基于D-H法的农业采摘机器人运动协作控制系统设计

为提升农业采摘机器人运动协作控制性能,降低机器人碰撞概率,利用D-H法优化设计机器人运动协作控制系统;改装位置、力矩以及碰撞传感器设备,优化运动协作控制器与驱动器,调整系统通信模块结构,完成硬件系统的优化;利用D-H法构建农业采摘机器人数学模型,在该模型下,利用传感器设备实现机器人实时位姿的量化描述,通过机器人采摘流程的模拟,分配机器人运动协作任务,从位置和姿态等多个方面,确定运动协作控制目标,经过受力分析求解机器人实际作用力,最终通过控制量的计算,实现农业采摘机器人的运动协作控制功能;通过系统测试实验得出结论:所提方法控制下机器人位置、姿态角和作用力的控制误差分别为14 mm、0.2°和1.2 N,在优化设计系统控制下,机器人的碰撞次数得到明显降低。

D-H法建立连杆坐标系存在的问题及改进

广泛使用的标准D-H法允许坐标系建立在轴线的延长线上,会导致不能针对所有关节连杆进行建模、建立的机器人模型与实体不一致,以及无法进行局部关节位置分析等问题。为了得到统一、直观、准确的模型建立方法,提出了一种统一的实体建模方法——坐标系固定在实体上的D-H表示法(简称CFDH法)。说明了CFDH法坐标系建立的方法、参数获取过程。以一个六自由度机械臂作为仿真对象,分别用D-H法和CFDH法对其进行建模,然后采用Newton-Raphson求逆解,比较两者计算复杂度并对两种建模方法进行整体对比。仿真和实验结果表明,CFDH法满足机器人运动学建模的需求,解决了D-H法存在的问题。

通用和修正D-H法在运动学建模中的应用分析

通用D-H法在机器人运动学标准建模中虽然已被广泛研究和应用,但其存在一个根本缺陷就是,对于两个相邻的平行关节,通用D-H法得到的齐次变换矩阵将是一个奇异矩阵,不能得到正确的模型,这样便无法对这部分关节运动进行正确的运动分析.而修正的D-H法是正对通用D-H所存在的缺陷进行了改进,保证了模型准确性.本文研究了通用的运动学建模方法 D-H法和该方法的应用缺陷,以及修正的D-H法对通用D-H法存在的缺陷进行的改进,并对修正的D-H法在自由度串联机器人正逆运动学中建立模型的正确性进行了验证.

基于D-H法的串联机械手臂工作空间分析

以六自由度串联机械手臂为研究对象,对机械手臂的基本结构进行简化,基于D-H法,建立机器人手臂的连体坐标系,进而得到该机构的运动学正解模型;采用蒙特卡洛法对其工作空间进行了初步研究,并借助数学软件Matlab绘制了其工作空间,得到该机构手臂末端的工作空间云点图以及截面形状。研究结果表明:该机构具有较大的工作空间,可以用于水果采摘和农林作业。

基于D-H法的5-DOF串并联机床运动学分析

基于3-UPS并联机构,提出了一种新型的5-DOF串并联机床。在3-UPS并联机构的运动平台上增加一个可摆动刀具主轴,结合工作台旋转实现刀具与工件间5-DOF相对运动。基于D-H法建立该串并联机床的坐标系,并推导了正解和逆解运动方程。最后利用Matlab软件进行了仿真分析,仿真结果表明所推导的运动方程能够正确反映机床各位置参数之间的关系,验证了该运动方程的有效性和合理性。可为串并联机床的位姿控制精度补偿提供参考。

基于D-H法的挤奶机器人机械臂运动学分析

为了保证挤奶机器人的机械臂能够满足使用要求和精度,并快速可靠地工作,对其进行运动学分析。采用D-H法对机械臂的位姿和坐标变换进行建模,通过设置机械臂各杆件坐标系,确定各杆件的齐次坐标变换矩阵,并建立挤奶机器人机械臂运动学方程。分析结果表明,所设计的机械臂能够满足使用要求。

