变自由度轮足复合机器人轨迹规划验证及步态研究

为了适应现代化农业对机器人的新要求,该文基于仿生学原理,提出一种可变自由度、轮足复合式、串并混联机构作为四足机器人的腿部机构。该文首先对机器人的整机和腿部机构进行了构形设计,并进行了位置分析;然后,根据农业上的一般地形和障碍物地形,规划了机器人足端普通轨迹及越障轨迹,并利用软件进行了轨迹仿真;其次,根据机器人静态及动态稳定性判据,在保证稳定性的前提下,完成了机器人对角小跑步态规划,并进行了仿真研究;最后,对机器人单腿样机进行了足端轨迹规划验证试验。试验结果表明:该单腿样机可以按给定的轨迹运动,证明该机器人机构设计是可行的,足端运动轨迹规划是正确的。但实际轨迹和理论计算轨迹存在误差,y轴方向最大误差2.5mm,z轴方向最大误差5.3 mm,误差均小于10 mm,在允许范围内,该机器人能够满足农业现代化的使用需求。

实现变椭圆轨迹混合输入五杆机构的设计

首先建立混合输入五杆机构实现轨迹的运动学和动力学数学模型 ,然后根据这些模型及混合输入无条件三曲柄五杆机构不等式 ,建立基于可控马达功率最小的混合输入五杆机构实现变椭圆轨迹的优化综合模型。改进遗传算法保证获得全局最优解。综合实例结果表明混合输入五杆机构较开链二杆机构实现相同轨迹运动规律有明显的优点。

实现变超椭圆轨迹混合驱动凸轮连杆机构的研究

将混合驱动理论应用于凸轮连杆机构,介绍了混合驱动凸轮连杆机构的概念和意义。在对其进行了运动学分析的基础上,使用图解法推导出混合驱动凸轮连杆机构柔性空间边界条件。指出混合驱动凸轮连杆机构再现轨迹应满足柔性空间边界条件和运动学几何约束条件。设计了实现成组超椭圆轨迹的凸轮连杆机构实例。仿真实例结果表明,混合驱动凸轮连杆机构可以在比较规范的柔性空间内精确实现复杂的相同运动规律或不同运动规律的成组轨迹。

基于混合插值的机械臂运动轨迹跟踪控制方法

针对当前方法在对机械臂运动轨迹跟踪控制时,容易受到选取参数的影响,使控制网络陷入局部极小,导致机械臂运动轨迹跟踪控制的准确性和稳定性较差,造成运动轨迹跟踪误差较大的问题,本文提出了基于混合插值的机械臂运动轨迹跟踪控制方法。构建三自由度的机械臂动力学模型,结合参考坐标系确定机械臂位姿,使用Lagrange函数方法,解析显示出机械臂结构,选取带方向的一阶微分prewitt算子进行边缘检测,利用立方卷积和双三次插值算法,处理机械臂运动轨迹的边缘像素点,提取机械臂运动过程中的边缘信息,为运动轨迹的跟踪提供基础,采用模糊变结构补偿方法,实现机械臂运动轨迹跟踪控制。为验证设计的跟踪控制方法的有效性,设计仿真实验,实验结果表明,本文设计的机械臂运动跟踪控制方法的稳定性较好,能够准确地跟踪期望轨迹,有效减小运动轨迹跟踪误差。