平面冗余自由度机器人自寻优运动优化方法

为了解决平面冗余自由度机器人的运动优化问题,提出一种自寻优方法。引入"臂角"参数,建立了平面4自由度机器人逆运动学的封闭解形式;针对机器人运动过程中远离关节极限的优化任务,提出一种自寻优方法,将4自由度机器人等效为四连杆机构,将优化目标转化为虚拟转矩作用于关节上,机器人将在虚拟力作用下向着平衡状态运动,最终实现机器人的运动优化。采用自寻优方法对机器人单点位姿及轨迹跟踪进行了运动仿真,结果表明:自寻优方法可以快速、有效地实现机器人的运动优化。

新型线驱动超冗余自由度机器人的设计及分析

超冗余自由度机器人采用远程线驱动方式与电机置于关节处(内)的直接驱动方式相比具有成本低、体积小等优点。提出一种新的远程线驱动结构方案,其特点是拮抗线对末端连接点位于关节(虎克铰)转轴的延长线上,拮抗线对的伸缩量近似相等,基于此特点,提出了采用单个电机驱动的设计方案,这样可使所需电机数减半,降低机器人成本。详细给出了结构方案、线绳伸缩量公式,并通过多组结构参数进行了验证设计方案的可行性。

平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动及灵巧性分析

研究一种平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动学求解 ,同时探讨了该并联机器人机构的工作空间 ,并绘制了工作空间的各种形状 ,在此基础上分析了该并联机器人机构的灵巧性 ,利用特例在其工作空间内绘制了灵巧性性能图谱 。

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点(ZMP—the Zero-Moment Point)方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。

七自由度自动铺丝机器人的自运动流形分析

定义了位姿解耦的冗余自由度机器人位置关节空间流形和姿态关节空间流形,将位置关节空间流形和姿态关节空间流形进行配对得到冗余自由度机器人的自运动流形。利用定义的位置关节空间流形和姿态关节空间流形对七自由度自动铺丝机器人进行分析,分别得出七自由度自动铺丝机器人的位置关节空间流形和姿态关节空间流形,配对以后得出七自由度自动铺丝机器人的自运动流形,并进行了仿真验证,结果表明这种分析方法得到的自动铺丝机器人的自运动流形是正确的,而且对于其他类型位姿解耦的冗余自由度机器人自运动流形分析也是适用的。

七自由度带电作业机器人逆运动学求解方法研究

本文以七自由度双臂带电作业机器人为研究对象,针对七自由度逆运动学求解计算复杂,实时控制困难的问题,在分析机器人的机械结构及建立正向运动学模型的基础上,采用位姿分解法与代数迭代法相结合的方式求解运动学逆解,将七自由度逆运动学求解转化为四自由度位置冗余问题,并设计了具体的程序流程图,经过仿真验证,该算法减小了逆运动学求解的计算量,提高了机器人控制的实时性。

冗余自由度机械臂的逆运动学控制、建模与仿真

本文以一个仿混凝土泵车臂架的冗余自由度机械臂为研究对象,考虑到泵车臂架在实际应用中的多种约束因素,研究并实现了一种基于广义逆矩阵求解和梯度投影优化的冗余自由度机械臂逆运动学求解算法。在Solidwork环境下建立了冗余自由度机械臂的三维仿真模型,并利用MATLAB和VRML工具对机械臂模型进行了运动学仿真分析。仿真结果表明,该运动控制算法能够实现冗余自由度机械臂末端对任意指定轨迹的柔顺跟踪控制,各个关节运动协调、平滑。本文的相关研究成果可以应用于混凝土泵车多关节臂架的运动控制。