基于MATLAB Robotics Toolbox的机器人学仿真实验教学

简要介绍MATLAB Robotics Toolbox在机器人学仿真实验教学中的基本应用,具体内容包括齐次坐标变换、机器人对象构建、机器人运动学求解以及轨迹规划等。该工具箱可以对机器人进行图形仿真,并能分析真实机器人控制时的实验数据结果,因此非常适宜于机器人学的教学和研究。

基于MATLAB/Robotics Toolbox的六自由度机械臂仿真

设计了一种六自由度的机械臂,用D-H法建立数学模型,并运用MATLAB中的simulink模块对机械臂的运动学和路径规划问题进行了仿真。给出关节变量值,求解机械臂末端姿态;已知空间姿态,求解关节变量;采用改进点到点的路径规划,得到了仿真时间为2s,间隔为0.025s的机械臂末端运行轨迹图,进而得到机械臂末端在坐标空间的姿态和速度、加速度的关联图形。仿真结果作为机械臂控制系统设计的依据。

Matlab Robotics Toolbox逆运动学数值解分析

介绍了机器人逆运动学数值解求解方法,详细分析了基于雅克比逆矩阵与雅克比转置矩阵的数值解原理,并给出在雅克比矩阵为奇异矩阵的情况下机器人运动方程的近似解。以Puma560机器人为例,对Matlab R obotics Toolbox逆运动学库函数进行验证,结果表明ikine6s函数能很好的解决六轴机器人逆运动学,具有较高的精度。

基于MATLAB-Robotics工具箱的工业机器人轨迹规划及仿真研究

对Cincinnati T3-746工业机器人的运动学轨迹规划进行了分析与仿真。通过实验对该工业机器人的三关节的关节轨迹进行了三次多项式插值运算。利用MATLAB-Robotics工具箱对该工业机器人进行了建模,实现了对工作空间内任意直线、圆弧轨迹拟合插值运算。通过运动学正反解的计算,得到了实时的关节空间坐标的数值解。为该工业机器人进一步的研究和应用提供了理论分析依据。

工业机器人在MATLAB-Robotics中的运动学分析

本文设计了一种基于工业机器人的自动化处理系统,能够将工人从繁重的体力劳动中解放出来,避免了工人长时间在恶劣的环境中工作,首先需要在MATLAB Robotics环境下,建立机器人运动模型,对6R机器人的正运动学方程进行仿真验证。对机器人运动轨迹进行插补运算,运用MATLAB Robotics Toolbox工具箱编写了简单的命令程序,对工作空间内机器人进行关节轨迹规划与笛卡尔空间内的轨迹规划仿真,为6R工业机器人的运动学分析及轨迹仿真提供了参考依据。

基于MATLAB的M-20iD/35机器人运动学仿真与轨迹规划

为了实现弹体车削加工单元的自动上下料路径的优化,针对典型六自由度的发那科M-20iD/35型工业机器人的运动轨迹进行了研究,根据改进D-H参数描述机器人的空间坐标系位置及连杆的参数,进一步对机器人正、逆运动学分析求解;基于MATLAB Robotics Toolbox建立机器人仿真模型并得出仿真结果及参数变化的可视化曲线图像,分析验证其数学模型的正确性;最后利用五次多项式对上下料机器人发那科M-20iD/35进行工作空间的轨迹规划,得到连续且平滑的轨迹曲线。仿真结果表明,研究得到的机器人轨迹运行平稳,各关节性能状态良好。

基于MATLAB的机器人运动仿真研究

按照一定的要求对一种柱面坐标机器人进行了参数设计,讨论了该机器人的运动学问题,然后在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox对该机器人的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行了仿真.通过仿真,观察到了机器人各个关节的运动,并得到了所需的数据,说明了所设计的参数是正确的,从而能够达到预定的目标.

