基于Robotics Toolbox工业机器人工作空间的仿真与分析

为了保证机器人能够安全使用,在具体使用前有必要对工业机器人的工作空间进行仿真。本文采用D-H方法求解机器人运动学方程,进一步求出机器人工作空间的坐标方程。通过仿真结果,最终确定运用软件MATLAB能获得良好的仿真效果。应用软件MATLAB实施对工业机器人建立模型,并对其工作空间进行仿真与分析,为机器人的控制提供了重要参考数据。

基于Robotics Toolbox的打磨轨迹拟合与仿真研究

为了让工业机器人完成压力容器焊缝的打磨,按照预定的打磨轨迹运动,通过D-H方法建立机器人运动学方程,使用MATLAB软件的机器人工具箱求出了运动学逆解,得到各个关节实时的数值解,并在工业机器人工作空间内对轨迹进行了拟合仿真,为工业机器人应用在压力容器焊缝打磨领域提供了理论依据。

基于UR3机器人的3D打印仿真分析

为了解决打印时机器的自由度过低的问题,将机器人与3D打印技术结合在一起,选取六自由度的UR3机器人为研究对象,分析其在打印零件时各关节的位置、速度、加速度变化情况,验证是否能满足工况要求。在MATLAB软件中的机器人工具箱Robotics Toolbox进行机械臂建模与正逆运动学仿真分析,在VREP中使用具体模型进行逆运动学分析与仿真,在切片软件CURA中进行切片分析,模拟3D打印的过程,在ADAMS中生成UR3机器人各关节的位置、速度、加速度曲线。分析结果表明:基于UR3机器人的3D打印在增加打印自由度的同时,运动性能良好,满足工况要求。

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。

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。

双臂机器人的轨迹规划研究与仿真

本文以Baxter双臂机器人为研究对象,借助三次多项式插值法、五次多项式插值法等关节变量空间轨迹规划方法,采用D-H法建立机器人的连杆坐标系,利用Robotics Toolbox构建运动学模型,仿真双臂机器人7个关节的角度轨迹曲线、速度曲线和加速度曲线。通过对比分析,具有6个约束条件的五次多项式插值法可以让加速度曲线不存在跳变,各关节运动轨迹更加平稳、连续,能够提升双臂机器人运动的平稳性、双臂协作能力,让其完成复杂的生产工作任务。

工业机器人螺旋路径规划的研究与仿真

本文以工业机器人安川MH5F为研究对象,运用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱,获得螺旋曲线的节点位置和姿态以及螺旋线的导程等相关参数,使得工业机器人具备执行螺旋路径的功能,其应用领域可以拓展。

SCARA机器人控制系统的设计与实现

采用D-H参数法对SCARA机器人进行数学建模,利用运动学方程设计控制算法并在MATLAB Robotics Toolbox平台上进行仿真验证。基于LabVIEW软件工具实现SCARA机器人控制系统,在SCARA机器人硬件平台上进行实验验证,并针对工控机与分布式控制器之间的通信延迟问题提出修正方法,有效提高直线插补运动的精度。实验结果表明SCARA机器人控制系统的有效性和实用性。

基于坐标变换法的3关节机械臂运动学研究

针对当前在串联机器人运动学分析中使用的D-H参数法存在观察抽象、坐标系转换不灵活、参数容易混乱、理论模型与实体模型出入大等缺点,课题组采用坐标变换法对3关节机械臂进行运动学研究。依据关节之间的相对位置关系建立坐标系,采用齐次变换矩阵对坐标系之间的关系进行描述,并建立运动学方程;采用D-H参数法建立机械臂的运动学模型,在MATLAB的Robotics Toolbox中验证了坐标变换法的正确性;编写上位机软件实现了机械臂样机的实时控制。结果表明:坐标变换法具有灵活方便、形象直观、便于计算的优点。该方法弥补了传统D-H法在分析平行关节时的缺陷。

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。

工业机器人PTP运动的研究与仿真

为了研究工业机器人PTP运动过程中的性能,使用D-H法则建立了机器人连杆坐标系与运动学方程,并使用Robotics Toolbox工具箱建立了机器人的三维模型,对所建立的运动学方程及PTP运动进行了仿真。仿真结果表明以PTP运动方式运动的工业机器人在运动过程中各个关节的角位移、角速度、角加速度变化都较为平稳,可代替工人来完成作业任务。

一种5自由度机械手的运动学分析

针对一种工业码垛5自由度机械手进行运动学分析,利用标准D-H参数法建立其参数和正运动学模型,并求解机械手的逆运动学解析解。基于MATLAB Robotics Toolbox建立机械手的仿真模型,验证了机械手正逆运动学求解的可行性。结合MATLAB的数据处理功能和GUI的图形界面,建立强大的可编辑可视化仿真平台,通过串口通讯控制单片机实现对实体机械手的运动控制,实验验证了正逆解求解的正确性。

等离子去板坯熔渣机器人运动学分析与研究

提出了一种工业机器人搭载等离子切割装备去除板坯毛刺的新方法,成功地解决了现有去毛刺设备的不足。该方法以五自由度切割机器人为研究对象,对其进行运动学分析,根据各关节的结构位姿特性建立相应的关节坐标系后,计算其末端坐标系相对基准坐标的的齐次变换方程,并精简对逆运动学方程的求解。利用Robotics Toolbox仿真后,结果表明该方法能够为机器人的优化设计及轨迹规划提供运动学依据。

旋转机器人手臂奇异位形分析

对旋转机器人的机械手臂进行奇异位形分析。首先,运用D-H参数方法构建与该机械手臂对应的坐标系图,并建立相应的运动学模型,进而求得其正运动方程;然后,根据机械臂正运动方程构造与之对应的雅可比矩阵,之后对机械臂进行分析,从而求出该机械手臂所有可能出现奇异状态的情形;最后,运用MATLAB ROBOT TOOLBOX对机械手臂的奇异情形进行仿真及验证。分析结果表明,主要存在3种奇异位形,以及3种奇异情形之间的组合情况,不仅预判出所有可能会发生奇异位形的情况,也验证了前期奇异位形求解结果的正确性,为后期机械臂运动路线规划,以及实现对奇异点的规避奠定了基础。

三节臂挖掘机工作装置的建模与运动学仿真

为了更加直接快速地描述三节臂挖掘机运动过程,将三节臂液压挖掘机作为五自由度的机器人手臂。运用机器人原理,通过D-H的齐次变换矩阵法建立三节臂液压挖掘机的运动学模型,应用Robotic Toolbox工具箱进行运动学仿真与轨迹规划。运动学仿真表明,与普通臂的挖掘机相比,三节臂液压挖掘机有效的增大了挖掘范围;轨迹规划表明,各关节、运动部件可以平稳地运行。