模块化六自由度机械臂逆运动学解算与验证

针对六自由度模块化串联机械臂,进行了正运动学求解,并提出了该种臂型的运动学逆解计算方法。从机械臂的结构特点出发,采用DH法进行结构建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,针对纯代数法找不到该种臂型的独立不相关变量方程的问题,采用几何方法求解机械臂前3个关节、后3个关节使用反变换法求解,通过给出解的组合原则,得到了该机械臂逆运动学的完整解析解。为满足机器人系统编程和实际控制需要,基于VC++编制了MFC的运动学算法程序,验证了正逆运动学求解的正确性,为机械臂精确定位和运动规划提供了必要的前提条件。

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.

六自由度模块化机械臂腕部工作空间量化对比分析

针对六自由度模块化机械臂的两种不同构型,对其工作空间进行了量化对比分析。采用DH法进行了手臂结构建模,得到正运动学模型;基于MATLAB机器人工具箱搭建了两种构型手臂的仿真平台,运用蒙特卡洛法求解两种构型手臂的工作空间,并采用可视化方法得到其工作空间的点云图;结合计算机辅助设计软件绘制两种手臂构型的3D工作空间,采用SLI指标对两种手臂构型的工作空间进行量化处理分析;最后通过对比两种手臂构型的工作空间点云图、3D工作空间实体和SLI指标性能分析了两种构型手臂的优劣,为后续的模块化机械臂的结构参数优化和空间灵活性研究奠定了基础。

6自由度模块化机械臂有限元分析及优化

针对6自由度模块化机械臂的有限元分析,对其结构进行必要的优化改进.首先根据实体模型在Solidworks中建立三维模型,采用DH法建立各连杆坐标系,得出手臂DH参数表;再将导入到Workbench中的三维模型进行有限元分析,根据有限元分析结果找出机械臂相对薄弱处,对此部分改进优化.优化后,薄弱处最大等效应力下降,机械臂的最大位移量减小,最大等效应力、应变对比改进前下降,提高了机械臂的整体特性以及机械臂的定位精度.

一种离散的模块化机械臂分布式自抗扰控制策略

针对模块化机械臂动力学中存在的参数不确定性及外界干扰,在参考输入受噪声影响的情况下,提出了一种离散时间模块化机械臂关节空间分布式控制策略。利用跟踪微分器获得了高质量的角位移信号及其微分信号,利用扩张状态观测器来补偿机械臂不确定非线性动力学以及外部干扰,并采用非线性状态误差反馈形成控制作用,在关节空间设计强鲁棒性的自抗扰控制器实现机械臂关节空间的轨迹跟踪控制。由于对每个关节单独设计了控制器,因此控制器结构简单,易于实现,仿真结果进一步验证了所提方案优于传统控制方法。

四自由度模块化移动机械臂建模与运动学分析

为了对模块化移动机械臂的模块化组成和控制系统建模,对受非完整约束的差分驱动的移动平台运动学模型进行了分析。并在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法描述了四自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变量的正运动学模型。运用矩阵逆乘的解析法,进一步得到了机械臂逆运动学的完整解析解。最后,在实验室平台MT-ARM上做了仿真与实验验证,结果证明了正运动学模型及运动学逆解的正确性。

模块化机械臂轨迹规划算法仿真研究

基于Open GL模块化机械臂三维仿真模型,阐述了竖直六自由度、悬挂六自由度以及竖直七自由度等多种模块化机械臂的运动学求解,实现了三次多项式、五次多项式、BDJP等多种插补算法,完成了在笛卡尔空间层中以直角坐标路径控制和以BDJP法实现圆弧轨迹插值控制。另外,在模块化机械臂实验平台上,针对各种运动学求解算法编写了验算程序,完成了竖直六自由度同步在线控制、悬挂六自由度指令控制走"中"字和圆等实验,证明了算法的正确性和精确性。

组件及模块化机械设计在自动化技术中的应用

随现代科技发展迅猛,组件设计与模块化机械设计在自动化技术中的应用得到拓宽,促进行业发展,提高经济效益。文章旨在分析机械设计对模块化与开放性的需求,阐述了组件技术下的自动化技术,并加以探索设计需求下机械设计模块化的发展。

模块化移动机械手臂设计

以MRobot系列机器人为原型,根据相应的指标和参数,提出模块化的概念,通过机械原理与设计的理论分析对移动机械手臂采用模块化的方法进行设计,并运用SolidWorks软件对其进行建模和仿真分析。模块化移动机械手臂是对传统移动机械手臂存在的问题进行弥补,具有适用性强和准确度高等特点。

模块化机械设计理念的实践可行性分析策略

文章对模块化设计理念进行简单介绍,分析模块化设计的方法、内涵和特点,针对模块化机械设计理念在电器机械设计中的可行性展开了深入的研究分析,以提高模块化机械设计理念可行性,为我国机械设计的发展进步打下良好的基础。

基于ABAQUS的模块化机械手动静态分析及结构优化

模块化机械手在焊接过程中,运动到某些位置时出现振动幅度比较大的现象,影响了焊接的精度和质量。对模块化机械手进行动静态分析,首先利用三维软件UG NX 12.0对模块化机械手进行建模,再利用有限元分析软件ABAQUS对模块化机械手进行静力学分析和模态分析。静力学分析结果表明:模块化机械手结构的刚度和强度达到工作性能要求。动力学分析结果表明:模块化机械手第1阶固有频率(f1=30.870 Hz)和减速器输入最小的转频(29.13 r/min)很接近,容易出现共振现象。在对第6轴结构优化后进行验证分析,得出第1阶固有频率为36.033 Hz,比原来提高了16.72%,远离了减速器的输入转频,避免了共振。本研究为对模块化机械手改进提供了理论依据。

