基于改进D-H的隧道摄像头清洗机器人运动学分析

为实现摄像头的智能机械化高效清洗,设计了5自由度(5DOF)摄像头清洗机器人,通过在J2与J3关节间增加过渡关节的方式解决了歧义问题,采用改进D-H(Denavit-Hartenberg)法获取了机器人的运动学模型参数,再通过齐次变换法与封闭解法求解了机器人的正逆运动学。在Robotics Toolbox工具箱建立了机器人臂架模型,开展了仿真实验,通过蒙特卡洛法分析了机器人工作空间,采用五次多项式插值方法构造了运动轨迹。结果表明,清洗机器人的工作空间满足隧道摄像头清洗作业工况要求,规划的关节运动轨迹满足运动学约束且保证了机器人运动平稳性,为隧道摄像头清洗机器人的运动控制奠定了基础。

串联机械臂分布式电液伺服运动系统稳定性控制方法研究

串联机械臂分布式电液伺服系统是部件高度耦合的复杂控制系统,针对其高负荷大功率状态下运动稳定性能下降的问题,在串联机械臂分布式电液伺服系统结构和动力学分析基础上,构建了分布式电液伺服系统的运动控制模型,利用扩展劳斯稳定性判据构造了串联机械臂的运动稳定性判据,进而充分地分析了串联机械臂运动失稳的影响因素,采用滑模控制策略优化串联机械臂分布式电液伺服系统的运动稳定性能,在模块化实验环境中验证了控制方法的可靠性和有效性,通过对实验结果的分析,所设计的滑模控制方法能够快速有效提升串联机械臂分布式电液伺服系统运动稳定性能。

空间串联机构重力平衡设计方法与仿真分析

以穿戴式机器人空间串联机构的重力补偿机构为研究对象,提出平衡连杆旋转中心与补偿器轴线对中的设计方法。在平衡连杆的偏航面旋转中,设计平面重力补偿单元,然后将补偿单元改装成空间重力补偿单元,以适应平衡连杆的一般性旋转。将串联机构的重力势能视为多个子系统的重力势能之和,分析空间重力补偿单元对平衡连杆的作用模式和偏转的补偿性能。最后结合空间重力补偿与同步带结构,构建空间串联机构的重力补偿机构。通过对空间重力补偿的仿真分析,验证了重力平衡性能和所提设计方法的有效性。

基于强化学习算法的串联液压机械臂运动优化控制研究

串联机械臂是一种融合机电液特征的连杆机构,针对复杂多变运行工况时运动稳定性能下降的缺陷,在串联机械臂运动系统结构和运动动力学模型基础上,对串联机械臂运动控制系统控制拓扑结构进行了重构,设计了基于强化学习算法的运动控制策略,通过在线标定优化相关参数,实现运动控制的稳定性,在构建的变工况运动控制试验台架中验证算法的可行性,实验结果表明,设计的强化学习算法能够有效的提升串联机械臂的运动稳定性。

基于WLS-MBO算法的串联机器人动力学参数辨识

针对六自由度串联机器人的参数辨识,提出了一种基于加权最小二乘和候鸟优化算法(WLS-MBO)的动力学参数辨识方法。首先基于串联机器人动力学原理,得到考虑了库伦粘滞摩擦参数的线性化动力学方程。采用五阶傅里叶级数作为辨识激励轨迹,通过机器人控制器驱动关节对激励轨迹进行跟踪,采集机器人运动过程中的关节位置和力矩数据,并通过加权最小二乘法(WLS)得到动力学参数的初始解。利用候鸟优化算法(MBO)对WLS的结果进行二次寻优,以提高动力学参数的辨识精度。实验结果表明:所提辨识方法具有较好的辨识效果,能够进一步提高辨识精度;MBO算法具有更优的全局搜索能力。

六轴机器臂搬运过程轨迹规划与仿真研究

针对机械臂搬运过程中的模拟仿真需求,提出基于搬运机械臂姿态的解析方法和末端定位方案,并基于逆运动学分析,给出一套轨迹生成方案。首先运用D-H法分析机械臂结构参数确定轴间坐标关系,建立运动学模型,通过解析法确定末端位置和机械臂位姿的正、逆运动学关系,并求出末端可行域以及多解的确定方案。基于逆运动学分析,运用五次多项式插值来避免冲击。根据机械臂末端起止点生成平滑的末端运动轨迹以及位姿关于时间的参数方程。提出搬运时间最短原则的轨迹规划方案。在MATLAB仿真下,结果表明该方案设计的轨迹连续平滑,关节运动满足速度与加速度约束,并无跳变和冲击,说明了方案的合理性。该方案为搬运机械手运动规划方案提供借鉴。

