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 .

一种5轴混联加工中心的位姿正逆解分析

为了解决目前纯并联机床存在的问题,研究了一种新型5轴混联加工中心结构,该新型结构具有工作空间大、静动态刚度好的优点.针对其运动参数间存在较强的耦合性,给出了运动平台姿态参数与位置参数间的数学解耦关系,将解析法和数值法相结合,对其位姿逆解进行了详细的推导,同时借助改进的杆长逼近法,进行了位姿正解的推导.实例验证结果表明算法正确、有效.该算法对混联机构的运动分析具有一定的参考意义.

六自由度3-RRRS并联机器人机构位姿正逆解

提出一种六自由度 3RRRS并联机器人机构 ,建立了位姿正逆解的解析表达式 ,其中位姿正解有 4组 ,位姿逆解有 8组 .

UPS+UPR+S并联机构伴随运动及正逆解分析

目的针对二自由度的UPS+UPR+S并联机构对该并联机构是否具有伴随运动以及对该并联机构的位姿正逆解进行分析。方法通过旋转变化矩阵得到相应向量的表达式,并建立约束方程验证是否具有伴随运动。对该机构进行正逆解分析,通过遗传算法求得机构的部分正解并与逆解相互验证,并通过实例进行验证分析,得到最佳个体、最佳适应度、多样性值和每代个体得分结果。结果该机构不存在伴随运动,正解与逆解所得结果相差较小,数据可以相互吻合。正解实例得到的最佳个体为-0.267和0.31,结果与反解相互验证,最佳适应度逐渐减小,获得了每代得分和每代个体得分情况。结论机构不存在伴随运动,性能较好,由正逆解相互吻合可知正逆解的正确性。

双臂并联机器人运动学正逆解及其奇异位形存在性预测

运动学正逆解和奇异位形的预测是机器人设计和运动控制的必要环节。本文针对双臂并联机器人的机械结构,提出了用于求取运动学正逆解数学模型的方法,由此实现通过驱动机器人主臂角度,控制机器人末端坐标的运动轨迹,并确定机器人臂的有效工作空间;同时,利用雅克比矩阵得出了双臂并联机器人正逆运动学奇异位形的预测方法,给出了明确的判定条件。通过并联机器人的实际实验,分析了奇异位形所处的物理姿态和失控情形,验证了正逆解控制和奇异位形存在性预测的正确性,本文所提的方法可为双臂并联机器人的运动控制和轨迹规划提供参考。

3-PRS并联机构位置正逆解解析

本文介绍了3-PRS并联机构的特点,建立该机构的运动学正、逆解模型,并借助Matlab软件及仿真软件ADAMS验证该机构位置正逆解方程的正确性。

2-UPS/(S+SPR)R并联机构伴随运动与正反解分析

目的分析含有闭环单元的三自由度2-UPS/(S+SPR)R并联机构是否具有伴随运动,并对该机构的位姿正逆解进行分析。方法利用欧拉变化得到旋转矩阵,结合机构的结构特性建立约束方程,分析机构是否具有伴随运动和机构的位姿逆解。利用粒子群(PSO)算法分析机构的位姿正解。结果该机构不具备z轴方向的转动伴随运动,建立了位姿逆解方程;通过PSO算法在输入驱动参数的情况下,可以精确地得到动平台的位姿。结论机构不存在伴随运动,通过PSO优化算法得到了位姿正解精确的数值解,为分析机构的工作空间提供了良好的基础。

可用作虚轴坐标测量机的全解耦并联机构运动学分析

针对提出的一平移两转动全解耦并联机构易产生奇异位置及工作空间较小等不足,通过改变支链两移动副的位置,得到了一种改进型全解耦性质、自由度及运动输出保持不变的一平移两转动并联机构;给出了其运动位置的正逆解析解,得到并分析了工作空间形状及大小;与原机构在正逆解数、解耦性与工作空间形状及大小等进行了比较,证实改进型机构为一种优选机型,更适合于用作虚轴坐标测量机、机床及其他运动平台的实用机型。

