基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化

针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE)算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。首先,建立机器人位置误差模型。其次,建立一种可观性综合指标,评价不同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标函数和约束条件,提出一种基于DETMAX算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为DETMAX-改进差分进化算法,简写为DETMAX-IDE算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。通过机器人运动学标定仿真与实验,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低了62.09%和62.45%。

基于DH标定的机器人正向运动学形式化验证

DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用.在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全.形式化方法通过演绎推理与代码抽取实现了对软硬件系统的设计、开发及验证.基于此,设计基于DH标定的机器人正向运动学的形式化验证框架.在Coq中构建机器人运动理论的形式化证明,并验证控制算法的正确性以确保机器人的运动安全.首先,对DH坐标系进行形式化建模,构建相邻坐标系间转换矩阵的形式化定义,并验证该转换矩阵与复合螺旋运动的等价性;其次,构建机械臂正向运动学的形式化定义,并对机械臂运动的可分解性进行形式化验证;再次,对工业机器人中常见连杆结构及机器人进行形式化建模,并完成正向运动学的形式化验证;最后,实现Coq到OCaml的代码抽取,并对抽取的代码进行分析与验证.

焊接机器人运动学仿真及控制系统研究

为了提高焊接机器人的编程效率并保证焊接质量,对机器人运动学仿真和控制系统进行了研发。首先采用D-H参数法建模并对焊接机器人进行了正逆运动学求解,然后通过构建焊缝坐标系的方法对相贯线的自动路径规划进行了研究,并利用PC SDK与机器人控制器进行通信。基于Visual Studio C#平台结合OpenGL实现了机器人的运动学仿真、自动路径规划和远程弧焊控制功能。最后通过RobotStudio对该系统的基本功能进行了验证,结果表明系统准确可靠且满足焊接机器人的工作要求,较大地提高了作业效率,为机器人仿真和远程控制系统的开发提供了解决方案。

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。

机器人运动学模型参数修正

在工业自动化的大背景下,企业对工业机器人的精度要求越来越高。为了减少机器人在制造、安装、测量、连杆变形等因素下造成的定位误差,本文以一六轴工业机器人为研究对象,提出一种基于最小二乘法和机器人正运动学的运动学模型参数修正法,通过对比分析末端执行器的位置信息,对现有的运动学模型进行参数修正,从而降低工业机器人的模型误差,为机器人后续的轨迹规划工作提供了帮助。随着科学技术的不断更新与发展,工业机器人在搬运、喷釉、弧焊等方面有着十分突出的贡献,对末端执行器的精度要求也变得更高[1]。

机器人运动学标定中的轴拟合方法改进及精度分析

轴旋转法中轴线拟合精度决定着标定后机器人的绝对定位精度,本文采用两种轴线拟合方法并分析其拟合精度。第一种是传统的拟合方法,将测量点拟合为圆,用过圆心的法向量作为机器人轴线。第二种是改进的拟合方法,利用测量点拟合球和平面,得到拟合球和平面的截交圆。为了避免传统方法中过圆心法向量微小的误差带来大的几何参数标定误差,采用双截交圆圆心的连线作为机器人轴线。通过与激光跟踪仪自带软件拟合结果比较,拟合的截交圆圆心具有更高的精度。分别采用第一、第二轴轴线向量,第一轴轴线向量以及第二轴轴线向量在第一轴垂直面上的投影作为机器人基坐标系的方向向量,构建将测量点从测量系统转换到机器人系统中的转换矩阵,通过对两种转换矩阵转换后的测量点差值比较,直接采用第二轴轴线作为基坐标系方向向量的转换矩阵具有较大的测量点转换误差。

基于MATLAB的PUMA机器人运动学仿真

机器人运动学是机器人学的一个重要分支 ,是实现机器人运动控制的基础 .文中主要针对PUMA机器人操作机运动学正问题分析 ,以D -H坐标系理论为基础并建模 ,利用MATLAB工具 ,实现了简单的仿真 ,有助于对机器人关节运动角度的深入理解 ,并为工程人员提供一种有效的分析手段 .

码垛机器人运动学分析及关节空间轨迹规划研究

以IRB-460工业机器人为研究对象,针对其运动学建模及在笛卡尔空间和关节空间下的轨迹规划方法展开研究并进行对比。对机器人本体进行了机器人运动学分析,利用多项式轨迹插值算法进行了关键点间的轨迹规划,完成了重叠型码垛的作业流程。利用Robotics Toolbox完成了轨迹规划算法仿真,并进行了结果分析。仿真结果表明在关节空间下进行轨迹插补所得的路径点更为优化,所得的轨迹更为满足作业任务,具备合理性。

基于机器人运动学的三维公差累积建模研究

运用机器人运动学中机械手的微分运动与各关节位置微小变动间关系的求解方法,进行三维公差的累积建模研究。讨论了三维公差的特征自由度表示,在运动坐标系基础上建立三维公差的雅可比传递矩阵累积模型,并用矢量积法得到各自由度变动对关键特征变动的雅可比传递系数矩阵。最后给出一个装配体计算实例,所得结果定量地表示了各配合特征各自由度累积对关键特征空间位置及方向变动的影响,反映了三维装配中零件公差累积情况,可以为进一步的尺寸及形位公差设计提供约束方程。

