四足机器人跳跃控制规划及仿真分析

为增强四足机器人的运动性能,通过对四足动物的跳跃运动分析研究,提出了一种基于运动学、动力学的跳跃控制方法。首先,分析跳跃过程肌肉作用机理以确定腿部关节以及机身拓扑结构,利用SolidWork建立四足机器人运动模型。然后,对跳跃过程分段进行轨迹规划,借助D-H(Denavit-Hartenberg)坐标转化法分析其正逆运动学,求解出关节角度驱动函数;再基于Lagrange法以及D'Alembert's原理对跳跃过程做运动学分析,推导出力矩驱动函数。最后利用ADAMS与MATLAB联合仿真,对比理论轨迹规划和仿真结果的一致性,验证了控制规划的有效性、鲁棒性、稳定性,为后续控制策略选择提供借鉴。     

六足仿生蜘蛛机器人步态轨迹规划研究

六足放生步行机械人基于动力学原理,采用多自由度设计思想,利用多个连杆组建成智能机器人。由于机器人模型结构比较复杂,导致步态轨迹稳定性难以控制。文章采用独立操控方式设计了六足结构,通过MATLAB软件模拟仿真蜘蛛机器人步态轨迹。仿真结果表明,文章设计的机器人结构满足控制需求。     

工业缝纫机挑线机构的运动学研究

挑线机构对缝制速度和精度的影响很大,直接影响着缝制的质量与缝纫机的优良,因此急需解决机构的动态特性及轨迹优化问题。通过对连杆挑线机构进行数学建模,参数化计算,以及仿真分析,得到了连杆挑线机构的轨迹形状,并以此分析了缝纫机挑线轨迹形状对缝制性能的影响。通过直接修改连杆长度、铰接点位置来实时、快速、精确控制曲线变化趋势、范围,为机构的设计、优化、评价提供理论参考依据,保证设计的可行性,最后通过仿真分析了四连杆挑线机构的末点的轨迹、位移和速度,为行业的研究人员提供了优化缝纫线迹的方法。     

可变形履带式机器人行走机构设计及运动仿真

针对移动机器人在非结构化地形环境中负载能力低、运动稳定性较差的问题,设计了一种可变形履带式机器人行走机构。该机器人采用4节履带构型,有效地增加了与地面的接触面积,从而提高了其运动稳定性。将椭圆形成原理应用于履带张紧机构的设计当中,采用双椭圆摆臂回转机构,设计可变形履带机器人模型。为了描绘机器人的越障性能,从运动学的角度分析了机器人在爬越台阶和跨越沟壑2种典型障碍的运动过程,并得出相应的越障极限参数。利用Adams建立仿真模型,对机器人的虚拟样机进行了动力学分析。仿真分析表明机器人能够翻越200 mm高的台阶和300mm宽的障碍,并得出驱动机器人运动的力矩曲线图。本研究为后续改进及优化研究提供了参考。     

基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化

为了提高码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划算法的收敛性和稳定性,提升机器人运行轨迹圆滑度。首先从运动学角度出发,建立了码垛机器人运动学模型。针对码垛机器人笛卡尔空间轨迹规划提出了一种基于RBF神经网络的码垛机器人轨迹优化算法。仿真结果表明,经过RBF神经网络轨迹优化使得在拟合的曲线更加接近实际的曲线,减小了逼近误差,提高了规划的准确性。该方法能够有效提升码垛机器人运动轨迹圆滑度,保证码垛机器人能够按照预定轨迹路径进行运动,有效实现了机器人笛卡尔空间轨迹规划。     

配页机分页机构的结构优化设计

为了解决配页机分页机构加速度不稳定等问题,从分页机构工作原理出发,运用仿真软件ADAMS建立分页机构运动学模型,对分页机构进行运动仿真分析,得到分页吸嘴运动特性曲线。依据实际工况,对仿真后的分页机构进行结构优化设计,最终得到分页机构连杆的最优尺寸,分别是:74.9mm,195.6mm,445.8mm,148mm。     

阀门喷涂机器人的轨迹规划与优化求解

为对特定阀门工件的外表自由曲面进行精确喷涂,提出以阀门外形尺寸和机器人本体结构为约束条件,对喷涂机器人的工作空间进行了合理优化。利用MATLAB对多变量有约束非线性函数优化求解,得到了机器人主连杆杆长以及相应的关节转角范围;对阀门进行了参数描述,并建立喷涂轨迹路径数学模型;通过基于ADAMS的虚拟样机建模、运动仿真和MATLAB数值求解的相互协同和相互验证,得到了合理的关节角逆解。通过优化后的逆解进行仿真喷涂验证了轨迹规划和优化求解方法的合理性。     