基于D-H法的多连杆正铲挖掘机运动学分析与包络图绘制

提出并研究了一种3自由度的多连杆正铲挖掘机机构,并运用D-H法对该挖掘机构进行运动学数学建模,得到铲斗位姿的正反解,模拟动臂提升和水平推压工况,分别得到提升状态下铲斗姿态角变化情况和水平推压过程中3组液压缸长度的关系。最后基于运动学正解和奇异判断条件在MATLAB平台上实现该多连杆正铲挖掘机构包络图的自动绘制,结果显示其挖掘范围满足工作要求。本研究为该机构的优化设计、动力学分析和控制系统的设计提供了基础。

基于D-H法的果园作业平台工作空间分析与试验

针对蒙特卡洛方法分析果园作业平台工作空间存在边界不清、点浪费等问题,该研究采用D-H法建立了作业平台运动学模型,利用U形反正弦分布函数改进了蒙特卡洛方法,得到其工作空间点云图。考虑农机农艺融合和工作人员舒适度,分析了平台理想工作空间;采用网格化算法对改进前后生成的工作空间进行分析,改进后最底层与最顶层边界层面积分别增大180.70%和102.69%,表明边界清晰度明显提高;改进后在X、Y、Z三个方向的空间差异系数较改进前分别降低了6.92%、8.99%、2.64%。利用高速摄像机对平台参考点跟踪测试,平台参考点的实测值与计算值最大差值仅为6.2 mm;实际果园试验结果表明,平台参考点实际工作空间与可达工作空间在X、Y、Z方向最大值、最小值均值的差异系数分别为0.27%、0.76%和0.01%,改进方法有效。该研究为果园作业平台结构参数优化、智能控制和同类农业机械工作空间分析提供理论参考。

基于封闭矢量法和D-H法的四足机器人逆运动学分析

为提高四足机器人的运动速度和仿生程度,设计一种新型的具有柔性腰的四足机器人,提出该柔性腰具有三个自由度,对该新型四足机器人进行自由度分析,并用螺旋理论来分析腰部的运动原理和验证自由度。运用封闭矢量法和DenavitHartenberg(D-H)连杆坐标描述法求得柔性腰和单腿逆运动学分析,并用算例证明该算法的正确性。结果表明该算法计算和逻辑简单,便于理解和掌握。研究为该新型具有柔性腰的四足机器人的工作空间、速度、加速度、机构优化和系统控制等的进一步研究奠定了基础。

基于D-H法的轨道摇臂摄影机器人运动学分析

以轨道摇臂摄影机器人作为研究对象,对机器人底盘在轨道上行走的实际轨迹进行分析。将底盘假设为一个特殊关节来建模,结合上层结构的关节参数,运用D-H法得到机器人整体的运动学正解。最后简化运动学逆问题,假设底盘固定不动,得到机器人上层结构的运动学逆解,为轨道摇臂摄影机器人的控制提供了依据。

基于D-H法油茶果采摘机器人正运动学分析

油茶作为一种绿色植物,其产业在中央、地方的大力支持下得到了较快、长足的发展,但限于目前油茶果采摘机械化程度低,致使人工采摘效率低,严重制约了油茶产业的发展。以机器人坐标系建立最为常用的D-H坐标系法为基础,并对D-H坐标系的建立予以介绍,以自行研制的油茶果采摘机器人为研究对象,建立油茶果采摘机器人正运动学模型,为今后进一步研究实验提供理论依据。

基于D-H法的隧道锚杆安装机械手机构设计

为解决隧道锚杆安装过程中效率低、阻力大、不易完全装入等问题,采用D-H法建立锚杆安装机械手坐标系。通过对机械手结构的齐次坐标变换建立机械手运动学方程,并结合工程施工参数,得出推进机构运动与机械手爪运动之间的关系,理论计算出锚杆安装机械手相关设计参数,从而设计一种新型的隧道锚杆安装机械手。该机械手安装速度为38.9 mm/s,与传统钻杆推进安装方式相比,单循环节约工时约2 h,经济优势突出。