基于MATLAB的移栽机械臂运动学分析与仿真

为了实现对四自由度移栽机械臂的精确控制,采用D-H法建立机械臂的连杆坐标系和运动学方程,实现了机械臂运动学正解。根据移栽机械臂的特点及参数,用解析法求得移栽机械臂的运动学逆解。运用MATLAB中的Robotics Tool-box工具箱对移栽机械臂进行运动学仿真,验证了所求得的正解和逆解。

基于Matlab的UR5机器人相贯焊接模型运动学分析和轨迹规划

为了解决在球管接头处焊接作业的机器人焊接路径的规划难点,以UR5焊接机器人做参考,对球管相贯空间曲线建模并推导出该曲线的参数方程,建立D-H坐标系,分别对其正向和逆向求解,采用Matlab和Adams联合仿真,获得了末端执行器轨迹规划路径及各关节的角速度、角加速度时间变化曲线。结果表明,UR5焊接机器人模型正确、合理,具有良好的运动学性能,并且在焊接过程中姿态没有发生突变;同时,也验证了相贯焊接焊缝的轨迹规划操作空间的合理性和可靠性,为在复杂工作环境中进行焊接作业提供了一种验证手段。该验证方法为后续进一步研究样机控制提供了理论支撑。

基于MATLAB的排爆机器人操作臂运动学研究

文章讨论了一种求解排爆机器人欠自由度操作臂运动学问题的方法,通过建立合适的目标矩阵和运动学方程,不采用常见的关节变量分离法,而是通过适当变换,利用MATLAB强大的矩阵运算功能和符号运算功能,对方程进行了求解,最后利用MATLAB的工具箱Robotics Toolbox对计算结果进行了仿真,并在试验样机上做了实验,结果说明该方法是正确可行的。

基于MATLAB的配网带电作业机器人运动学和作业路径仿真分析

通过MATLAB机器人工具箱为配网带电作业所用的UR10机器人建立数学模型,通过对其运动学计算和路径规划等影响机器人作业效果的重要问题进行仿真分析,为机器人更好完成配网线路带电作业这种复杂、危险的作业任务提供了理论依据。

书籍码垛机械臂运动规划方法研究

平稳性是机械臂码垛书籍的重要指标。基于MDH(modified denavit-harten-berg)参数法对六自由度书籍码垛机械臂进行建模,采用解析法推导其运动学逆解。对三次多项式插值、五次多项式插值和新型S形曲线加减速法的轨迹规划方法进行分析,利用MATLAB机器人工具箱进行运动仿真,得到单关节位移、速度和加速度曲线。对比分析运动曲线,发现新型S形曲线加减速法所规划的运动曲线最平滑。利用新型S形曲线加减速法轨迹规划六自由度机械臂,可获得非常平稳的末端轨迹。结果表明,新型S形曲线加减速轨迹规划方法非常平稳,更适合机械臂书籍码垛的作业任务。

6R喷漆机器人的运动学分析与仿真

用Robotics Toolbox对机器人进行仿真建模,编写出机器人末端运动轨迹的可视化程序,完成了喷漆机器人的实时轨迹绘制,直观的了解机器人的工作空间。应用机器人工具箱编写Matlab仿真程序,验证运动学正逆解的正确性,为后续的动力学分析、轨迹控制尊定了基础。

轻型抓取机器人的优化设计与路径规划

针对一种轻型抓取机器人,对其进行了构型优化设计和相关工作路径的研究.在各臂旋转到同一条直线上时,以对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出轻型抓取机器人各臂的最优臂长,并针对抓取时的稳定性进行了设计.运用三次多项式对机器人的点到点运动和有中间点的运动进行了轨迹规划,得到了各个关节的位移和角速度方程,并用实例进行了计算.利用Matlab Robotics工具箱对轨迹规划的结果进行了验证.

开关柜带电检测机器人设计与仿真分析

针对开关柜检测传统人工检测方法存在的效率低下、准确度不高、检修周期长等问题,课题组提出研究开发机器人来智能检测开关柜。通过对电力系统开关柜和开关室尺寸的了解,设计开关柜带电检测机器人结构,使机器人能够自主完成开关柜的实时带电检测;运用D-H参数法描述机械臂,利用MATLAB对开关柜带电检测机器人进行仿真,分析设计的机械臂所能达到的空间位置。设计的检测机器人可以实现较高的检测效率,减少人力投入。

