激光切割高频动态复合运动轨迹规划与控制方法

为提升激光切割的加工质量评价,提出一种激光切割高频动态复合运动轨迹规划与控制方法。首先,设计激光切割光学系统,实现激光焦点光斑在三维空间内的高频动态运动;然后,探讨激光焦点光斑不同维度的运动轨迹规划方法;接着,提出激光焦点光斑高频动态运动轨迹规划方法,并设计相应的激光切割驱动控制系统;最后,将该文方法与静态表面质量优先切割方法、静态最快切割方法进行钢板激光切割试验测试。试验测试结果表明,该文方法的切割速度为1 m/min、挂渣尺寸为0.9 mm、表面粗糙度为0.09 mm,其切割加工质量评价参数优于以上两种方法。

基于机器视觉的分拣机器人运动轨迹规划方法

为保证分拣机器人平稳、快速地完成目标物分拣,需要合理规划机器人运动轨迹,保证机器人的运动性能。传统轨迹规划方法存在准确率低、耗时长、轨迹不平滑等问题,为此,本文提出基于机器视觉的分拣机器人运动轨迹规划方法。采用张正友法进行视觉系统标定,采集目标物图像信息,并对目标物图像信进行灰度化和颜色通道转换处理。图像处理完成后,采用椭圆形运动轨迹分析方法规划分拣机器人末端轨迹,并基于A*搜索算法优化机器人分拣路径,完成分拣机器人运动轨迹规划。实验结果表明,所提方法对机器人运动轨迹规划的准确率在90%以上,耗时不超过4.0 s,能够适应复杂环境,且机器人末端运动速度曲线平滑,可以平稳完成分拣作业。

基于关节电机性能约束机器人的运动轨迹平滑规划

为了使机器人运动过程平滑,采用机器人的逆动力学特性,通过约束机器人关节电机性能得到一种运动轨迹平滑规划方法。该方法中平滑运动轨迹使用五次样条曲线,以笛卡尔空间粗插补和关节空间精插补相结合,在考虑关节角速度约束和逆动力学得到的关节力矩约束下,建立角速度和关节力矩等关节电机性能与粗插补周期的关系式,便可通过修改粗插补周期得到满足关节电机性能约束的平滑运动轨迹,避免因优化平滑运动轨迹而带来的大量计算,更容易操作。通过与三次B样条曲线插补算法规划的轨迹相比,结果表明:此规划能大大提升机器人关节运动的平稳性,减小冲击和振动对机器人运动的影响。

基于ADPSO算法的焊接机械手运动轨迹规划方法

为解决因焊接机械手运动轨迹特征难提取、非线性特性强,导致运动轨迹规划误差大的问题,提出一种基于ADPSO自适应粒子群优化的轨迹规划方法。分析了关节角度、加速度及位姿间的线性关系,采用三次多项式曲线求解焊接机械手关节在不同坐标方向上首端、末端、初始点及结束点的向量值,将向量参数作为方程的输入,求得关节转角。根据机械手每个位置的最大和最小关节转角,建立轨迹目标函数,约束机械手可达到的最大加速度、最短和最长位移及角速度。采用ADPSO法将目标值看作种群粒子,建立全局目标搜索函数,对运动目标定位搜索,完成轨迹规划。试验结果表明,所提方法的轨迹规划精准度较高,与理想轨迹较吻合,针对关节角度和关节速度的规划效果均佳。

6自由度绳牵引并联机构的运动轨迹规划

首先,基于6自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型,给出了可用于运动轨迹规划的绳的速度和加速度 的一般结论:绳的速度值始终不大于动平台上相应铰链点的速度值;而正的绳加速度值始终不大于动平台上相应 铰链点沿绳拉力方向的加速度值。接着,提出一种适用于大部分工作空间的绳拉力的计算算法。然后,选择一个 结构紧凑的6自由度完全约束定位机构,以末端执行器能实现空间螺旋∞型的轨迹为目标,进行运动规划,研究 绳的运动特性。仿真结果验证了以上所得到的一般性结论。同时表明,一些绳的拉力的变化不大;而另外一些绳 的拉力的变化很大。这些运动轨迹规划的仿真结果,能为以后该机构的运动控制方案的研究提供依据。提出的运 动轨迹规划方法对一般的6自由度绳牵引并联机构都适用。