基于Labview的SCARA型机器人参数化建模及轨迹仿真

针对SCARA型机器人进行了参数化设计和轨迹仿真。首先,应用Solidworks对SCARA型机器人的各机构进行建模,并把连杆长度等几何参数作为变量,运用编程技术实现了参数化设计和可视化显示。其次,对该模型采用D-H法进行运动学分析,并采用位置插补和多项式插值方法分别完成该机器人在笛卡尔和关节空间的轨迹规划。最后,通过设计的GUI界面可实时显示机器人末端在笛卡尔坐标系下的运动轨迹曲线和关节坐标系下各个关节的位移、速度、加速度变化曲线,可以验证该参数化建模的有效性,对机器人参数化设计具有参考意义。     

摆臂式回转插袋机优化设计及其主从控制

为解决摆臂式回转插袋包装机插袋率偏低的问题,对摆臂机械手四连杆机构进行优化设计,并使用电子凸轮技术对其进行主从随动控制。首先以四连杆机构参数为设计变量,四连杆连杆展开杆轨迹与理想插袋轨迹误差最小、四连杆连杆展开杆与出料嘴轴线夹角最小为优化目标,利用遗传算法求解多目标约束问题。然后,应用电子凸轮对回转料塔和摆臂机械手进行主从随动控制,提高控制精度。改进后的插袋率达到99.8%,高于千分之三的行业标准。     

椭圆桌面加工机床驱动机构设计与仿真

本文选用仿真方案对椭圆桌面加工机床驱动机构的运动过程进行仿真。直观地演示了椭圆机构的运动、运动轨迹、速度-时间曲线和加速度-时间曲线,为椭圆加工专用机床的设计提供了原理准备,而且有助于选择正确的设计参数和获得某些必要的工作性能参数。     

基于改进NURBS曲线插补算法的食品分拣机器人轨迹规划

目的：为了更好地规划食品分拣机器人的运动轨迹,降低其振动幅度,使食品分拣机器人能够高精度地完成任务。方法：以Delta并联机器人为基础,结合NURBS曲线插补算法和改进的遗传算法,提出了一种以最优运动时间为目标的食品分拣机器人路径规划方法。采用改进遗传算法来优化NURBS曲线。通过仿真对优化前后进行对比分析,验证了该优化方法的可行性。结果：与优化前相比,所提的优化方法可以在一定程度上降低食品分拣机器人的运动时间,从优化前的3 230 ms降低到优化后的3 070 ms。关节空间的机器人曲线也更加平滑,可以充分发挥并联机器人的性能。结论：该轨迹规划方法能有效提高食品分拣机器人的分拣稳定性和效率。     

多算法融合的并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法

目的：解决并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制方法存在的控制精度低和运动稳定性差等问题。方法：在四自由度并联机器人结构基础上,提出将滑模控制算法、模糊控制算法和改进蝙蝠算法相结合用于并联食品分拣机器人轨迹跟踪控制。通过改进蝙蝠算法对模糊算法带宽进行寻优,通过优化的模糊控制算法自适应调整滑膜控制算法的模糊增益和滑膜面斜率,降低控制器的跟踪误差,提高抗干扰能力,并验证所提轨迹跟踪控制方法的优越性。结果：所提轨迹跟踪控制方法实际分拣准确率为99.90%,平均分拣时间为0.509 s。结论：与常规方法相比,所提轨迹跟踪控制方法的关节轨迹跟踪精度更高,抗干扰能力更强,输出力矩更加平滑。     

食品拾放的3-PUU并联机器人轨迹规划

为使机器人能够高速精确地完成作业任务,需要对机器人的运动轨迹进行轨迹规划。主要针对三自由并联机器人在食品拾放作业中运动不平稳的问题,提出采用回旋线和圆弧线组合的方式,作为机器人运动轨迹中2段直线之间的过渡曲线,以修正梯形加速度运动规律为前提,以运动时间最优为目标,采用蚁群算法得到优化后的运动轨迹参数。运用ADAMS和MATLAB联合仿真的方式,验证优化后运动轨迹能够提高机器人的运动平稳性,减小末端执行器运动时的抖动,为机器人的运动控制研究提供理论方法及依据。     

