连续型机器人运动学仿真和操控系统设计

为了适应越来越复杂的非结构化环境,设计了一种基于球铰链连接和柔性支撑杆结合的线驱动连续型机械臂,并基于常曲率模型的假设建立连续型机器人的运动学模型,研究连续型机器人驱动映射关系,利用MATLAB进行运动学和驱动映射的仿真,仿真结果表明连续型机器人的空间优越性。搭建三关节连续型机器人样机平台,基于连续型机器人的特点设计末端关节跟随手柄操作模式,并在样机平台上实验验证,实验结果表明了运动学模型和驱动映射关系的合理性和正确性以及操控方式的可行性。

一种新型装填机器人操作机的研制

本文介绍了一种新型装填机器人(155HP-1)操作机的设计与研制过程.由于活动空间狭窄及避障等因素要求,该机器人设计成具有七个自由度的冗余自由度机器人.各关节转角的确定受诸多的复杂因素影响,在设计中给以充分考虑,并获得圆满的解决.该机器人由于承受大载荷及抓取被搬运物的特殊要求,设计了特殊的手部结构形式.

双臂搬运机器人反应式导航控制系统设计

为增强双臂搬运机器人在作业任务过程中的行进避障能力,使其运动行为得到连续有效控制,设计双臂搬运机器人的反应式导航控制系统;根据单片机与电机电路的连接形式,选择合适的ARM微处理器元件与PIC单片机结构,再联合HN-9移动平台、智能导航平台、ROS操作平台,完善反应式导航子模块的运行能力,实现控制系统的硬件单元设计;求取绝对位姿向量、相对位姿向量的计算结果,以此作为自变量系数,确定速度雅可比指标,并推断得出动力学递推表达式,完成对双臂搬运机器人的协调控制,联合相关硬件应用结构,实现双臂搬运机器人反应式导航控制系统的设计;对比实验结果:反应式导航控制系统可使机器人准确躲避行进障碍物,导航线路与期望路线吻合程度较高,且躲避过程中机器人完成作业任务的能力不会受到影响,符合连续有效控制机器人搬运行为的实际应用需求。

6关节搬运机器人运动控制系统研究

根据各连杆D-H参数建立了工业机器人的数学模型,并利用封闭解的求解方法推导了机器人运动学公式。基于开放式、模块化设计理念,确定了6关节型搬运机器人控制系统硬件总体方案,完成了主电路、信号接口电路、伺服通讯电路和其他相关辅助电路的设计。建立了6关节型搬运机器人的六连杆旋转模型,同时对运动学正逆解算法、空间直线以及圆弧插补进行了仿真,验证了机器人数学模型的正确性以及插补算法的有效性,同时在已搭建起来的机器人运动控制系统上进行相关实验验证。

重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计

关节型重载搬运机器人各运动关节动态性能和能量耗散水平直接影响机器人以及运动规划的可达性。以ABB公司生产的IRB460型重载搬运机器人为研究对象,针对其机械本体结构特性,建立重载搬运机器人三维模型。若仅考虑回转轴、大臂和小臂组成的三个自由度,重载搬运机器人系统模型可简化成空间三关节机器人系统模型;依据拉格朗日力学方程建立重载搬运机器人系统动力学模型,利用机械臂逆运动学和五次多项式插值算法完成对多关节机械臂空间轨迹规划。通过动力学仿真分析可知,重载搬运机器人各运动关节的动态性能变化稳定且能量耗散较小,且能够沿着预定轨迹完成PTP模式的运动控制。最后,搭建控制系统仿真实验平台,提出一种重载搬运机器人控制系统模型,实验结果表明,所设计的重载搬运机器人控制系统能够准确、稳定的控制各运动关节运动,验证了各运动关节驱动电动机功率参数选择的合理性,为实际的工业生产应用奠定了理论基础。