一种基于模糊决策的绳驱并联机构逆运动学算法

由于绳索数目大于运动自由度,具有冗余驱动的特点,且绳索长度求解关节角度的逆运动学过程具有高度非线性特点,难以求得解析解,同时存在测量干扰时数值计算结果误差较大。为解决该问题,设计2自由度绳驱并联平台样机,建立机构的运动学模型,基于模糊决策设计一种抗干扰的绳驱并联机构逆运动学算法。该逆运动学算法将驱动空间和关节空间进行模糊化,由绳索长度计算关节角度,从而抑制了过约束计算对测量噪声的敏感性。利用数值仿真技术对该算法和传统牛顿迭代算法进行对比,结果表明:该逆运动学算法具有较高的计算准确性和稳定性,可以用于绳驱并联机构的运动控制,具有实际应用价值。

液压驱动的多冗余机械臂逆运动学算法

液压驱动的多冗余机械臂用常规方法很难实现实时、精确的自动化控制,提出了一种基于几何理论的数值迭代算法,能快速地求解出多冗余机械臂的运动学逆解,并利用此算法对混凝土泵车的臂架系统进行了模拟仿真,仿真结果表明,此算法符合泵车臂架系统的实时自动化控制。

七自由度焊接机器人的全局优化逆运动学算法

针对七自由度机器人运动学逆解过多,在复杂约束工况下难以保证关节运动连续性等问题,提出一种基于整条焊接轨迹全局优化的逆运动学算法。首先,根据S-R-S构型七自由度机械臂的改进D-H参数,对七自由度焊接机器人进行运动学建模。然后,引入冗余臂角变量,在满足关节限位及避障约束的前提下,计算离散后的空间焊缝轨迹中各位姿点的臂角范围,找到臂角的可行域;利用遗传算法优化B样条曲线的控制点参数,在整条焊缝轨迹范围内找到运动平稳且远离关节限位的全局最优臂角曲线。最后,将最优臂角值作为冗余限定条件,求解得到连续的关节角度。以“马鞍形”钢管相贯线空间焊缝为例开展仿真验证,得到了合理的运动规划,求解的臂角曲线变化率小于0.03,臂角曲线距离臂角边界的最小值大于0.5rad,各关节角度在避开障碍物的同时平稳连续且远离限位,符合焊接工艺要求,证明了逆运动学算法的可行性,为七自由度机器人在各行各业复杂工况下的高质量作业提供了理论依据。

康复机械手运动学旋量逆解及算法验证

针对具有相互平行的3个相邻关节轴的康复机械手逆运动学求解问题,提出一种旋量法与代数法相结合的逆运动学求解算法。首先,采用旋量法建立康复机械手的正运动学方程。其次,利用指数积与欧拉角理论求解第1关节角度,使用Paden-Kahan第1、3类子问题求解第2、3、4关节角度。最后,提出两种抓握手势作为算法正确性验证的评价指标,通过MATLAB计算出关节角度实际解,使用Robotics Toolbox处理结果得到各手指的末端位姿,其结果验证了算法的正确性,为康复机械手的运动控制和结构设计提供理论基础。

多节双八面体变几何桁架臂逆运动学解析算法

针对多节双八面体变几何桁架臂(VGT)的逆运动学快速准确求解问题,提出逆运动学解析算法.根据双八面体VGT对称结构和镜像变换矩阵,引入不依赖于欧拉角和Denavit-Hartenberg(D-H)参数的旋转矩阵.通过建立2个辅助坐标系,将整体逆运动学问题分解为求解辅助坐标系旋转矩阵子问题和求解辅助坐标系内位置矢量子问题,给出两节双八面体VGT的逆运动学解析算法.通过分析两节VGT逆运动学的解析解,给出可以将多节臂等效为一节臂的简化运动学构型,将N节VGT臂等效为两节双八面体VGT臂.利用两节双八面体VGT臂的逆运动学算法和简化构型,可得N节臂逆运动学解.仿真验证表明,逆运动学解析算法的计算速度和精度优于雅可比矩阵法.在实际双八面体VGT机构上的测试验证了逆运动学算法的有效性.