新型三自由度多连杆混合驱动机构的运动学分析和工作空间数值求解

可控机构是指单自由度机构中的某些结构运动参数或机构输入运动,和多自由度闭链机构中的某些运动可由微机进行实时控制,或以人工方式进行多个固定位置的控制,以达到柔性输出、改善机构的运动学和动力学特性的目的。基于可控机构理论提出了一种新型三自由度多连杆混合驱动可控机构,并使用Newton-Raphson法对该混合驱动机构进行运动学建模,得到该混合驱动机构的正逆解,然后对该可控机构正解进行了数值求解,最后利用运动学正解和奇异性判断条件在MATLAB软件中进行程序编写,得到该可控机构主要工作空间参数,并且绘制了工作空间示意图。其结果显示该混合驱动机构不仅具有灵活度高、微机实时控制、柔性化输出的优点,而且工作空间符合挖掘作业要求,在工程上具有一定的实用性。本研究为该混合驱动机构后续的动力学分析和控制系统设计提供了基础。

三自由度机器人手臂的运动学可视化求解研究

利用Pro/E软件建立机器人手臂模型后,再建立各个关节的坐标系,并给出机器人手臂各连杆参数、各关节变量初始值及其变化范围。运用机器人正、逆解的求解方法在VC++里做出机器人手臂正、逆解的可视化求解界面,此界面既加快了机器人正、逆解的求解速度,也为机器人的控制奠定了基础。

摇臂式六轮探测车空间姿态建模与求解

摇臂式六轮探测车在通过复杂地形或障碍时,车体空间姿态不断发生变化.为了建立探测车的空间姿态模型,对摇臂式六轮探测车结构进行抽象概括,定义了探测车的5个空间姿态参数(包含探测车差动轴与水平地面倾角,主副摇臂转角等),同时以探测车6个轮心高度作为模型的地形参数,完成了探测车空间姿态数学模型的建立.基于此数学模型,给出了空间姿态模型正解与逆解的相应求解方法,为分析探测车性能奠定了基础.

3-PRPS/RRR踝关节康复机器人运动机理研究与试验

为设计一种结构合理、适宜患者使用的踝关节康复机构,针对踝关节运动特点,提出一种3-PRPS/RRR并联机器人。采用旋量理论描述机器人的数学模型,推导得出该机器人具有3转动自由度;使用闭环矢量法得到机器人的位置逆解方程,利用粒子群优化算法计算机器人的位置正解;设定一组机器人的设计参数,建立由初值不断迭代的数值算法得到机器人的工作空间;推导机器人的雅克比矩阵,计算机器人在其工作空间内的奇异位形;通过生物力学软件建立人体骨肌系统,仿真得到使用该机器人进行踝关节康复训练时踝关节处肌肉的激活程度;搭建试验样机进行试验,验证机器人位置正/逆解、工作空间和奇异位形。研究结果表明:CAD模型和理论计算结果一致,结合试验验证了机器人位置正/逆解的正确性;试验样机的工作空间能够满足踝关节康复训练所需的运动范围,且机器人在其工作空间内不存在奇异位形;使用该机器人进行康复训练时能够有效地激活肌肉,达到康复训练的目的。

基于优化遗传算法的焊接机器人路径规划研究

为提高焊接机器人的精度和效率,得到最优的机器人路径规划,以现代HA006型机器人为研究对象,在SolidWorks平台构建其三维模型,依据D-H法获得其连杆参数数据,进行运动学正逆解理论计算,使用MATLAB robotics工具箱进行运动学正逆解验证;使用五次多项式曲线方法进行关节空间轨迹规划,发现加速度在开始结束位置的突变是影响运动过程平稳性的主要原因;基于优化遗传算法进行路径规划,将适应度函数结合路径长度和平滑度两项指标,最终仿真得到平滑的优化路径曲线。

