TriMule机器人并联机构运动学分析与仿真

针对并联机构运动学模型求解困难的问题,以TriMule并联机构为研究对象对其正向运动学与逆向运动学进行了分析与仿真,并通过样机平台的加工工艺参数评价了运动学算法的正确性与稳定性。根据TriMule机器人机构特点,基于矢量法与连杆长度差迭代法建立机器人并联机构的运动学逆解及正解模型,推导机器人驱动支链长度与动定平台位姿关系;在机器人运动空间中选取样本位姿,应用MATLAB对所建立TriMule机器人并联机构运动学模型进行仿真验证,结果表明运动学模型求解算法正确稳定。最后搭建TriMule机器人搅拌摩擦焊实验平台验证运动学算法控制稳定性。

通用Stewart平台运动学正向数值求解方法及应用

为了得到通用Stewart平台的运动学正向求解非线性方程组的全部解或者使其求解效率满足实时应用,研究人员进行了长期的研究,找到多种解决方案,但是不同方案之间缺乏系统的比较。为此,对并联机构的运动学正向数值求解研究进行了综述;并且,针对通用Stewart平台的四种典型运动学正向数值求解方法,在精度一致的前提下,比较了计算效率。结果表明,改进的Jacobi矩阵法的计算时间开销在1ms以内,计算效率最高,建议在实时场合下应用。

六杆并联机构运动学正解研究及其在同步辐射光束线中的应用

从相关物理模型出发,以同步辐射光束线六杆并联机构的运动学反解为基础,采用信赖域法优化了非线性超越方程组,编制了相应的MATLAB程序,得到了机构的运动学正解。实例应用结果表明,信赖域法是解决运动学正解问题的有效途径,求解程序稳定可靠,运算速度快,误差小,线性精度达10-12mm,转动精度达10-15°。采用差动螺旋的微动调节方式,即可使单色器箱体姿态的线性调节分辨达5μm,转角分辨达3″,完全满足实际工作的要求。

3-PPPS并联机翼调姿机构运动学解析正解

为了提高机翼调姿过程中球铰点位置的测量效率,研究了一种应用于飞机机翼调姿的3-PPPS并联机构运动学正解问题。以3个随动驱动位移为突破口,以机构球铰点之间距离不变为约束条件,将约束条件表示为3个驱动位移的函数,建立约束方程,利用Sylvester消去法得到球铰点位置坐标。运用球铰点位置向量叉乘积,求解出运动平台的位姿。由此给出该调姿机构运动学正解的一种封闭解法,并得到该机构的全部位姿正解,避免了原调姿过程中球铰点位置的迭代求解计算。通过数值实例,验证了所提方法的合理性与有效性。

基于牛顿迭代的6-UPS并联机构运动学正解的研究

对自制的6-UPS并联机构的运动学问题进行了分析,利用数值法对该机构的运动学正解进行深入研究。通过运动学反解计算,在旋转矩阵和驱动杆长约束条件下,建立了运动学正解的数学模型,通过化简得到一组六个只含有三个姿态变量的非线性方程组;利用Mathematica软件求解上述方程,利用牛顿迭代法引入所有有效初值求解上述方程组得到正解结果,避免由于初值选取不当产生的漏解现象,并绘出对应的机构装配简图。经算例验证,方法使得算法的收敛速度以及高效寻找全部解得到很好的提高。

6-UPS交叉杆型并联机床的运动学正解算法

6-UPS交叉杆型并联机床是Stewart并联机构的改进形式,由于动平台分两层结构,不具有一般Stewart平台的对称性,因此很难有效地获得其运动学正解的解析解。采用罗德里格斯参数描述旋转矩阵,通过分析动平台位置和姿态变量之间的耦合关系,并采用消元方法消去运动基本方程中的位置矢量参数,最终得到了只关于罗德里格斯参数的三元四次方程组。在此基础上,利用牛顿迭代方法,构造出用于求解该方程组的迭代函数。通过对实际的并联机床分析,证明了该方法的正确性和有效性。

激光熔覆磁力搅拌机构设计与运动学分析

为了有效抑制激光熔覆过程中的缺陷,提出一种电磁场多维辅助激光熔覆的工艺方案,并设计一种磁场辅助激光熔覆装置。基于球面并联机构运动学分析方法建立多维磁力搅拌系统正运动学模型,对机器人正向运动学求解。计算获取搅拌过程中末端执行器的工作空间,并通过改变磁极参数对模型进行多次求解,对工作空间进行优化。计算表明,所设计的磁力搅拌装置工作空间符合多维磁力搅拌要求,为装置实物设计提供理论依据。

可重组机器人运动学正逆解的自动生成

可重组模块机器人构形确定后 ,找出依序的连杆、关节模块 ,采用指数积 ( PME)法 ,自动生成运动学正方程 .把运动学正方程转换成相对于固定坐标系的方程 ,找出规律 ,分成 4个子问题 ,成功地运用 PME法得到自动求模块机器人逆解的算法——逆运动学指数积 ( PMEI)法 .Windows环境下正逆解的自动生成说明了该方法的可行性 .

