基于UR5苹果采摘机械臂的运动学分析及轨迹优化

随着苹果种植面积的不断扩大,传统的人力采摘方式已无法满足生产需求,为此,需积极推进苹果采摘机器人的研发与应用。传统的点对点运动控制会导致机械臂运动不平稳,严重影响采摘效率,因此,以UR5机械臂为研究对象,提出了利用标准D-H参数法解决UR5机械臂的正逆运动学问题,以关节最大速度为约束,结合五次多项式优化机械臂各关节轨迹,使各关节的轨迹平滑,实现机械臂的平稳运动。

基于MATLAB Robotics Toolbox的UR5机器人轨迹规划与仿真

为了解UR5机器人实时轨迹变化情况,根据Denavit-Hartenberg参数法在MATLAB Robotics Toolbox中利用Link函数建立了UR机器人的三维数学模型,对UR5机器人进行了正、逆运动学求解与理论分析,推导出各个关节角之间的变化关系;利用三次多项式插值法对任意PTP (点到点)之间的空间轨迹规划进行理论分析,并结合MATLAB Robotics工具箱对UR5机器人数学模型进行了空间轨迹规划和仿真,得到了连续变化的轨迹曲线。仿真结果验证了机器人运动学模型的正确性和合理性,为UR系列机器人的进一步研究和应用提供了理论依据。

UR5机器人焊接轨迹规划及运动学分析

为了研究UR5机器人焊接运动轨迹情况,采用D-H法对UR5机器人建立UR5机器人坐标系,并对机器人的正、逆运动学分别进行分析求解。首先,利用三维软件CATIA建立UR5机器人运动学模型;其次,采用Denavit-Hartenberg分析原理对机器人末端执行器进行轨迹规划,并将得到的角速度、角加速度和角度各关节曲线曲率变化轨迹导入MATLAB软件和ADAMS软件;最后,进行联合仿真,验证了UR5焊接机器人工作时的稳定性,为进一步优化焊接轨迹打下了基础。

基于CoppeliaSim的UR5机器人码垛仿真

以UR5机器人作为研究对象,用UG创建机器人模型导入CoppeliaSim平台组建6自由度UR5机器人运动学模型,推导出其正逆运动学公式。然后,在CoppeliaSim平台建立搬运工作的仿真环境,进行搬运初始位置与末端位置确认。在Matlab中进行相应的计算,通过机器人逆运动学计算获取始末位置对应的关节角度。最终,在CoppeliaSim中添加相应计算出来的转角程序,使CoppeliaSim中机器人模型响应控制命令。结果表明该方法能够生成正确的机器人关节运动参数和正确的机器人仿真运动。

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。

UR5机器人运动学分析与轨迹规划研究

以UR5机器人为研究对象,为提高作业效率并保证其运动的平稳性,对其进行运动学分析与轨迹规划研究。采用D-H方法对机械臂的正、逆运动学进行了分析。以关节最大速度为约束,结合五次多项式得到了机械臂各关节的轨迹。通过建立机器人的Simulink控制模型,以关节角速度为输入,得到关节的角加速度曲线。通过对比轨迹规划与模型仿真的结果,验证了运动学方程的准确性。

基于ROS的UR5机器人控制系统设计

人力加工由于存在局限性而不能满足部分机械加工的需求,机器人凭借其加工代码的复用性、系统的模块化和通用性的优势具备更好的应用前景。本文提出一种基于开源机器人操作系统(ROS)设计控制系统的方法,并以试验性能较好的UR5机器人为例阐述流程。建立机器人模型并导出统一机器人描述格式(URDF)文件到rviz可视化工具中。改进快速拓展随机树(RRT)算法以综合考虑角度和距离的权重,将改进RRT算法作为机器人控制系统的运动避障规划器。采用MoveIt进行仿真测试,发现机械臂能够很好地实现避障且使规划路径平滑;电脑端连接实体UR5机器人进行运动规划试验,观测到机械臂运动过程平稳且位置精度较高,运行过程中的关节角速度曲线平滑无大幅度突变。结果表明:改进的RRT算法在规划和避障上性能较好,ROS系统在机器人系统开发上有很大的应用前景。