模块化可重构机械臂上位机软件设计

针对模块化可重构机械臂系统进行上位机软件的设计。采用CAN总线通信的分布式控制方式,基于C#语言开发了一款开放性上位机软件。根据上位机软件界面的不同功能模块按钮,操作模块化机械臂运行实现相应的点动、联动以及回零等功能。

自动化技术组件和模块化机械设计的运用

随着科技的快速发展,自动化技术组件和模块化机械设计变得更加重要,其不仅能够有效地提升机械自动化运行的效率,而且还能让自动化水平得到全面提升。本文主要针对自动化技术组件和模块化机械设计的运用进行分析,并提出了相应的优化措施。

六自由度模块化机器人手臂奇异构型分析

对六自由度模块化机器人手臂工作空间内的奇异构型进行了分析。首先搭建模块化机器人手臂系统,并采用DH法对其进行结构建模,得到正运动学方程;其次,结合机器人手臂的正运动学方程,采用基于机器人连杆速度的方法构造其雅可比矩阵,再基于雅可比矩阵求解机械臂出现奇异状态的所有构型情况,得到所有奇异点并分别给出相应的手臂构型;最后,基于可操作度灵活性指标和最小奇异值灵活性指标应用Robotics工具箱对机械臂的奇异情况进行仿真分析,并考察机械臂处于奇异位型时末端参考点的可操作度椭球情况。仿真结果表明该机械臂共有3种奇异情况,验证了上述机械臂奇异位型分析的正确性,为后续模块化机械臂的轨迹规划研究和奇异点规避研究奠定了基础。

适于可重构机械臂构形变化的PID参数自调整算法研究

针对模块化可重构机械臂的构形多变性,本文提出了一种适合于构形变化的PID参数自调整方法。首先由上位机对机械臂系统进行构形辨识,为关节控制器提供初始PID值,然后通过基于模糊自适应的PID参数调整方法针对单个模块控制器的PID参数进行调节,实现PID参数的在线自整定。实验验证了当机械臂构形变化后,PID参数可以在线自调整,并有效的改善系统的动、静态性能,具有实际的应用价值。

《机械制图》课程模块设置的探讨与实践

《机械制图》模块化课程的模块设置,分基础模块和技术模块,而技术模块又可分为专业模块和对口模块,本文探讨了机制模块设置的原因、具体设置方式和设置特点等,以供同仁参考。

基于遗传算法的机械臂实时避障路径规划研究

针对模块化机械臂在运行时可能与工作空间中的障碍物发生碰撞的问题,提出一种基于遗传算法的避障路径规划算法。首先采用D-H(Denavit-Hartenberg)表示法对机械臂进行建模,并进行运动学和动力学分析,建立机械臂运动学和动力学方程。在此基础上,利用遗传算法分别在单/多个障碍物工作环境中,以运动的时间、移动的空间距离和轨迹长度作为优化指标,实现机械臂避障路径规划的优化。通过仿真验证了基于遗传算法的机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性,该算法提高了运行中的机械臂有效避开工作空间中障碍物的效率。

一种开放式机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法

针对机械臂三维运动仿真及在线实时控制,提出了一种高效开放式的机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法。该方法以具有强大数据处理能力的MATLAB软件为构建平台,充分将SolidWorks专业实体建模软件、Robotics Toolbox中的实用建模函数、MATLAB的GUI交互设计和MATLAB 3D动画及显示技术等功能结合并应用到机器人虚拟仿真平台构建中,构建可视化程度高、高效运行且具有强大输入输出功能、模型细节显示逼真的机械臂3D虚拟仿真平台。以笔者所在课题组构建的雄克六自由度模块化机器人手臂为例,深入详细地阐述了所提出的仿真平台快速构建方法的实施步骤,最终得到一个开放程度高、可视化程度逼真的该机械臂3D虚拟仿真平台。最后给出了仿真平台的部分显示效果图,测试结果表明,使用该方法能够实现机械臂3D虚拟仿真平台的快速构建,并且该平台具有良好的实用性和可操作性,能够满足科研和教学的需要,验证了本方法的有效性。

基于旋量理论的冗余机械臂运动学奇异性求解和仿真分析

针对7轴协作型库卡机械臂,对其工作空间内机械臂的奇异构型进行求解和仿真分析。首先,建立机械臂的运动学模型,得到其DH参数;然后,基于螺旋理论求解机械臂的雅可比矩阵,利用螺旋互反方法求解机械臂的奇异构型;最后,基于可操作度指标和最小奇异值指标,利用机器人工具箱对机械臂末端参考点的灵巧性进行分析。结果表明,7轴协作型库卡机械臂在其工作空间内存在4种奇异条件。仿真结果进一步验证了分析的正确性,为后续的机械臂奇异性避免算法研究奠定了基础。

二自由度可重构机械臂轨迹跟踪控制

采用RBF神经网络学习方法预测交联项、摩擦项以及干扰项,用以消除模型不确定性影响,并降低控制器增益。为确保MRRs系统的跟踪误差在有限时间内收敛到零,将终端滑模(TSM)算法引入到控制器设计中。利用Lyapunov方法分析了闭环系统的稳定性。最后实验验证了该方法的有效性。