基于遗传算法的并联机器人运动学正解研究

运动学正解分析是对并联机器人其它性能进行分析的基础,也是并联机器人研究中的一个难点。本文采用遗传算法来求解并联机器人的运动学正解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart平台并联机器人的7组实解。实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略。

NGP并联机构运动学正解的高效通用解析方法

研究了NGP(nearly general stewart-gough platform)并联机构动平台位置与姿态变量之间的耦合关系,将9个变量中的6个用其余的3个表达出来,从而实现了位置变量和姿态变量的解耦.运用Gr bner基算法,得到了15个只含有其余3个变量的4次相容方程.在此基础上,采用变量代换的方法消去其中的高次项,最终将NGP并联机构的运动学正解问题简化为求解一个一元20次的代数方程;这个方程是通过计算一个10阶行列式得出的,并且通过一个具体的算例验证了该方法的正确性.该方法适用于所有的NGP并联机构.

基于运动学正解的三转动并联机构迭代补偿控制

首先建立三转动并联机构的运动学方程,研究该并联机构的运动学反解和运动学正解,然后建立该机构的动力学方程并分析其动力学特性.基于该机构研制了能复现自行武器行进时的车体姿态变化过程的动态模拟器试验台.该试验台利用运动学反解算法进行闭环控制,并采用基于运动学正解的开环迭代补偿控制算法修正姿态驱动信号,使试验台的响应逐渐逼近期望的姿态指令.测试表明该系统时域波形复现精度优于95%,验证了迭代补偿控制的有效性.

一种6-SPS型并联机构运动学正向求解方法

通过研究6-SPS型并联机器人机构的运动学正向求解方法,提出了一种建立运动学模型与正向求解的方法,利用6-SPS型并联机器人支链特点,以支杆两个独立的方向余弦和伸缩长度为支杆的广义坐标,推导了6-SPS型并联机器人运动学模型,在此基础上,提出运用基于Moore-Penrose广义逆的牛顿迭代格式对运动学模型进行正向求解,并编制了MATLAB运动学正向求解程序,进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。

焊接机器人运动学正逆解

为了达到使焊接机器人完成工作任务的目的,通过设立坐标系和建立运动方程对机器人进行运动学分析,解出运动学正解和逆解。利用已求出的转角形成手部的转动,使手部到达所需的焊接位置并满足焊接姿态的要求,通过焊接机器人程序控制完成焊接任务。研究结果表明:利用已求出的转角的转动可使手部到达所需的焊接位置和姿态。

新型6-CCS并联机器人机构的运动学正解及仿真

介绍了一种由圆柱副、圆柱副和球面副构成的基于点、线间距离约束的新型解耦并联机构6-CCS,对结构和运动学正解进行了研究。通过对三个位置约束方程构造Dixon结式,去掉其中线性相关的三行三列,导出了一元64次输入输出方程,并根据位置的8个解与姿态解互相解耦的特点,总共有512个解。然后使用数值算例验证了其全部根。结合VC++6.0和OpenGL对其进行了三维建模和运动仿真,验证了这一新机构的可行性。

仿生移动机器人并联机构运动学正解的鱼群算法求解

基于改进的人工鱼群算法,提出了并联机构运动学正解的求解方法。构建了仿生移动机器人处于支撑状态的并联机构模型,应用螺旋理论计算了该并联机构的空间机构自由度,构建了仿生移动机器人并联机构的运动学正解模型,利用鱼群算法对正解模型的约束方程组进行设计。对鱼群算法所用数学模型进行了构建,对改进后的人工鱼群行为进行了算法描述。仿真结果表明,该人工鱼群算法具有良好的寻优性能,满足仿生移动机器人并联机构正解模型的求解要求。

6-PUS并联机构的运动学正解分析

对6-PUS并联机构的运动学问题进行了分析,着重研究其运动学正解的求解方法。对动平台的位姿变量进行解耦处理,将位置变量表达为姿态变量的函数形式;利用Cayley公式、位置向量的转换关系得到了3个关于姿态变量的约束方程;求解约束方程组得到姿态变量,进而求得位置变量。算例验证了方法的正确性和有效性。

基于电子罗盘的新型3-2-1 Stewart平台实时运动学正解法

位置正解是并联机构运动分析的基础,但由于Stewart平台结构复杂,其正向运动学求解很困难,为此借助电子罗盘的可靠性和航向输出无时间漂移等特性,提出了附加电子罗盘HMR3300的3-2-1Stewart平台的位姿正解法。仿真分析表明,该方法提高了稳定性和计算的效率。在附加电子罗盘后Stewart平台的运动学模型降维并简化为线性,减少了计算量且能唯一确定位姿正解,对其它的并联机构有借鉴意义。

基于粒子群算法的并联机器人运动学正解研究

并联机器人运动学正解问题由于涉及到求解非线性方程组问题而不易解决。在对粒子群算法研究的基础上,对其进行改进,以提高全局搜索能力。同时结合外点罚函数法,对并联机器人运动学正解问题重新进行建模,以便于使用粒子群算法进行求解。结合二者形成新的正解求解方法。最后使用该方法,以一台并联机器人为对象进行研究,获得了其运动学正解。

并联机床的运动仿真和运动学正解计算

提出一种用SolidWorks软件实现并联机床实体运动仿真和解决机构运动学正解计算的方法

变形移动机器人腿部运动学正逆解求解及仿真

对一种新型可变形多足移动机器人的单腿串联机构进行了运动学分析,构建了可变形移动机器人腿部的运动学模型,利用DH法则构建了可变形移动机器人腿部的运动学方程,并对运动学方程正解和逆解进行了求解和仿真验证。结果表明了所应用方法的正确性。