3-D Animation as Applied to the Solving of Coupling Relations in the 6-DOF Parallel Robot

How to solve the coupling relations in a 6 - DOF parallel robot quickly and accurately within the limits of realtime control is a critical problem. In traditional analytic method, the complicated mathemtical model must first be constructed and then solved by programming.Obviously, this method is not very practical. This paper,therefore, proposes a new way of approach with a new method using 3- D animation for the solving of coupling relations in the 6 - DOF parallel robot. This method is much simpler and its solving accuracy approaches that of the more complicated analytic method.

串并联结构工业机器人D-H参数建立及算例

D-H坐标系相对于6R串联型的工业机器人相对成熟,而对于2、3轴串-并联结构型的工业机器人研究较少。本文通过对传统的串联6R机器人和这类机器人进行运动分析,并根据两者之间的差别,将2、3轴串-并联结构机器人改成全串联型的D-H轴机器人,再对这种机器人采用6+1轴D-H坐标系进行了正运动学求解,最后通过ABB robotstudio对比验证6+1轴D-H坐标系,证明其是正确的。

薄膜舱波纹板自动焊接机器人系统设计

针对液化天然气运输船Mark III型薄膜舱制造时存在焊接工况特殊、手工焊接效率较低的现状,设计一种对薄膜舱波纹板焊接有良好适应性的轻量型冗余自由度焊接机器人系统。该机器人能够在检测装置和控制系统的配合下实现预定轨迹的焊接运动,并通过结构设计实现不同工位间的快速切换。通过对焊接工艺及实际需求的分析,对机器人的结构构型、控制系统架构、系统软件、误差补偿策略以及人机界面进行设计,搭建了机器人平台进行实验验证。结果表明:机器人系统设计合理,轨迹误差小于0.6 mm,能够满足薄膜舱波纹板自动焊接需求。

变自由度轮足复合机器人轨迹规划验证及步态研究

为了适应现代化农业对机器人的新要求,该文基于仿生学原理,提出一种可变自由度、轮足复合式、串并混联机构作为四足机器人的腿部机构。该文首先对机器人的整机和腿部机构进行了构形设计,并进行了位置分析;然后,根据农业上的一般地形和障碍物地形,规划了机器人足端普通轨迹及越障轨迹,并利用软件进行了轨迹仿真;其次,根据机器人静态及动态稳定性判据,在保证稳定性的前提下,完成了机器人对角小跑步态规划,并进行了仿真研究;最后,对机器人单腿样机进行了足端轨迹规划验证试验。试验结果表明:该单腿样机可以按给定的轨迹运动,证明该机器人机构设计是可行的,足端运动轨迹规划是正确的。但实际轨迹和理论计算轨迹存在误差,y轴方向最大误差2.5mm,z轴方向最大误差5.3 mm,误差均小于10 mm,在允许范围内,该机器人能够满足农业现代化的使用需求。

新型四足步行机器人串并混联腿的运动学分析

针对串联四足机器人行走惯量大,自重/载重比大的问题,提出一种新型串并混联四足步行机器人,并对该机器人的串并混联腿进行运动学分析。该机器人由一个运载平台和四条结构相同的串并混联腿组成,每条腿均由髋关节、大腿、小腿顺次连接构成,其中髋关节为3-RRR并联机构。以能耗最小姿态为最优姿态,基于矢量法求解了该串并混联腿的运动学正解和反解,利用MATLAB和ADAMS软件验证了正解和反解的正确性;基于矢量法和微分变换法求出了该混联腿的速度雅克比矩阵和加速度矩阵,分析了其奇异性,并利用MATLAB软件绘制出该腿的工作空间。结果表明:该腿在髋关节连杆直径d=22mm,大腿杆件直径D=50mm,膝关节转角θ4∈[105°,155°]时,工作空间呈球冠形,最大内接圆半径R=400mm,高度为H∈[500mm,900mm]。本研究对该新型串并混联四足步行机器人的刚度分析、动态性能、机构优化设计和系统控制等的进一步研究具有重要意义。

