之后机器人选择驱动电机、进行运动控制提供了有价值的数据信息,为实际样机开发提供了有效参考。

碳纤维氢气瓶六轴缠绕装置结构设计研究

新能源汽车在我国得到快速发展,氢气瓶是其重要储能元件,而碳纤维缠绕气瓶已经成为相关领域的新趋势,设计一种碳纤维氢气瓶六轴缠绕装置。装置整体结构分为运动控制平台模块、丝嘴偏转模块、丝嘴旋转模块以及芯模固定旋转模块,对四个模块进行详细设计。通过SolidWorks Simulation进行静力学分析和关键零部件模态分析,使用ADAMS对装置进行运动仿真。验证设计强度是否满足要求,保证良好的挠性,整个缠绕过程能否保证稳定的传动。建立碳纤维缠绕氢气瓶的数学模型,进行轨迹规划计算,获得测地线缠绕轨迹。设计、仿真和轨迹规划结果能够为今后碳纤维铺放装置的设计与研究提供一定的参考意义。

六轴补漆机器人时间最优轨迹规划

针对六轴机械臂补漆过程中出现的速度突变以及补漆轨迹不平滑等问题,为了实现机械臂运动规划时间最优,提出了以5-3-3-3-5分段多项式关节插值方法,在满足各个关节角速度和角加速度约束的条件下,通过改进萤火虫算法(VSSM-FA),计算出补漆机械臂各关节轨迹最短运行时间,确保机械臂关节轨迹速度和加速度的连续性,进而实现对补漆机械臂运行轨迹的时间最优化处理。同时引入随机步长和随机指向搜索策略,降低算法扰动,提高了每只萤火虫的搜索能力,利用动态自适应采样确定萤火虫种族搜索范围。将VSSM-FA与原始萤火虫算法、布谷鸟算法、果蝇优化算法进行对比,实验结果表明,VSSM-FA得到机械臂运行时间更短,具有更好的性能,对5-3-3-3-5分段多项式关节插值方法进行仿真,得到的补漆轨迹更加平滑,不仅降低了任务完成时间,而且有效地减少了机械臂运行时造成的冲击,效率得到了提升,运行效果更佳。

数字化六轴外固定架和髓内钉固定治疗胫骨干骨折的回顾性对照研究

目的对比分析数字化六轴(QSF)外固定架和髓内钉治疗胫骨干骨折的临床疗效。方法采用回顾性病例对照研究分析2017年1月至2020年12月西安交通大学附属红会医院中西医结合骨科收治的98例胫骨干骨折病人的临床资料,其中男69例,女29例,年龄为(40.98±13.81)岁(16~71岁)。48例采用数字化六轴外固定架固定手术治疗(QSF外固定组),50例采用髓内钉固定手术治疗(髓内钉组),比较两组围手术期资料:手术时间、术中出血量、透视次数、下地负重时间等;其他随访及影像资料:完全负重时间、下肢功能量表(LEFS)评分、骨折愈合时间、骨折复位效果(术后成角及移位情况)、并发症等。结果QSF外固定组病人均采用闭合复位骨折;髓内钉组有7例病人切开复位骨折,其余病人采用闭合复位骨折。所有病人均未发生血管神经损伤等严重并发症。病人随访(29.38±10.1)个月(12~44个月)。QSF外固定组手术时间、术中出血量、透视次数、下地负重时间、完全负重时间、骨折愈合时间、骨折复位质量显著优于髓内钉组(P<0.05);两组住院时间、切口愈合情况、膝关节屈曲活动度、踝关节跖屈活动度、踝关节背伸活动度的差异无统计学意义(P>0.05)。在术后1年的末次随访中,QSF外固定组病人LEFS评分显著高于髓内钉组(P<0.05)。结论与髓内钉固定相比,QSF外固定架治疗胫骨干骨折创伤更小、复位效果好、开始及完全负重时间早、骨折愈合时间更短、取出简单。

基于改进RRT^(*)算法的六轴机器人苹果采摘路径规划

为了提高机器人工作效率,保证苹果的及时采摘,机器人需要具备极高的路径规划速度和采摘效率。针对六轴机械臂的特点,提出了一种基于改进RRT^(*)算法的六轴机器人苹果采摘路径规划算法。本算法可以实时规划路径,减少六轴机器人在采摘果蔬过程中的路径规划时间,提高采摘效率;通过优化采摘路径降低六轴机器人的碰撞危险度;通过平滑路径规划算法,避免六轴机器人在运动到折线的拐点处出现抖动现象,提高实时操作性;通过优化六轴机器人采摘角度,避免在奇异点和自碰撞点抖动和碰撞。试验结果证明改进后的路径规划可以提高机器人的工作效率,降低碰撞危险度。