视觉机器人的零件识别与抓取方法研究

为了满足视觉机器人能够精准抓取平面零件的需求,提出一种加入深度学习算法的零件识别与定位方法。首先,利用YOLOv4-tiny目标检测算法对目标物体进行识别,并提取出感兴趣区域(Region of Interest,ROI)送入PSPnet语义分割网络中进一步提取ROI。然后,将ROI区域进行亚像素级的模板匹配,并计算目标物体的深度信息。在目标物体中心坐标求解中,以ROI区域的最大内接圆的圆心作为目标物体的中心。最后,利用D-H法对机器人进行运动学解算,并进行抓取试验。实验结果表明:该方法的深度误差率大约为0.72%,视觉机器人抓取零件成功率达到91%,具有较高的定位精度和抓取成功率,可以满足实际工业分拣搬运需求。

基于D-H参数法对矿用车载机械臂的运动学分析

随着煤矿智能化进程的不断推进,煤矿机器人的研发引起了科研人员的关注。由于井下作业空间受限、视线较差,使煤矿机器人的研发受到了制约。针对一种矿用车载机械臂展开分析,利用三维软件构建重载机械臂的三维模型,利用D-H参数法建立机械臂运动学模型,完成了机械臂执行端的运动学推导,然后用Monte Carlo法对车载机械臂模型的运动空间进行求解,为密闭空间内矿用车载机械臂的动力学及运动学分析提供了一定研究依据。

基于D-H法的液压挖掘机工作装置作业空间分析

为了计算液压挖掘机的作业空间,将挖掘机工作装置视为取物机器人的手臂,用D-H法对其作业空间进行描述。与虚拟样机技术相比,D-H法无需建立挖掘机工作装置的虚拟样机,只需要根据挖掘机工作装置各铰点之间的设计尺寸及转动范围,即可对挖掘机的作业空间进行计算,使设计人员在设计初期就可以判断设计方案的合理性。

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。

基于D-H算法的四轴焊缝跟踪机械臂的设计及应用

开展运动学及动力学分析是研究机械臂的基础,D-H参数法是广泛应用的分析方法之一,通过仿真可以模拟机械臂的运动情况和动态性能,并验证模型的可行性。文章利用D-H参数法建立了机械臂的运动模型,并用MATLAB机器人工具包分析了该机械臂的正逆运动学特性,通过运动学轨迹仿真研究,验证了该运动模型的可行性。

基于D-H法的移动碎石车工作装置运动学分析

为了提高井下移动碎石车的设计精度,同时探讨更有效的运动学研究方法,以碎石车工作装置为研究对象,建立碎石车工作装置机构简化模型,采用D-H法建立运动学数学模型,并进行运动学分析,求解工作装置主要作业尺寸和工作范围包络。利用MATLAB软件编写碎石车工作范围通用程序,绘制工作空间图,为设计人员提供了设计基础数据。

基于改进粒子群算法的油茶花粉采摘机械臂轨迹规划

针对人工收集油茶花粉存在劳动强度大、效率低等问题,基于油茶花的生长特性,设计了一种油茶花粉采摘机器人。以油茶花粉采摘机械臂为研究对象,采用D-H方法对其进行建模和正、逆运动学分析;在Matlab软件环境下,采用蒙特卡罗方法求解末端手爪的工作空间,得到机械臂末端工作空间的点云图像。仿真数据表明,所设计的机械臂能够很好地满足油茶花粉采摘要求。由于传统机器人轨迹规划存在效率低、运行不稳定等问题,提出了一种改进粒子群(IPSO)算法对油茶花粉采摘机械臂的轨迹进行优化。该方法以时间为适应度函数,有效地将5-5-5多项式插值函数与IPSO算法相结合。通过对比传统遗传算法(SGA)与传统粒子群算法(SPSO),表明IPSO算法能更好地适用于油茶花粉采摘机械臂的时间最优轨迹规划。

串联机器人的D-H建模方法分析

在机器人工程技术领域,有许多建立连杆坐标系的方法,均称为D-H方法。但这些方法在细节上却有些不同,具体表现为对于串联机器人中间连杆,建立其连杆坐标系选择建立在前关节轴线上还是后关节轴线上,并对应称之为标准D-H方法和改进D-H方法。许多机器人行业工程技术人员没有意识到这两种不同方法在描述串联机器人运动学细节上有许多区别。详细介绍了这两种方法的优缺点及联系,为工程技术人员利用不同形式的D-H方法建立串联机器人数学模型提供了参考依据。