基于Unity3D的UR5e协作机器人的数字孪生系统

以实际工业生产线上的UR5e协作机器人为基础服务平台,采用Unity3D作为开发工具,借助Unity3D的编程语言C#,设计了一种基于Unity3D的工业生产线中UR5e协作机器人数字孪生系统;该系统可以远程控制UR5e协作机器人完成静态信息触发与动态信息实时触发,接收UR5e协作机器人在实际生产中的运行数据并对接收的数据进行解析与显示;对UR5e协作机器人的数字孪生体以及其各个功能模块进行了详细阐述。运行结果表明:UR5e协作机器人数字孪生系统实现了协作机器人实时信息交互与协同工作控制;系统运行稳定,能够替代人工完成工业生产线的高效通讯及管理,也为企业提高生产效率与优化信息交互提供了一定的支撑。

基于ROS系统的机械臂研究

该文对ROS系统进行了系统的分析,阐述了ROS系统的代码高复用性、高移植性、编程简易性等特点,设计了一种基于ROS系统的机器人臂系统。该系统利用Kinect视觉传感器和UR5机械臂的配合,在开源机器人操作系统的基础上添加设计功能包,确定了ROS中的通信方式和数据,给定系统的软件框架,构建成机械臂控制系统。系统通过节点、消息、主题等来实现数据通信,完成机械臂的控制功能和对物体的识别功能。在真实环境中验证,系统运行稳定可靠,各项性能指标能够满足技术要求。

成捆钢筋端面自动贴标系统的机器人位置优化

为实现钢铁企业中成捆钢筋端面贴标的自动化,对成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的运动情况进行研究,利用D-H参数法导出UR5机器人的各连杆坐标系之间的变换矩阵,进而求出UR5机器人反向运动学的解析解。给出了UR5机器人最优摆放位置的评价标准,并在此规则下利用粒子群优化算法对UR5机器人进行位置优化。依据以上分析结果可以为成捆钢筋端面自动贴标系统中机器人的位置设计提供理论上的支持和数据上的参考,并对该系统的实际应用具有指导性的意义。

六自由度机器人的运动学分析及码垛轨迹规划

现如今生产过程中的码垛场景多为专用的四自由度码垛机器人,通用性和灵活性较差。为提高码垛过程中机器人的通用性和灵活性,实现六自由度串联机器人的码垛,根据改进D-H法,在UR5机器人各关节末端建立固连坐标系,推导出UR5的正运动学变换矩阵及逆运动学各关节表达式。使用梯形速度控制,确定了码垛过程中直线轨迹部分的运动规律,得到了码垛过程中圆弧轨迹部分的坐标转换关系及机器人末端运动过程。在空间中规划出码垛时机器人末端轨迹,并进行仿真。绘制了各关节运动曲线,表明机器人在码垛过程中轨迹平滑,运行平稳,对六自由度串联机器人的码垛研究具有参考意义。

基于Halcon的机器人手眼标定方法研究

手眼标定是机器人视觉系统建立过程中的重要环节,本文基于Halcon软件,结合特制的标定板并充分考量相机畸变的影响,提出一种快速、精确、高效的手眼标定方法,该方法在标定过程中建立相机图像坐标系与机器人坐标系转换关系的同时获得相机内外参数.在UR5机器人平台上进行试验验证,试验结果表明该方法可提高标定效率与标定精度,且算法具有良好的跨平台移植性.

伴随型服务机器人的远程控制系统设计

伴随型服务机器人是一款专门为室内辅助服务老人而设计的机器人,具有良好的适应性、便捷性、安全性和智能化等特点。基于平板电脑、凌华工控机、超声波传感器、激光雷达、微软Kinect 2.0等组成的硬件系统,设计开发出一套专属的上下位机通信架构和一套完整的平板电脑智能终端人机交互控制软件,实现了伴随型服务机器人的远程控制功能。