空间四自由度串并混联下肢康复机器人设计与分析

脑卒中和其他原因导致下肢运动障碍患者数量增多,科学的康复训练是降低致残率的有效手段,而康复医师严重不足是当前的主要矛盾,改善和提高上述患者的生活质量既是患者的需求,也是亟需解决的社会问题。针对下肢运动障碍患者在不同康复阶段的训练需求,提出一种串并混联结构的下肢康复机器人,该机器人包括两个(UPS-UPU-U)&RR结构的4DOF机械腿、连接架和座椅,患者可坐、躺和站三种姿势进行康复训练。建立该机器人的三维模型,并对其具体结构进行详细介绍,基于螺旋理论对该机构自由度进行分析,建立矢量约束方程对其运动学正反解进行分析,结合ADAMS软件,仿真验证了对该机构自由度和运动学理论分析的结果。该研究成果为今后样机的研制奠定了理论基础。

具有关节角反馈的绳驱动拟人臂机器人机构设计与张力分析

将绳驱动与并联机构技术应用于拟人臂机器人上,设计一种绳驱动的串并混联拟人臂机器人。其特点之一是在拟人臂的各个旋转关节安装有旋转编码器,采用关节角反馈的控制方法,提高了机构的控制精度。特点之二是通过刹车线结构的使用,实现了机构肩、肘、腕关节的完全解耦,并根据旋量理论,对肩、腕关节所使用的绳驱动球面并联机构进行弱耦合研究,简化了机构的运动学公式。讨论驱动绳索的张力变化关系,针对绳驱动机构的特点提出相应的混合控制策略,并且通过试验验证了机构的可行性和算法的有效性。

操作机器人的机构研究综述

先将多种多样的操作机器人分为串联、并联和混联机器人,然后针对各类机构总结了其不同的特点。由于绳索只能受拉不能受压,绳索驱动的机构具有与其他驱动方式不同的特点,文中对采用绳驱动的机构进行了全面的分析,相应于各类机构的特点,指出了主要的应用领域,并列举了一些有代表性的具体机构,分析了各自优缺点。

新型四足步行机器人串并混联腿的轨迹规划与仿真研究

为了提高四足机器人的载重自重比,综合了一种新型串并混联四足步行机器人,并针对其运动过程的冲击问题,使用了一种基于高次多项式的零冲击足端轨迹规划算法.该机器人每条腿均是由3-RRR并联机构串联一个转动机构组成.此机构利用D-H的方法建立坐标系,利用足端轨迹规划算法在世界坐标系对串并混联腿的摆动相进行足端轨迹规划,支撑相利用匀速直线运动进行规划.根据反解模型,计算出足端在髋关节全局坐标系下的足端轨迹.然后,基于混联腿的运动学逆解用Matlab编程计算得出串并混联腿的四个驱动函数.最后,把单腿模型导入到ADAMS中,添加约束、驱动后,利用ADAMS对串并混联腿进行运动仿真.结果显示,该混联腿的足端实现了零冲击规划的目标,且足端轨迹的速度、加速度平滑.由此表明仿真结果与理论结果相符,验证了该算法的合理性和有效性,为进一步研究四足机器人的步态规划和运动控制奠定了基础.

管道喷涂机器人:结构与位姿调整

针对工业上大型管道内壁喷涂的需求,设计了用于喷涂管道的机器人,该机器人采用串并联结构形式,由支撑平台和串联机械手组成.支撑平台采用几何的方法建立数学模型,串联机械手采用D-H参数法建模;并在数学模型基础上给出了逆解方程.位姿调整时,对机器人进行初定位,利用激光跟踪仪测量出管道和机器人的位姿,求解出调整量,对机器人进行位姿调整,使喷枪旋转轴和管道轴线重合.管道喷涂机器人在工厂进行试验测试,测试结果表明该装备可以很好地实现管道的喷涂,提高喷涂质量和效率.