多机器人协调操作大型物体的运动学分析及应用

本文研究多机器人协调系统在大型圆筒型工件加工中的应用 ,提出了基于多个 3自由度移动机器人协调操作工件进行空间 6自由度位姿调整系统的结构和协调方法 .在刚体小位移运动模型基础上 ,建立了系统的运动模型以及逆运动学算法 ,并给出了满足实时运动规划的简化算法 .最后 ,通过实例对该算法进行了说明 .

IRB4400喷涂机器人运动学分析研究

喷涂机器人的运动学分析是动力学控制和轨迹规划的理论基础,为提高运动学求解效率,以ABB IRB4400喷涂机器人为研究对象,在Robotics Toolbox中对其建立了D-H模型,进行了正运动学分析。并针对机器人一般逆运动学求解方法复杂低效的问题,研究了BP神经网络智能算法在该型机器人逆运动学求解中的应用。运用正运动学分析结果,在Matlab中利用蒙特卡洛法编程实现了机器人的工作空间仿真,利用神经网络算法求解得到的逆解进行了轨迹规划仿真,得到了机器人工作空间仿真图,连续光滑的关节角、角速度和角加速度曲线图。从而验证了机器人建模的正确性、正运动学分析的合理性和逆运动学算法的有效性,为实际编程作业效率的提高提供了参考。

人脸追踪机械臂的运动学研究

自主设计了相邻三轴轴线平行的人脸追踪机械臂,提出了适用该机械结构的运动学逆解算法。用蒙特卡洛法分析协作机械臂的工作空间,结合多组机器人位姿参数并运用Matlab机器人工具箱进行了仿真模拟,统计了逆解算法的计算精度,验证了机械臂运动学正逆解的正确性。根据机械臂物理结构和实际需求定义约束条件,从多重逆解中选出一组作为最优解,并为后续机械臂轨迹规划打下基础。

六自由度并联运动平台运动分析及仿真

针对并联运动平台在空间的运动分析问题,提出并设计了一种电机驱动的六自由度并联运动平台,该运动平台由三个伸缩杆通过铰链连接而成,能够使得运动平台具备空间六个自由度的运动。利用SolidWorks软件建立了整体结构的三维模型,并用Kutzbach-Grubler公式验证了所提出的并联运动平台空间自由度数量的正确性。根据逆运动学算法,结合MATLAB软件对所设计的并联运动平台进行了位姿求解,验证了算法的正确性。最后通过ANSYS软件对模型进行了有限元分析,研究了在受力状态下的结构变形和振动特性,验证了六自由度并联运动平台在受力和振动方面的结构可行性。

光机电一体化桌面冰球对决系统设计

利用并联机械手惯性小、动作速度快、控制精度高的特点,结合机器视觉反馈信息,设计了一套基于欧姆龙NJ控制器、FH图像处理系统、并联机械手等组成的光机电一体化桌面冰球对决系统。考虑小球撞击桌面侧边,沿折射方向运动对小球运动轨迹的影响,建立了具有补偿量的小球运动轨迹追踪模型,确定了机械手平动盘目标位置与FH图像处理系统实时获取的桌面小球位置间的关系;并基于运动学逆解算法,实时确定并联机械手伺服电机转角目标值。基于此目标值,NJ控制器控制并联机械手快速追踪小球位置,实现两机械手桌面冰球对决。

A numerical error analysis method and its application on a 4RRR parallel kinematic machine

To guarantee the accuracy of error analysis and evaluate the manufacturing tolerance s influence,anumerical error analysis method for parallel kinematic machines (PKMs) is presented in this paper.Quasi-Newton method and genetic algorithm are introduced for the forward kinematic solution.Based onthe inverse and forward kinematic solutions,the end-effector s error calculation procedure is developed.To solve the accuracy problem caused by the length and angular parameters' different units,a normalizationmethod is proposed based on the manufacturing tolerance.Comparison between the error analysis resultscalculated by the traditional method and the numerical method for a 4RRR PKM shows that,this numericalerror analysis method is more accurate,simpler,and can evaluate the machine s real error basedon the manufacturing tolerance.