焊接机器人的工作空间分析与运动学仿真

为了进一步明确焊接机器人工作过程中的运行状态,根据D-H法建立了焊接机器人的运动学数学模型,并利用Matlab软件建立了机械臂模型,采用蒙特卡罗法分析了机器人的工作空间,求解出焊接机器人的工作空间云图。然后根据实际工况,利用ADAMS软件对焊接机器人的两个连续点焊工艺动作进行虚拟仿真。结果表明:焊接机器人除启动过程中的瞬间加速度有突变外,其余运动过程平稳顺滑、振动较小,满足使用要求。对焊接机器人的工作空间运动特性仿真分析有利于后续的进一步优化研究。

基于UR5机器人的水下清洗装置工作空间分析及优化

清洗核电站海水格栅上附着杂物是一项危险、繁重和复杂的工作,文中提出一款水下清洗装置可以实现安全高效地完成清洗工作,该装置基于UR5串联机器人,并配备基座导轨、支承机构和机械抓手等。首先利用D-H参数法建立机器人的运动学正逆解模型,并采用蒙特卡洛法得到机器人的工作空间,然后结合清洗装置本体对机器人运动的干涉,优化机器人关节变量约束空间,并采用蒙特卡洛法得到清洗装置的工作空间。最后研究确定基座在基座导轨上滑动的行程设计值为3.92 m、支承机构支撑腿的行程设计值为4.03 m,能够满足整个清洗装置的工作空间覆盖核电站中直径约5.5 m的海水格栅,同时也满足设备轻量化和小型化设计原则。

6-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化

以6-RSS型并联机构为研究对象,建立解析形式的反向运动学方程,给出考虑驱动副转角范围、球副转角范围、连杆干涉等约束条件时的反解选取准则,推导出每种约束表达与机构参数间关系,特别是复合球副独特的附加约束表达。基于带约束条件的反向运动学方程,利用三维边界搜索法,绘制并联机构多个定姿态工作空间的截面图和三维实体图。最后以工作空间体积为优化目标,获得结构参数和约束条件对工作空间体积的影响关系曲线,为定量分析影响效果提供解决途径,最终利用全局搜索法得到6-RSS机构的一组最优机构参数,在机构整体尺寸基本不变情况下使工作空间增大60%,达到优化机构参数的目的。

三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析

基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置逆解模型,运用微分法推导出了该并联机构的雅可比矩阵,结合Gosselin奇异性分析法和数值分析法,分析了该并联机构的奇异性。随后分析了影响4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构工作空间的主要因素,并对其各支链的行程限制、各球铰副的转角限制和各支链间的尺寸干涉限制等影响因素进行了解析化分析。最后,基于4-SPS/S三自由度冗余驱动并联机构的位置正解模型,设计了该并联机构回转工作空间的求解算法。该算法避免了数值方法及几何方法的复杂性和不确定性,实现了回转工作空间的直观性表达。

生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。

新型三自由度并联机构工作空间分析

随着并联机构技术的发展,少自由度并联机构由于具有结构相对简单,控制容易等优点,逐步成为机构学领域新的研究热点,在工业领域有着广阔的应用前景。针对并联机构工作空间较小的特点,对一种新型三自由度并联机构进行研究。该机构的工作空间对称分布于定平台的两侧。在分析其结构特点的基础上,推导出其位置反解方程。根据约束条件,采用数值方法绘制出工作空间的三维立体图和Z截面上的边界图。并定量分析了机构设计参数对工作空间大小的影响。

新型并联机器人工作空间分析及运动仿真

通过机构学构型理论,优选设计几种2T1R型新型并联机器人机构,通过空间机构运动学理论,对其进行了工作空间分析、奇异性分析,并通过三维造型和运动仿真分析了此类并联机器人运动问题,为实际应用和新产品开发打下基础。由于约束链对工作空间的影响很大,合理设计约束链能得到较大的工作空间。通过奇异性分析可以得到该类机构在工作空间中没有奇异形位和不定形位,具有良好的可操作性的结论。通过运动学仿真,验证了该并联机构能实现2T1R运动,具有3个自由度;位移、速度曲线光滑,运动连续平稳;动平台中心可以实现较大范围的摆动,具有工作空间较大的优点。

三自由度精密定位工作台工作空间分析及优化

针对纳米压印光刻技术(NIL)过程中的纳米级空间定位要求,设计了一种采用柔性并联构型和压电陶瓷驱动的三自由度精密定位工作台。基于伪刚体(PRB)模型理论将柔性铰链等效为理想转动副和线性扭簧,建立了精密定位平台的PRB模型,并以此分析了该类工作台的逆运动学特性;根据弹性铰链转角范围所限定的约束条件分析了定位工作台的工作空间。另外,为了达到以预定的全局条件数为约束条件的最大工作空间体积,对工作台结构参数进行优化,并通过数值仿真验证其有效性。

3自由度绳索牵引并联机器人的工作空间分析

给出了所设计的平面1R2T三自由度绳索牵引机器人模型,建立了其运动学的逆解模型。在对机器人进行可达工作空间分析的基础上,提出了一种基于矢量封闭原理的可控工作空间;同时在MATLAB环境下采用Monte-Carlo方法对可达工作空间和可控工作空间进行了仿真。仿真结果表明机器人的可控工作空间都落在可达工作空间范围内,验证了可控工作空间分析方法的可行性。该方法也适用于多自由度的绳索牵引并联机器人。