智能车运动轨迹规划中的关键技术研究现状

智能车行驶过程中的运动轨迹规划方法是智能车辆技术研究的重要组成部分。给出了运动轨迹规划方法研究的主要内容,讨论了该方法涉及的关键技术:轨迹曲率连续技术,轨迹动态规划技术和轨迹优化技术,并分析了各种技术的优点和不足之处。最后,在总结全文的基础上对运动轨迹规划方法今后的发展方向做出了展望。

柔性机械臂运动轨迹规划模板函数的比较研究

末端加速度曲线中含有的高频成分会激励起柔性机械臂逆动力学的病态行为，由此限制了末端最小运动时间轨迹跟踪控制的实现,本文对轨迹规划的模板函数进行了比较研究，以揭示不同模板函数生成的末端运动轨迹对运动学及动力学关键参量的内在影响.

假肢接受腔阳模数控加工刀具的运动轨迹规划

应用表面建模方法,建立了假肢接受腔的三维数学模型.针对假肢接受腔的独特外形特征,研制了加工假肢接受腔阳模的三轴联动数控机床,该机床控制系统采用开环系统,可以运行CAD/CAM软件.对加工假肢接受腔阳模的刀具进行了运动轨迹规划,推导出了切削点的计算公式.根据三维刀具半径补偿原理,确定了刀具的刀位点运动轨迹.经过临床实例加工表明:该数控机床和刀具运动轨迹规划算法完全满足实际应用要求.

基于ROS的6自由度机械臂运动轨迹规划

针对多关节机械臂作业效率和安全性的运动规划问题,以开源机器人操作系统ROS为仿真平台进行了机械臂运动规划研究。利用Solidworks建立机械臂模型,经SW2URDF生成XML格式描述的机器人URDF文件。利用ROS Moveit!中的设置助手Moveit!Setup Assistant完成了运动规划相关文件的配置。在轨迹规划方面利用Moveit!框架下C++接口,在三维可视化平台Rviz中实现了笛卡尔空间直线与圆弧插补。在路径规划方面,采用快速扩展随机树(RRT/rapidly exploring random tree)和双向扩展平衡的连结型双树(RRTConnect)路径规划算法,完成了高维空间和复杂约束的无碰撞路径规划。仿真结果表明RRTConnect算法收敛速度快,搜索能力强,能够有效解决复杂环境下的路径规划问题,保证机器臂运动安全。

基于雅克比转置矩阵的机械臂运动轨迹规划方法

由于传统的机械臂运动轨迹规划方法,在进行机械臂运动轨迹规划时对关节扭转角速度的计算不准确,因此规划合理度低。针对这一问题,进行基于雅克比转置矩阵的机械臂运动轨迹规划方法研究。首先,确定机械臂运动关节扭转角速度,进而实现机械臂运动轨迹规划。最后通过仿真实验证明基于雅克比转置矩阵的机械臂运动轨迹规划方法可以提高规划合理度,实现机械臂运动轨迹的合理规划。

5-DOF机械臂运动学分析及运动轨迹规划

基于D-H参数法构建机械臂运动学方程和模型,通过理论推导和仿真实验进行相关验证。根据蒙特卡洛法画出机械臂的空间点云图,给出机械臂的工作空间范围。采用五阶样条曲线在机械臂的关节空间坐标系进行路径规划,并通过Robotics Toolbox工具包给出各个关节的角度、角速度和角加速度的拟合曲线。在笛卡尔空间坐标系,构建运动轨迹基于时间律的运动基元,给出空间直线轨迹和空间圆弧轨迹的一般方程,并基于MoveIt!对机械臂的轨迹规划进行仿真实验。结果表明,得到的运动学模型和运动规划路径能够满足实际需求,为机器人的控制提供相应的支持。

自动泊车的运动轨迹规划

为了解决反正切函数进行平行泊车轨迹规划时未考虑泊车速度变化及转向盘转角方向变化速度过快而产生的误差,提出了基于Clothoid曲线与圆弧相结合的方法来规划泊车轨迹。介绍了基于Clothoid曲线与圆弧规划轨迹的详细过程。首先建立需要的Clothoid曲线的数学模型,在MATLAB中验证模型的可行性,确定车位尺寸极限值。其次在MATLAB中创建泊车环境,对初始航向角为零的情况规划泊车轨迹,对车身的整个泊车过程进行仿真。仿真结果表明:基于Clothoid曲线与圆弧相结合的方法,可以满足无碰撞泊车的要求。