八自由度机械臂位置运动学模型解析解

采用D-H法建立了八自由度农业机器人机械臂连杆坐标系,得到以关节变量为输入的正运动学方程。在正运动学方程的基础上,根据农业机器人实际工况以及机械臂自身的结构特点,设定了约束条件,进行了逆运动学分析,得到了各关节变量的解析表达式,并对正运动学与逆运动学计算结果进行了相互验证。采用ADAMS仿真软件建立了机械臂的仿真模型,进行了运动学仿真,仿真结果与理论计算相符。搭建实验平台,实验验证了正运动学与逆运动学求解结果的正确性。

闭链级联式机器人基于旋量理论的运动学分析方法

闭链级联式机器人由若干个平面四杆机构和空间杆机构串联而成,将这些杆机构中从基座到操作端最短的开链定义为主运动链,这样闭链级联式机器人的运动学分析就转化成了一个开链和若干个单闭链的运动学分析问题。主运动链的运动学分析采用指数积公式。主运动链的关节位置和速度信息可以由各个关节所在的单闭链的运动学分析得到。平面四杆机构和空间六杆机构的运动学分析可以通过建立闭链的结构方程来实现。最后综合主运动链和各个单闭链的运动学分析的结果即可得到主运动链关节空间与末端执行器位形空间的位置和速度映射关系,从而完成整个闭链级联式机器人的运动学分析。

闭链级联式机器人基于旋量理论的动力学分析

闭链级联式机器人是一种复杂型式的机器人,对其进行动力学分析是实现对其进行运动控制的必要前提.闭链级联式机器人的结构特点是:任何一个闭链级联式机器人都存在一条主运动链,且主运动链为开链机器人;主运动链的各个关节均为被动关节或被测量关节,分别由相应的闭链驱动或测量.基于旋量理论的动力学分析方法是通过使用运动螺旋和指数积公式等数学工具建立起机器人的动力学方程,从而求取机器人的驱动力矩.由于闭链级联式机器人存在闭链,其动力学分析方法不同于传统的开链机器人,用旋量理论建立闭链级联式机器人的动力学方程的要解决两个关键问题:其一是闭链的分解,其二是惯性矩阵的求取.该方法也为解决单闭链机器人的动力学分析问题提供了基础.

基于视觉定位装配机器人的设计与实现

建立视觉定位系统,用于装配机器人对工件的精确定位,将获取到的位姿信息传递给控制系统,从而引导机器人完成精确的装配动作。该机器人通过自主研发,拥有先进的视觉定位系统、图像识别算法以及创新性的机械结构,具有较高可靠性与鲁棒性。控制系统以DMC5400为核心,用MFC来开发软件,设计并实现了自动控制及手动控制两种模式,采用S型加减速曲线,对各个轴的平稳控制。实际测试表明,该装配机器人性能稳定、执行效率高,在装配点位置随机和工件轮廓不规则的情况下均能高精度地完成装配过程。

磁轮式超声串列自动扫查爬壁机器人结构及位置调整

介绍一种新型爬壁机器人,它以超声串列法自动扫查和检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷.着重介绍了它的机械结构及位置调整运动控制算法.这种机器人采用磁轮吸附和小车式行走,利用磁带导航,光纤传感器检测,具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点.

高效弧焊设备与方法在船舶制造中的应用现状

弧焊是船舶制造中采用的关键生产技术,它在很大程度上影响船的制造周期和成本。近年来,为了进一步提高焊接效率,各国在传统型造船高效焊接技术的基础上,大力发展更为高效的弧焊焊接设备与方法,其中主要有高效船舶机器人焊接、船舶双丝气电立焊、船舶多丝弧焊和船舶激光-电弧复合焊接。虽然我国已成为世界第三造船大国,但在造船领域与国际先进技术的差距仍是巨大的,必须跟踪国际先进水平发展的动向,使高效弧焊焊接成为我国船舶发展的必然趋势。

自动扫查爬壁机器人结构及控制系统研究

针对检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷,设计了一种基于超声串列法扫查法的新型爬壁机器人,着重介绍其机械结构及控制系统。这种机器人采用磁轮吸附和轮式行走,利用磁带导航,光纤传感器检测,具有结构紧凑,导航性能好,控制精度高等特点,有广泛的应用前景。