压电陶瓷驱动微动并联机器人工作空间分析

机器人的工作空间是衡量机器人性能的重要指标之一。该文针对微动并联机器人的特点,分析了并联机器人的工作空间的约束条件。采用极限边界数值搜索算法计算了实际机器人的工作空间,并分别分析了微动并联机器人的杆长、杆长变化量、平台半径、铰链分布点等参数对机器人工作空间的影响和变化趋势。上述分析对于并联机器人构型设计具有重要的指导意义。

笃斯越桔采摘机械手工作空间分析

建立了笃斯越桔采摘机械手工作空间方程,采用蒙特卡洛法对笃斯越桔采摘机械手的工作空间进行仿真,应用Matlab软件编程得出机械手的可达空间范围仿真结果。

新型数控雕刻机主轴运动及工作空间分析

介绍了一种新型数控雕刻机主轴的结构设计,对主轴的运动参数进行解耦,分析了主轴的独立运动参数,提供了雕刻机串联机构的运动控制算法,实现刀具相对于工件的正确位姿;建立了主轴运动空间,分析其影响因素,完善了雕刻机控制系统的理论。

3-PRPR柔性并联机构的工作空间分析

介绍了一类新颖的空间柔性并联机构,基于"伪刚体模型"理论建立其运动学逆解模型。通过选择合适的压电陶瓷驱动器、弹性铰链和材料,确定由压电陶瓷驱动范围及各位置上柔性铰链允许转角范围所限定的约束条件,进行了相应的工作空间分析,给出了机构可达工作空间的可视化描述。利用有限元方法考察了所设计柔性并联机构的性能,仿真试验验证了所建运动学模型的正确性。

一种冗余并联机器人的运动学及工作空间分析

针对一种平面冗余2-DOF并联机器人,分析了其运动学正解和反解,并在运动学反解的基础上讨论了该机构工作空间的约束条件;提出了运用Matcom将Matlab和VC++结合起来进行混合编程的方法,探讨了并联机构工作空间的形状,并得到基于VC++开发的该并联机器人控制系统;仿真结果表明,该机构具有较好的工作空间,可广泛应用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域。

液压凿岩台车钻臂工作空间分析及仿真

钻臂的工作空间是衡量钻臂工作能力的一个重要的运动学指标。应用D-H法对钻臂进行正向运动学分析,给每一级连杆建立坐标系,并给出杆系参数以及相应的变量变化范围,最后建立钻头位置相对于钻臂底座的位姿关系矩阵。依据钻臂关节量与工作空间的映射关系,基于蒙特卡洛法对钻臂工作空间进行数值法分析和描述,并利用MATLAB仿真出钻臂末端钻头位置在空间中的工作点集和覆盖面积。为后续钻孔任务规划、液压系统控制以及结构参数改进奠定基础。

焊接视觉跟踪机器人数学建模和工作空间分析

针对大构件相贯线型空间焊缝的视觉跟踪方法,设计并制造了8自由度焊接视觉跟踪机器人.描述了一种空间机器人建模方法,主要思路为将移动坐标系从绝对坐标系原点,顺着关节机构移动到机器人末端工作点,运用此法对机器人进行数学建模并仿真,得到机器人运动学正解,运用数值法对机器人进行工作空间分析,得到工作空间三维图和侧向剖面图.仿真结果证明数学建模方法的有效性,空间分析结果表明本机构工作空间无空洞,工作范围符合设计要求.最后用物理样机对空间曲线型焊缝进行运动跟踪实验验证.

基于运动仿真的一种可调并联机床工作空间分析

提出以3自由度空间并联机构作为主进给机构,固定平台在水平面上位置可调的一种5自由度并联机床的设计方案。运用Pro/E建立其虚拟运动仿真模型,提出在考虑约束的情况下基于运动仿真进行并联机床工作空间分析的方法,并给出此方法的应用实例。该方法避免了复杂的数学建模与推导,较大程度上减少工作空间分析的工作量。

一种四自由度并联机器人的工作空间分析

介绍一种四自由度2T-2R并联机器人的结构布局特点,基于其位置反解及结构约束条件,绘制其定姿态工作空间的截面视图,并定量分析该并联机器人的机构尺寸参数对工作空间大小的影响,为该并联机器人的设计与实用化提供理论依据.

仿生咀嚼机器人的工作空间分析及参数优化

利用UG软件建立模拟人类咀嚼机构的仿生咀嚼机器人的6-PSS三维模型;利用齐次变换矩阵描述动平台在运动过程中的位姿状态,建立运动学模型进而进行位置逆解的分析计算;确定工作空间搜索范围及影响因素,采用边界搜索法进行工作空间的边界求解,并分析比较了不同咀嚼姿态下的工作空间;通过分析工作空间与咀嚼机构尺寸参数的相关性分析,确定了工作空间优化模型的设计变量、目标函数及约束条件,利用坐标轮换法对球副支柱向量和杆长进行了优化,进而获得了运动性能良好的工作空间区域。仿生咀嚼机器人工作空间的优化对其运动路径规划、动态特性分析及系统的精确控制都具有重要的指导意义。

名优茶采摘机器人工作空间分析

提出了一种机器人技术与图像识别技术相结合的名优茶叶采摘机器人。该机器人用于茶叶采摘的核心部件为Delta并联机构,具有三个平动自由度。通过对该机构进行运动学分析,推导出采摘机器人的运动学反解模型。利用单支链约束方程求解了采摘机器人的采摘空间,并基于Matlab建立了采摘机器人工作空间模型,绘制了工作空间立体图像。通过分析结果以及所求解的工作空间尺度范围显示,该名优茶采摘机器人工作空间能够实现茶垄全面覆盖,切实降低茶叶采摘的漏采率问题。