AutoCAD.VBA与MATLAB环境下的机器人运动学仿真

介绍了应用VBA与MATLAB进行混合编程开发机器人仿真系统的方法。该方法以AutoCAD.VBA作为前端开发环境,MATLAB作为后台矩阵计算引擎,AutoCAD作为图形显示界面。以六转动关节机器人为例,阐述了系统开发过程中的关键技术。在介绍了该系统的造型模块后,对几种软件的动画仿真功能进行比较,给出应用VBA进行机器人动画仿真的方法及其运行结果。

HP6机器人运动学动力学分析及运动仿真研究

提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优化设计。

基于LS-SVM的机器人逆运动学建模

提出了基于最小二乘支持向量机的机器人逆运动学建模方法,阐述了基本设计思想和具体算法过程,与RBF神经网络相比,最小二乘向量机的优点在于其训练过程遵循结构风险最小化原则,不易发生过学习现象,它通过解一组线性方程组得到全局唯一最优解,其拓扑结构在训练结束时自动获得而不需要预先确定。通过对二自由度刚性机器人的仿真,结果验证了该方法的有效性和可行性。

包含串并联关节的排牙机器人运动学分析

针对串联关节和并联关节各自的特点,提出了一种由5自由度串联机构和并联机构组成的排牙机器人,通过对排牙机器人机构的分析,建立了其运动学方程。对运动学逆问题进行了分析并且应用解析法和矩阵法推导出各个关节的位姿矩阵,在已知患者的牙弓曲线和各散牙的末端位姿时,便可通过以上算法求得各个关节的位置和姿态。最后以下左牙为算例,对各个关节的位姿矩阵进行了求解。结果表明:本文提出的算法合理有效,解决了排牙机器人部分运动学问题。

工业机器人智能运动学模型

针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获取实验数据。在此基础上,设计了一个三层神经网络,输入所采集到的数据进行训练,构建了机器人运动正反解神经网络模型。文章最后对所构建的模型进行验证,验证结果表明,由运动学模型所得到的预测值与实际的测量值误差小,模型具有较高的准确度。

3自由度并联机器人运动学及轨迹规划研究

论述了3自由度平面并联机器人的6种基本结构类型:RRR、PRR、RPR-Ⅰ、RPR-Ⅱ、RRP和PRP,以及其运动学求解的共性和个性问题.以RPR-Ⅱ型并联机器人为例采用MATLAB6.1完成了其轨迹规划器的设计,实现了系统中任何构件在运动过程的位移、速度、加速度到关节力、驱动力的图线输出,并提出了采用直线加抛物线过渡仍可满足给定起始点和目标点速度要求的轨迹规划方法.

FANUC M-6iB关节型机器人运动学逆解研究及仿真

对FANUC M-6iB型机器人的运动学逆解进行了推导分析。采用前置D-H方法建立了运动学模型,通过对转换矩阵的观察分析,计算出了解析逆解。使用典型空间连续曲线作为目标轨迹,在MATLAB中进行了运动学模拟仿真,验证了逆解的准确性和运动的可行性,并使用图形用户界面GUI交互数据仿真了逆解结果。

基于旋量和臂形标志的机器人运动学逆解计算

讨论了用旋量和指数积公式计算PUMA类型6自由度机器人运动学逆解的方法.在子问题的计算过程中,通过引入臂形标志来选取关节变量的合理解,以得到运动学逆解的唯一解.这种方法避免了对无效解的计算,可以减少计算量,提高计算效率.通过一个实验机器人的运动学逆解计算验证了算法的有效性.

一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析

目的针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上,采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析,验证机器人运动学模型的正确性。最后,基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续,没有任何断点与突变点。结论表明该机器人运动平稳,具有良好的运动学性能,从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。

3-DOF SMLT并联运动学机器的工作空间解析研究

针对 SML T并联运动学机器的结构特征 ,将闭式并联运动学机器分解为三个开式子链 ,基于解析几何理论和微分理论 ,分别研究其子空间 ,找出子空间的边界解析式。然后求三个子空间的交集 ,得到 SML T并联运动学机器工作空间的不规则几何形状 ,再进行圆整 ,由此创造性地提出 SML T并联运动学机器的圆台工作空间理论 ,并推导出圆台工作空间的边界解析式 ,最后通过数值算例验证该法的有效性。突破了此类并联机床工作空间求解困难的瓶颈 ,可有效地指导 SML

基于MATLAB的PUMA560机器人运动学仿真

随着机器人技术的发展和应用,机器人在现代工业生产中扮演着越来越重要的角色。机器人诞生是科学技术与社会进步的必然结果,从根本上改变了原来传统的生产体系和生产方式。本文在MATLAB环境下,对PUMA560机器人进行参数设计,分析PUMA560机器人的运动,讨论机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划及仿真。