食品自动装箱并联机器人的设计及仿真分析

食品装箱工序工作简单,重复性高,用机器人代替人工是一个必然趋势。设计一台基于食品自动装箱的四自由度并联机器人,建立运动学模型,得到此并联机器人的雅克比矩阵,并运用ADAMS/view模块对设计的机器人进行运动学仿真分析,得到末端执行器的坐标曲线和速度与加速度的仿真曲线,曲线平滑,符合设计要求。证明机器人能够实现精确控制,验证运动学模型建立的正确性,也为机器人轨迹规划提供理论依据,为自动装箱并联机器人设计选型提供技术支持。     

仿生耕糟刀的设计与仿真实验

为了缩短麦芽汁在过滤槽内的过滤周期,提高麦芽汁的品质,设计了一种适合过滤槽耕糟作业的仿生耕糟刀。通过重构蝼蛄挖掘足爪趾的生物体模型,并模拟爪趾楔入土壤的动力学过程,发现爪趾T4的功能特性与耕糟刀的设计目标相似性最高。提取爪趾T4的生物模型的主要轮廓曲线,并拟合曲线方程,生成拟合曲线,将拟合曲线应用于仿生耕糟刀的耕犁轮廓线和刀板水平截面轮廓线的设计。对方案进行耕糟模拟验证。研究结果表明,与原型产品相比仿生耕糟刀作用于麦糟后,耕糟刀表面产生的最大剪切应力降低18.90%;过滤槽内壁面产生的最大剪切应力降低19.01%;最大流体速度降低11.46%。     

男短袜袜口处标准腿截面曲线研究

 袜口处标准腿截面曲线形态是研究袜口压力舒适性的前提和基础,也是袜口优化设计的关键。文章通过三维人体扫描仪对人体内侧脚踝点水平向上6cm处腿部形态进行扫描,应用Matlab软件将腿截面曲线按照直角坐标系每5°为一点等分为72个点,并在此基础上定义点坐标值,将所得的所有腿截面曲线 和 分别取平均值,得到袜口处标准腿截面曲线72点坐标。运用SPSS曲线拟合得到袜口处腿截面曲线的二次方程,曲线方程的建立为袜口处压力数学模型的构建提供了基础数据。文章还对袜口处标准腿截面曲线周长进行了求解,这一结论为男短袜原始袜口围度的改良设计以及袜口面料弹性伸长率的选取提供了理论参考。     

上甑机器人运动学分析及轨迹研究

在利用运动学模型实现上甑机器人的控制中,针对旋转式上甑机器人的特殊结构,通过改进Denavit-Hartenberg法建立其正运动学模型,随后解析其逆解表达式并加以验证。工作空间的仿真结果表明,该试验设计的上甑机器人可完成整层平铺、探气上甑的工作任务;同时利用混合曲线法生成运动轨迹,并分析关节角、角速度及加速度的时间历程,结果表明该方法适用于上甑机器人。     

基于多目标优化的油茶果分选机器人轨迹规划方法研究

目的：解决并联机器人食品分选过程中的运动平稳性差和精度等问题。方法：在分析三自由度食品分选机器人系统的基础上，提出将多项式插值法与改进的多目标粒子群算法相结合用于Delta机器人轨迹优化。以并联机器人运行时间最短、能耗最低、运动冲击最小为优化多目标，通过改进的多目标粒子群算法优化多项式插值法，并对其性能进行验证。结果：试验所提规划方法的规划轨迹相比于常规方法更平滑、更高效。在实际的油茶果分选中，准确率>99.00%，平均一次筛选时间为0.620 s。结论：试验所提轨迹规划优化方法提高了油茶果分选机器人的分选效率、准确性和稳定性。     

基于运动轨迹误差分析的送料性能评估

针对缝制设备零部件装配误差导致其运动轨迹出现偏差,从而出现送布错位、缝料起皱和溜针等送料问题,提出了基于运动轨迹误差分析的送料性能评估方法。采用基于误差分析的特征提取方法提取各仿真模型和理想系统运动轨迹的误差特征指标,利用依赖于设计目标的客观赋值法分配权重,进行加权灰色关联模型关联度计算,构建了合理的运动轨迹误差特征指标体系和评价模型,并对某平缝机送料机构的运动轨迹进行了实例分析,依据其分析结果判别各装配误差模型相对理想系统的关联性,实现了送料性能优劣的评价,实例验证了所提方法的有效性和可行性。     

烹饪机器人搅拌机构设计及其多体动力学分析

对某类型烹饪机器人搅拌机构进行了3种设计(单轴搅拌机构、正反转搅拌机构和行星搅拌机构),并对各种设计进行多体动力学仿真分析(采用颗粒流模拟菜肴物料),得到仿真动画视频及菜肴颗粒运动轨迹。研究结果表明,行星搅拌机构搅拌物料最充分。