六轴焊接机器人关节轨迹规划与仿真

为了保证焊接机器人运动时关节空间轨迹曲线的平滑度和工作效率,减少焊接机器人在焊接作业时的冲击力和运动时间,对六轴点焊机器人轨迹进行了优化。首先,建立焊接机器人的物理模型,分析六轴机器人的运动特性。在此基础上,使用五次多项式插值算法进行理论模型构建;分析机器人在点焊过程中角速度和角加速度有无突变;提出一种时间调节策略减少关节运动时间;基于Matlab软件编写程序模型并对焊接机器人的关节进行轨迹仿真试验。结果表明:角速度和角加速度无突变且到达各点位时都为零,大大减少了机器人到达焊点时的冲击力;且通过合理的时间调节,减小了关节运动时间,提高了焊接效率。

基于六轴传感器的鱼群摄食规律与投饲方法研究

随着水产养殖的发展,对水产品的需求量逐年增加,大多数养殖手段是遵循传统的人工经验,人工投饲存在投饲量控制不精准、自动化程度低以及人工成本大等问题,需要一种精准化、智能化的投饲方法提升饲料的利用率。利用六轴传感器对鱼池水面波浪进行分析,通过传感器获取鱼群进食状态函数曲线,利用主成分分析选择具有代表性的特征参数,对比不同间隔下特征参数的贡献率。结果显示:间隔60 s时的分析结果更贴近实际情况,选择6个贡献率更高的参数作为是否继续投饲的判断指标,如果连续3次测得2个特征参数低于所设阈值,则视为投饲结束。基于鱼群摄食规律研究的投饲方法使投饲过程更加符合鱼群的摄食需求,饲料利用率达到85%以上,节约养殖成本并降低了污染。研究表明,该方法可以实现鱼群的精准化投饲,为实现鱼群的自动化投饲提供参考。

整体叶盘叶片型面高精度六轴检测与误差补偿方法研究

为提高三坐标测量机对整体叶盘的测量效率和精度,解决大尺寸整体叶盘超出测量机量程等问题,构建了基于三坐标测量机和高精度转台的六轴测量系统。依据空间坐标变换原理建立了转台坐标系与叶盘工件坐标系的数学模型,提出了一种整体叶盘不同叶片坐标系随转台旋转后的空间误差补偿方法。检测结果表明,在保证每个叶片型面参数测量精度满足工艺要求的前提下,测量效率平均提高了28.22%。对比未配置转台的测量数据,新的六轴测量系统测量水平整体叶盘叶片型面轮廓对比误差基本在0.008 mm以内,最大对比误差小于0.015 mm,比测量倾斜整体叶盘的误差更小且更稳定。

多边形车轮对六轴重载货运机车动力学性能影响分析

随着重载机车载货重量的增加和运行速度的提高,车轮磨耗越来越严重,加剧了车轮多边形的形成。以某型六轴重载宽轨货运机车为研究对象,以ГОСТ标准为主要参考,将轮对柔性化处理,采用多体动力学软件建立刚柔耦合模型,基于谐波函数描述车轮不圆顺,分析多边形车轮的阶数和不圆度幅值对不同车速下机车车辆动力学性能的影响。研究结果表明,多边形车轮会使车辆临界车速降低;在120km/h设计速度范围内,车轮多边形对机车运行平稳性影响很小,对机车运行安全性和车辆动态特性的影响与车辆系统的模态特性密切相关。

压阻式大扭矩动态六轴力传感器设计

六轴力传感器在智能制造、精密装配、运动医疗等领域有着重要应用价值。本研究以大量程六轴力传感器为研究目标,针对六轴力解耦测量和交叉干扰抑制的技术难题,提出了一种压阻式大扭矩动态六轴力传感器的设计方法。在传感器结构设计中,采用4个直梁式三轴力传感器组合的方式进行载荷分摊,满足大力值和大扭矩的测量需求;在三轴力传感器设计中,利用弹性体应力对称性分布的特点和惠斯通电桥平衡原理,布置传感器敏感电阻并组合成测量电桥,实现三轴力的解耦测量;根据六轴力传感器在三轴力和三轴力矩作用下的应力变化规律,采用矩阵解耦的方式实现六轴力解耦测量。

六轴全自动音圈绕线机的设计与仿真

目前,国内原有的音圈绕线设备总体仍然相对落后,自动化和控制精度比较低,存在断线、散线等问题,严重影响产品质量。因此,依据音圈生产工艺流程设计了一种六轴全自动音圈绕线机,首先阐述了该绕线机的工作原理及技术参数,然后对六轴音圈绕线机机械结构进行了设计,最后运用SolidWorks软件对关键部位进行了静力学分析和运动仿真。结果表明,零件设计的合理性和机构运动的可行性均达到设计要求,六轴全自动音圈绕线机提高了音圈绕制效率和质量,具有广阔的应用前景。