基于D-H参数的六轴机器人运动学分析与仿真

将六轴协作机器人作为研究目标,对其进行了运动学分析,并通过D-H参数法实现了机器人的运动学研究与模拟,同时利用机器人的尺寸图与结构图建立连杆坐标系并形成了相关的参数表,在相同关节角度上分别通过正、逆运动理论与MATLAB模型中的方法实现了机器人末端的姿态计算与模型的正确性检验。通过蒙特卡洛算法可以计算出机器人的空间点云图,通过MATLAB工具包可以计算出机器人末端节点的位置、速度和加速度的拟合曲线。

伺服系统运动轨迹规划研究简要综述

伺服系统广泛应用于工业和国防的各个领域,伺服系统的轨迹规划算法是伺服系统设计中的关键问题之一。首先,介绍了伺服系统对轨迹规划算法的要求;然后,阐述了几种常用的伺服系统轨迹规划算法的基本原理、各自的优缺点和研究现状;最后,展望了伺服系统轨迹规划算法中有待进一步研究的问题。

杠杆平衡式起竖机构的建模与运动轨迹规划

针对特种车辆起竖过程中多级缸换级负载冲击大等问题,采用单级缸驱动的杠杆平衡式起竖机构,并建立了该机构的数学模型,推导出机构输入与输出之间的表达关系式;针对机构不同的运动情况对整体性能影响大的问题,提出采用正向规划和逆向求解规划的运动轨迹规划方法,并分析了这两种方法在不同场合下的适用情况。仿真与实验结果表明:该方法所建立的数学模型是正确的,且电动缸伸出长度与起竖角度有直接的数学关系;电动缸的运动速度与负载的起竖角速度有间接的比例关系,这说明在无传感器的情况下就可以监测负载的运动状况,为起竖机构运动规划时临界条件的判断以及今后的研究提供了重要的理论参考依据;正向轨迹规划有利于机构的快速起竖和减少最大输出功率,逆向轨迹规划有利于机构的平稳起竖。

大型锻件缺陷磨削工业机器人的运动轨迹自动规划算法研究

大型锻件是大型机械的关键部位,消除大型锻件缺陷是提高锻件质量的关键。现根据工业机器人的缺陷消除原理,以碗状结构路径规划为例,分析了其路径规划算法,并通过碗状结构路径的规划,大型锻件缺陷磨削工业机器人实现了对大型锻件缺陷的消除工作。

基于ROS六轴机械臂运动规划研究

使用机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)作为仿真平台,基于六自由度机械臂,对其工作效率及安全性的运动规划问题展开研究。通过SolidWorks建立机械臂模型,并通过SW2URDF插件将模型转换为XML格式的URDF机器人描述文件。利用ROS Moveit!中内置机械臂设置助手Moveit!Setup Assistant生成运动规划相关文件,通过Moveit!下C++接口对机械臂进行轨迹规划,在可视化三维平台Rviz中对笛卡尔空间直线与圆弧插补进行仿真。使用快速扩张随机树和渐进最优快速随机搜索树路径规划算法,实现高维空间的无碰撞路径规划,并通过仿真结果得出RRT-star算法收敛速度更快、搜索成功率更高的结论,保证机械臂的正常作业。

FMS中机器人作业任务的描述与运动轨迹规划

本文采用齐次变换描述机器人结构化作业,将作业结构中独立的位置分量分离出来並通过适当改变这些分量完成不同的作业。此外、本文介绍了机器人点点运动轨迹规划和提出一种新的连续运动轨迹规划的算法、该算法减少了连续轨迹规划的运算量、便于处理机器人出现退化的问题、适于实时控制。轨迹规划的结果采用三维图形仿真验证。

空间机械臂运动轨迹规划研究

文章以基座姿态扰动对机械臂控制影响为基础进行探讨,并对卡迪尔轨迹进行了合理的优化,让基座姿态扰动达到了最小化。