隧道打眼机器人在地铁电气化施工中的应用

文章以自由度液压钻孔机器人为主要研究对象,该机器人主要解决传统地铁电气化施工中吊柱附加悬挂打眼难、施工质量差、安全隐患大的问题,如以前用梯车人工电钻钻孔,存在设备作业能力单一、钻孔作业效率不高、安全隐患大、自动化程度低等问题,将虚拟关节和Denavit-Hartenberg参数表相互结合,形成机器人运动学模型,有效分析机器人运动学逆解。同时,为提高孔位精度,对逆解进行工程化处理,获得正确的逆向运动学解算,编制相关算法,合理控制机器人实现自动钻孔运动,实现在模拟隧道环节下进行真机试验验证。通过试验结果显示,隧道打孔机器人有效满足隧道中不同孔位安装的尺寸要求,能利用轨道大眼机器人来调整自身打孔位置,将钻孔位置偏差率控制在10mm范围内,有效提高隧道自动钻孔性能。

大工作空间5R平面并联机构的正逆互解验证实验研究

针对平面两自由度并联机构工作空间小的不足,提出一种变驱动布局大工作空间5R机构。在运动学分析基础上,利用Solid Works软件建立并联机构的三维运动学仿真分析模型,在Motion分析环境中改变原动件的运动参数,求解出并联机构的运动轨迹及其可达工作空间,完成其正解分析;另外,搭建并联机构的运动学实验平台,在Solid Works软件中画出给定轨迹,利用Solid Works软件逆解得出两伺服电机各时刻的转速,结合运动控制函数,编写上位机运行程序,通过PCI-DMC-F01运动控制卡对伺服电机进行控制,使末端执行器按照预期轨迹运动。实验轨迹、工作空间与正逆解结果一致,实验表明5R机构正逆互解的正确性和可行性,并在此基础上给出了大工作空间并联机构的应用实例。研究工作对拓展5R并联机构的工程应用具有参考价值。

一种新型并联运动振动筛及其运动学研究与研制

提出了并联运动振动筛的新概念,设计了一种新型空间二自由度并联机构,固结于该机构运动平台的筛箱能产生一个独立的铅垂运动和两个转动(其中一个为独立转动,一个为衍生转动),筛面轨迹为空间复杂曲线,适合于高效物料筛分运动;建立了该机构运动学正逆解数学模型,根据振动筛分工艺要求,设计了杆件长度,并进行了相应的三维实体运动仿真;还导出了上平台各点运动轨迹方程,用MATLAB绘出了相应的轨迹曲线,为该机构工艺参数的进一步优化设计奠定了基础;最后研制了样机。

3-RRC并联机构的变拓扑结构及其特性分析

以三平移并联机构3-RRC为原型,基于变拓扑结构中运动等效支路的对称型和非对称型扩展理论,得到对称型和非对称型并联机构3-RRRP(4R),应用坐标轴投影法,对非对称型并联机构3-RRRP(4R)进行位置的正逆解分析,得出该机构输入与输出的运动解耦性。借助ADAMS软件,将其与原型机构3-RRC以及对称型3-RRRP(4R)机构进行特性比较,显现其结构改进的优越性。

一类新型三平移并联机器人机构的位置分析

分析了一类新型三平移并联机器人机构 ,求得其正逆运动位置的解析解 .较之已有的三平移并联机构 ,此类机构不仅位置分析解数低 ,求解容易 ,而且正解还具有一定解耦性 .机构运动的解耦性与机构的拓扑结构、尺度型、主动副的选择等多种因素有关 .本文研究的新机构采用特殊的几何配置极好地解决了并联机构多支路对称布置时不利于解耦、易多出非独立输出运动项的弊端 .同时 ,发现C ,P副的采用可降低运动求解特征数 (方次 ) ,而将C副中的线性移动作为主动输入时其解耦程度优于将旋转运动作为主动输入 .机构运动的解耦性为并联机器人的实时控制与规划提供了有利基础 .

三平移并联机构3-RRC的工作空间分析

机器人的工作空间是衡量机器人性能的重要指标之一。并联机器人的工作空间决定着并联机器人的整体尺寸。通过矢量法建立了三平移并联机器人机构3—RRC的位置正反解方程,探讨了结构参数对该并联机构工作空间的影响规律,为扩大工作空间提供了途径,且为工作空间的综合提供了依据。该并联机器人机构在工业装配机器人、力与力矩传感器、虚拟轴机床、坐标测量机等领域具有广泛的应用前景。

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。