肖像机器人运动学建模与路径规划

针肖像机器人绘画问题,为探讨和研究肖像机器人运动学和插值方法,利用各关节连杆的相对关系得到了正、反运动学描述。首先,规定了Home初始位,同时利用MDH法建立了坐标系,分析了其结构及连杆参数。然后,利用MATLAB数学工具箱验证了运动学求解算法的正确性。最后,讨论了双三次插值在机器人路径规划中的应用,利用该算法对示教路径进行插值以消除了机器人运动过程中的不连续现象。实验结果表明,运动学算法和插值算法具有很好的鲁棒性。

打磨机操作臂运动学仿真研究

采用D-H方法建立打磨机操作臂的运动学方程,并讨论该操作臂的运动学问题。首次将MATLAB中的Robotics Toolbox命令与编写的MATLAB程序相结合应用于新型打磨机操作臂正运动学、逆运动学仿真,并对正、逆运动学以及空间轨迹进行了实例仿真。通过仿真观察到操作臂各个关节的运动并得到了所需的数据,说明操作臂建模以及所设计参数的合理性和运动算法的正确性,为打磨机的动力学、控制和规划的研究提供了可靠的参数。

滚筒螺旋叶片的激光熔覆中机械臂路径轨迹研究

装煤是采煤机螺旋滚筒叶片的主要功能,复杂煤层赋存条件和非线性冲击载荷会使其磨损加剧甚至失效,尤其是叶片的尾端和外缘部分,运用激光熔覆再制造的方法对磨损的叶片进行修复,可以提高使用寿命。针对激光熔覆实验中机械臂的路径轨迹,运用Matlab Robotics Toolbox建立机器人改进DH模型,用蒙特卡洛方法得到其工作空间点云图,用alphaShape()函数对点云进行包络处理,求解出工作空间的体积为27.0217 m3,验证了改进DH建模的正确性,能满足对采煤机螺旋叶片激光熔覆的任务要求。对熔覆实验中机械臂的轨迹进行仿真分析,为叶片的激光熔覆实验做准备。应用运动学分析软件Admas模拟机械臂对叶片外缘螺旋曲线的增材过程,得出其各关节的运动学参数和驱动电机所需的转矩。在重力和末端负载的作用下,运动轨迹的突变使法兰盘出现数量级为10-10的微小波动。将关节角时间序列导入SimMechanics中,作为驱动能控制机械臂做相同的螺旋曲线运动,验证了Adams中得到的关节角时间序列的驱动具有实际意义。对磨损最为严重的尾片磨损曲面特征进行分析,并划分为区域A,B,C。用KUKA机器人示教器在线编程,以直线增量蛇形往复方式,在叶片区域A熔覆耐磨层,改变激光头的姿态使其垂直于叶片的磨损曲面,在区域C熔覆样条曲线,用三维扫描仪获取区域B的点云,并重构曲面。将磨损模型与完整叶片模型利用布尔运算(剪切)得到待熔覆区域的STL文件,并导入增材制造辅助编程软件生成路径程序,熔覆实验时间为70 min,机器人运动平稳,且成型质量良好,几何特征与原叶片一致。研究方法为螺旋叶片修复和其他复杂曲面零件的再制造提供参考,具有较好的工程应用价值。

基于计算机模拟的弧焊机器人三维仿真环境搭建

提出了一种VA1400弧焊机器人三维仿真搭建的方法。该方法利用Matlab机器人工具箱和Matlab三维动画技术,以Solidworks等三维软件设计的VA1400弧焊机器人模型为研究对象,建立其逼真的机器人三维仿真研究平台。给出机器人模型的建立、数据导入和三维动画演示等步骤,搭建出一个开放性高、可视化逼真的弧焊机器人仿真环境。通过仿真系统的显示效果,验证了该方法的有效性。

五自由度机器人打磨木椅背板的轨迹规划研究

以五自由度打磨机器人为研究对象,采用D-H参数法建立其数学模型,并在MATLAB Robotics Toolbox工具箱中得到机器人的仿真模型;选取背板中的两个打磨点,采用逆运动学运算得到机器人的各关节角度,并在关节空间对这两个打磨点进行三次和五次多项式轨迹规划。通过仿真结果的分析比较,可知采用五次多项式轨迹规划时,机器人在运动过程中平稳、无突变,能有效地减少关节磨损和冲击振动现象的发生。