一种新型3-DOF混联机械臂的运动学基础分析

机械臂运动学基础性能分析是其控制和应用的基础。分析了一种新型3-DOF混联机械臂的运动学传递性能,定义了这种混联机械臂的速度传递性能评价指标,并研究了评价指标在定姿态工作空间内的分布规律,为这种混联机械臂的设计与控制奠定了理论基础。这种新型3-DOF混联机械臂具有工作空间大、运动灵活、刚度大和工艺性好等优点。

一种新型3P6R混联机械臂及其位置分析

提出了一种新型3P6R混联机械臂——平面3自由度串并混联机构,基于这种混联机械臂的结构布局形式,建立了其位置正、反解方程式,并得知其位置正、反解均有唯一封闭解,在满足其结构约束条件的情况下,绘制了其工作空间轮廓图,给出了末端件极限姿态角在工作空间内的分布情况,为这种混联机械臂的实用化提供了理论基础。这种混联机械臂具有工作空间大、刚度大、惯性小和工艺性好等优点,可应用于汽车、造船、航空等现代工业领域。

基于旋量理论的六自由度林果采摘混联机械臂运动学逆解

针对传统Paden-Kahan子问题求解机械臂运动学逆解时需确定关节轴线交点坐标的问题,对该子问题进行改进。利用末端执行器位姿信息获取轴线交点坐标,建立物体坐标与末端执行器期望位姿的映射关系,结合子问题求解6自由度林果采摘机械臂运动学逆解;根据主动关节变量取值范围分析所求逆解的可行性,得到可行封闭解,提高机械臂控制速度、稳定性和准确性。在实验室环境下利用所提出的算法求解10组工作目标位置信息对应的关节值,结果表明,所求逆解能使林果采摘机械臂到达正确位姿,末端执行器最大位置误差不超过夹持器最大开度的3.30%,最大姿态误差不超过1?,满足采摘要求。该算法为机械臂快速、稳定及精确地控制提供技术依据。

一种新型6-DOF串并混联拟人机械臂及其位置分析

提出了一种新型6-DOF串并混联拟人机械臂,这种机械臂主要包括肩、上臂和前臂三部分,其中,肩采用球面三自由度并联机构为机构原型,上臂采用五杆二自由度并联机构为机构原型,前臂采用四杆机构为机构原型,结合这种机械臂的结构布局特点,求得其位置正解的封闭解,使用Bezout消元法求得这种拟人机械臂的位置反解的封闭解。

混联机械臂系统带遗忘因子的迭代学习角同步控制

建立了四自由度混联机械臂系统动力学模型,并根据系统重复运动的特点,设计了带遗忘因子的迭代学习的同步控制算法(ILSCFF),实现机械臂系统的角同步运动,并证明控制算法的收敛性。仿真结果表明,无论是三角函数形式的轨迹跟踪还是控制目标为常值,相比于PID控制,带遗忘因子的迭代学习的同步控制有更高的同步精度和更快的动态响应。

基于RR&PRR机构的混联机械臂设计及其运动学分析

并联机构具有结构简单、承载能力强、精度高等优点.根据这些优点,提出一种串并混联五自由度机械臂,该手臂采用RR&PRR球面解耦并联机构作为机械臂的肩关节和腕关节,兼具了串联机构和并联机构的优点.运用D-H法建立机械臂各连杆变换关系,并对混联机械臂进行了运动学分析.运用图解法并借助Matlab软件对混联机械臂工作空间进行了分析.建立了混联机械臂各个关节的静力传递方程,推导出混联机械臂的力雅克比矩阵,为混联机械臂的实际应用奠定了理论基础.

混联机械臂系统自适应选择迭代学习角同步控制

建立了四自由度混联机械臂系统动力学模型,并根据系统重复运动和具有不确定因素的特点,设计了自适应选择迭代学习同步控制算法(ASILSC),实现了系统的角同步运动,并证明控制算法的收敛性。仿真结果表明,相比于带遗忘因子的迭代学习同步控制,自适应选择迭代学习角同步控制有更好的收敛性和鲁棒性。

基于模糊逻辑控制算法的混联机械臂最优运动轨迹规划

针对混联机械臂结构复杂的特点,提出一种基于模糊逻辑控制的运动轨迹控制方案。首先分析混联机械臂双平台空间坐标转换关系,并求出机械臂作业中矩阵变量所对应的空间坐标值,作为模糊逻辑控制器的输入量;然后基于空间坐标变换的规则库对输入变量做模糊推理,提取出最小的模糊隶属度函数适配度,并选取出回报值最大的无障碍最优路径;最后搭建仿真平台并通过调整DH矩阵旋转角度参数,确定关节旋转角度和连杆移动的偏差值。实验结果表明,使用所提轨迹规划方法的混联机械臂的关节速度轨迹波动值最小,且最短路径的遍历时间更短。

基于深度学习的混联机械臂轨迹运动容错算法研究

针对混联机械臂轨迹控制偏差大、难度高的问题,提出一种基于深度学习的容错算法。在笛卡尔空间内基于非线性函数确定关节向量间的相关性,并改善轨迹容错纠偏的收敛性能;基于DBNs模型训练混联机械臂动态位置移动信息,在全局范围内搜索最优解;根据每个关节空间移动轨迹特征和深度学习容错机制,保证机械臂系统闭环操作的稳定性和适用性。仿真结果表明:采用提出的容错算法,6个关节实际移动曲线与期望曲线的偏差程度较小,算法的复杂程度更低。

