矿用腕部偏置伸缩型Pieper机器人新算法数值解研究

矿用机器人腕部采用偏置形式承受较大负载,同时执行端采用滑动构件以增大作业范围。本文对此类腕部偏置伸缩型机器人进行研究,发现该构型机器人空间结构的2个特性:一是对第5自由度的求解可转化为对特定直线与特定平面法线夹角的求解;二是矢量轴3和矢量轴4交点与原点O之间距离为定值。这2个特性表明可对第5和第6自由度进行迭代搜索求解,提出了一种无须建立各连杆坐标系的机器人运动学求解方法,求解在全局坐标系内完成,采用逐步完成的方法进行正向求解,采用逐步归位的方法进行逆向求解。新的求解方法耗时短、精度高,解决了传统数值方法不利于工业应用的问题,推动了腕部偏置伸缩型Pieper机器人在截割头组对焊接和井下凿岩工作中的应用。

基于MATLAB的六轴焊接机器人运动学仿真

将某符合Pieper准则的六轴焊接机器人作为实验对象,利用SDH(Standard-Denavit-Hartenberg)方法确定其D-H参数,创建对应的关节坐标系与D-H模型。基于MATLAB软件中机器人工具箱10.4版本展开运动学仿真,利用齐次变换矩阵与解析法完成对机器人正逆运动学的分析求解,同时验证了机器人运动学建模的合理性。在MATLAB中完成了轨迹规划与优化,对算法进行了优化、差分与分析。规划方式分别采用了线性规划与关节空间规划。对运动轨迹分别采用了五次插值函数、三次插值函数、匀速优化的处理方法。通过上述实验将优化前后进行比对发现,角速度和角加速度曲线均无骤变现象且到达点位时为零,得到的末端执行器轨迹工整圆滑,充分证明了优化后焊接机器人运动性能的稳定。

基于ANFIS的6R机械臂新逆运动学模型

运算速度和精度是衡量工业机械脅性能的重要指标。为了加快工业机械臂求逆解的速度,针对多数工业机械臂为满足Pieper准则的6R机械臂的情况,提出了一种新逆运动学模型。机械臂腰、肩、肘关节转角由自适应模糊神经系统(ANFIS)求解,腕俯仰、腕摆动、腕旋转关节转角由解析法求解。用此模型得到的解没有姿态误差,但有仅受ANFIS结构影响的位置误差。由实验结果可知选取S01OOO mm半球作为训练空间,训练点数为20000个,隶属函数MF的个数为6时,所得的逆解模型效果最好。结果显示平均位置误差为0.158 mm,选取合适的工作空间后可将其空间内99.9%的点的位置误差控制在0.5 mm内。1000点逆解计算时间为0.082 s,而传统的解析法所需3s左右,极大的缩短了计算时间。根据以上特性可以将此模型运用于分拣系统这类实时规划系统中,速度快,节省计算资源,且误差在可接受的范围内。