一种3自由度串并联平台型机器人机构

给出了一种新型３自由度串并联平台型机器人机构．该机构兼有一般并联机构的特点和串联机构的运动学特性。

一种并串仿人工业机器人的研究

针对多自由的并联机构各杆之间存在运动耦合、实时控制困难,工作空间较小等缺点,本文基于人体手臂运动的特点,通过对典型少自由度并联结构的研究,提出了一种并-串仿人工业机器人结构,即一种将2个少自由度并联机构串联一起的工业机器人结构,分析了该机构的组成特征和运动特点,进行了两级并联机构平台的运动学位姿求解,并对两级结构的工作空间进行分析。研究结果表明,该机构精度高,承载能力强,运动灵活,工作空间大及较好的工作姿态等,特别适用于狭小地域空间和姿态能力要求较高的场所。该研究为工业机器人构型提供了一种新方法,为并-串结构的研究提供了理论基础。

混联码垛机器人误差分析

论文以所研制的串并联混合的MJR混联码垛机器人为研究对象,介绍了四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联的混联机器人机构特点,并进行了运动学分析,提出了这种机器人的误差分析方法,利用摄动法建立了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位姿影响的误差模型,并通过数值仿真分析了广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响程度,计算结果证实了位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供了依据。

5自由度串并联机器人控制系统设计

在已构建5自由度串并联机器人的基础上,从硬件和软件两方面,对其运动控制系统进行设计,实现其空间复杂图形的绘制和汉字的书写功能。通过多种运动插补方法实现输出末端的预定轨迹,通过类对象间关系分析得到基于PC的运动控制体系软件层次结构。利用VB语言开发出机器人示教系统的人机交互界面和程序,实现手写联动输入和记忆重现功能。实践证明所设计的硬件控制系统和软件控制系统表现良好,且具备可扩充功能。

串并混联空间机械臂全自由度轨迹规划算法

目前,国内外对串并混联空间机械臂的研究较少;而且大多在舍弃冗余自由度的情况下进行轨迹规划.针对7自由度串并混联空间机械臂,提出了一种基于解析解、并且充分放开全部7个自由度的机械臂轨迹规划算法.该规划算法既扩大了串并混联空间机械臂的规划可达空间,又保证了规划的实时性,同时还保留了结构承载能力强的优点,可以充分发挥其作为空间抓捕用臂的优势.通过仿真和地面空间操作抓捕试验,验证了算法的有效性.

板材干挂安装机器人系统研究

针对大尺寸、大质量板材干挂安装施工困难，自动化程度低的问题，研制出了一种板材干挂安装机器人系统。根据板材干挂安装的载荷、精度要求及工艺流程，研究并设计了六自由度串并联混合结构的安装机械手，并对其进行了结构分析与逆向求解。构建了安装机器人的控制系统，提出了基于倾角与激光测距传感信息以及机器视觉测量的机器人位姿检测方法。采用示教方式实现了对机器人的控制，简化了系统的标定过程。实验数据证明，该板材安装机器人实现了板材的自动化安装，解决了干挂安装施工中的难题.

一种高强度聚焦超声串并联机器人的误差模型与仿真

以一种高强度聚焦超声治疗串并联机器人为例,分析机构的各误差参数,利用机器人的正解建立了误差模型。通过计算机仿真,得出并比较了机构参数误差对机器人输出参考点的影响情况;定量分析了滑块的位置偏差对机器人输出参考点的影响。

舞蹈机器人的设计与控制

从硬件和软件控制角度出发 。

基于串联弹性驱动器的并联柔顺手腕的设计

通过分析人体腕关节的组织结构和运动特性,设计了具有柔顺性的3SPS-1S并联机器人手腕机构.3条移动副支链作为驱动,在驱动支链中加入串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)来实现并联机器人手腕的柔顺性.建立了3SPS-1S并联机构的运动学逆解,推导雅可比矩阵,提出了确定SEA弹簧刚度的方法;基于位置补偿思想,实现柔顺手腕的位姿控制.通过实验验证了该机构对未知负载具有被动柔顺性,通过主动柔顺控制可以实现更高的主动柔顺性.

四自由度串并联机器人的位姿误差分析

介绍四自由度垂直移动关节与回转关节组合式串并联机器人的机构特点和机器人位姿误差分析的"小位移摄动法",利用该方法建立该构型机器人的位姿误差分析模型,通过仿真实验分析机器人广义坐标偏差和结构偏差对机器人末端位置误差的影响。仿真结果表明角度误差对机器人末端位置误差的影响较大,结构误差对机器人末端位姿误差的影响不大,证实该位姿误差模型的正确性,为机器人的位置误差补偿及精度优化设计提供参考。