变压器线圈套装用混联机械臂的设计与分析

随着我国科技水平的不断提高,在机械臂的设计方面也取得了长足的进步。新型的混联机械臂有效提高了承载性能和刚度,同时其动作执行也更加精确和智能化,能够更好地适应变压器线圈套装的作业需要,因此在变压器的装配作业中得到了越来越广泛的应用。为了进一步提高混联机械臂的灵活性和适应性,设计出了一种新型的混联机构形式,并通过模态分析完善了设计方案,使生产作业的自动化程度和效率得到了有效的提高。

变压器线圈套装用混联机械臂的设计与分析

本文设计了一种用于变压器线圈套装的混联机械臂,采用基于四杆及五杆机构的混联结构,显著扩大机械臂的工作空间,通过支撑杆件的作用提高机械臂的额定负载,改善劳动条件,提高变压器生产的自动化水平。对关键部件进行模态分析,避免振动危害。

一种拟人空间机械臂视觉伺服图像处理研究

针对四自由度串并混联拟人空间机械臂本体,构建了基于运动控制卡模式的机器人软件和硬件系统。采用基于位置的控制结构,利用所求得的机械臂逆运动学方程,设计了由图像反馈和末端运动组成的视觉伺服控制系统。提出了一种基于SURF特征的静态目标识别算法,算法首先对目标图像提取SURF特征,并利用欧氏距离实现模板图像与目标图像特征点匹配,然后计算已匹配特征点的质心来获得目标的位置信息,最终实现了稳定的伺服定位。实验结果证明了系统的可靠性,并且证明了四自由度串并混联机械臂本体在实际运动的精确性和稳定性。

一种新型3-DOF串并混联拟人机械臂的研制

提出了一种新型3-DOF串并混联拟人机械臂及这种机械臂的基于性能图谱的概率参数设计方法,对这种机械臂进行了运动学性能分析,推导出这种混联机械臂的位置反解方程、速度传递平衡方程和静力传递平衡方程,定义了速度传递性能评价指标、力传递性能评价指标及各全域性能评价指标,绘制了各全域性能评价指标的性能图谱,应用基于性能图谱的概率参数设计方法,为这种机械臂选取了合理的结构参数,同时,考虑加工与装配工艺性,设计了一种3-DOF串并混联拟人机械臂,为这种机械臂的应用奠定了基础.这种机械臂具有运动灵活、刚度大、惯性小和工艺性好等优点,在精密抛光、航空、造船、汽车等现代工业领域有广阔的应用前景,这种机械臂与球面三自由度并联机构串联在一起,可构成6-DOF串并混联拟人机械臂.

基于视觉定位的串并混联型百香果采摘机器人研究

针对垂帘式种植工艺的百香果,研制串并混联型采摘机器人。该采摘机器人由串并混联型机械臂、末端剪切执行器、移动车体、深度相机、控制电箱、智能控制终端和移动电源所组成。针对复杂背景下定位百香果采摘点的问题,根据百香果与果梗连通关系,提出一种融合深度信息的YOLO v5s目标检测与区域搜索的百香果采摘点识别定位算法。串并混联型采摘机械臂的升降和伸缩自由度存在非线性运动耦合问题,综合运用几何降维和数值迭代的方法获得逆解运动学控制模型。试验研究结果表明,采摘点定位成功率为89.4%,降维迭代的逆运动学求解平均时间为0.084 s,采摘成功率为93.3%,单次果实采摘的平均时间为30 s。

基于MATLAB的串并混联7-DOF仿人机械臂正运动学分析及仿真

设计了一种串并混联7-DOF仿人机械臂,并通过对并联机构进行运动学分析和D-H建模,建立了仿人机械臂正运动学的数学模型;运用MATLAB中的Robotics工具箱对仿人机械臂进行正运动学仿真,得到连续平滑的关节角度规划曲线和腕部笛卡尔空间轨迹。仿真结果表明,设计的仿人机械臂结构参数合理,为仿人机械臂的优化设计提供了依据。

一种混联机械臂的运动学正反解分析

为实现较大活动空间内对重物的搬运仓储,提出了一种具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高等优点的新型混联机械臂。该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。

一种四自由度冗余串并混联拟人机械臂的动载协调分配优化

基于串联机构与并联机构的特点,提出了一种新型四自由度冗余串并混联拟人机械臂机构,弥补当前拟人机械臂的不足之处。针对该机构主动关节之间驱动力分配存在多解的特点,提出一种机构按照预定轨迹运动的动载协调分配优化方法。基于牛顿-欧拉法建立冗余混联机械臂机构的动力学模型,其中机械臂肩关节机构动力学方程为超静定方程,利用小变形叠加原理建立机构的变形协调补充方程;建立以平均功率、力矩波动和平均功率偏差为目标的多目标优化模型,利用主成分分析法对该模型进行优化求解;通过数值算例验证了该方法的正确性和可行性。研究结果表明,选取最优的分配输入组合可实现机械臂能耗低且平稳地工作。