两气动方式绳牵引指关节主动伸展的动态差异

机器人指关节采用气动驱动牵引绳,绳牵引力克服弹簧力而关节主动伸展,靠弹簧力作用而被动逆时针转动。给出关节角位移和气压之间的数学表达式,利用节流小孔完全壅塞时、通过气体的质量流量不变的原理,在气动和气-液串联复合两种驱动方式下,建立了关节角位移与时间变量之间的动态方程。根据示例,选择不同的系统参数,仿真并分析了这两种方式下的关节角位移、角速度、压力值的动态特性。

基于改进量子遗传算法的机器人关节轨迹优化

电子元器件体积较小,对它进行分拣较一般分拣工作困难且工作量巨大,应用机器人分拣可大大提高工作效率。采用七次多项式曲线插值的方法进行轨迹规划,使运动关节的角速度、角加速度和角急动度曲线光滑连续;提出一种改进的量子遗传算法,引入正态分布概率密度函数以改进量子门旋转角步长策略,对关节运动轨迹进行最短时间优化,使机器人能够在满足非线性约束条件的基础上具有最优关节轨迹曲线。仿真结果表明:该轨迹算法能够快速有效地缩短机械臂关节运动时间。

自动扫查爬壁机器人系统及调整运动

高压容器的焊缝常存在边界未熔合、未焊透、裂纹等问题,一般利用超声波串列扫查方法对焊缝进行无损检测.介绍一种用于化工容器在役检测的新型超声串列自动扫查爬壁机器人,并着重阐述了其机械结构及位置调整运动控制算法.该爬壁机器人采用磁轮吸附小车的行走方式、利用磁带进行导航和光纤传感器检测机器人状态,具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点.实验证明该机器人方案可行,效果良好.

基于Levenberg-Marquardt算法的串联协作机器人精度标定研究

目前研究的串联协作机器人精度标定方法标定误差较大,导致定位精度较低。为解决上述问题,基于Levenberg-Marquardt算法研究了一种新的串联协作机器人精度标定方法,参照空间坐标系转换原理和运动行为参数,将多个机器人的每个关节看作标杆,机器人通过思维规划完成需要执行的运行指令,并将指令拆分,转化为坐标的形式,通过共享模式与其他机器人行为互通,保证串联协作机器人精度标定行为的连贯性,根据Levenberg-Marquardt算法对协作机器人精度标定模型结果进行优化处理,将机器人在完成任务的基础上,需要移动的范围内固定好标定板,实现精度标定。实验结果表明,基于Levenberg-Marquardt算法的串联协作机器人精度标定方法能够有效减少标定误差,提高定位精度。

基于运动学性能的串联机器人评价矩阵的建立及分析

六自由度串联机器人结构复杂、成本高,在执行搬运、喷涂、焊接等工业任务过程中,运动功能存在冗余。而四轴机器人也能够满足工业环境下大部分作业任务需求,因此为了客观地揭示四轴机器人的作业能力,从而指导工业机器人用户正确选型,针对串联机器人在作业过程中的速度、加速度展开研究,运用影响系数法建立了评价指标。利用MATLAB软件对PUMA560机器人及埃夫特ER6-C604机器人作业轨迹进行了仿真,并对实验结果进行了数据处理,建立了串联机器人评价矩阵,分析了两款机器人的作业能力。以PUMA560机器人的作业能力为标准对埃夫特ER6-C604四轴机器人的作业能力进行评价,为企业选取机器人提供参考。

基于ADMAS串联机器人运动学仿真与分析评价

工业机器人发展迅速,大量应用在装配、喷涂和焊接等复杂生产过程中,具有较高的精度要求.以六自由度串联工业机器人为研究对象,采用拉格朗日法对串联机器人进行动力学研究,建立了动力学方程.应用影响系数理论,建立了一种运动评价方法,推导出速度和加速度性能评价矩阵.利用UG建立机器人三维模型,装配虚拟样机,利用ADMAS动力学软件,求解串联机器人运动轨迹与运动物理参量,得到位移、速度和加速度曲线.简化运算过程,提高工作效率,为运动性能评价提供一种理论基础.

四自由度模拟飞行复合平台运动学设计及仿真

针对传统飞行模拟机六自由度运动平台的缺点,自主设计一种四自由度复合运动平台,具有成本低、结构简单、运动空间大、易于控制等优势。在运动学研究基础上,建立空间坐标系及D-H参数表,结合欧拉变换法推导出运动学正反解方程。运用Matlab R obotics Toolbox仿真软件建立数学模型,对四自由度复合平台正反解进行验证,两者结果一致,说明所求方程和仿真的正确性。最后进行关节空间轨迹规划,仿真出4个关节的位移、速度、加速度曲线,各条曲线均光滑连续,证明了四自由度复合平台轨迹的可行性。