六轴工业机器人的工作空间分析

本文针对"哨兵"六轴关节型机器人,依据正运动学模型,得出机器人的工作空间的位置向量P,并利用MATLAB中的机器人工具箱进行位置向量P的计算。利用蒙特卡洛法,分析该机器人的工作空间,但该法无法清晰地绘制出机器人工作空间的边界,故又进一步采用极限定步距角法绘制出机器人工作空间的边界,最后将两种方法结合,即可得出包含边界的机器人工作空间,从而用于任务空间的确定。这也有利于后续实现结构上的优化设计,从而进一步扩大机器人工作范围。     

6650型工业机器人运动学分析

以6650型六轴工业机器人作为研究目标,利用D-H表示法建立该机器人的连杆模型与连杆坐标系。得到机器人杆件几何参数和关节变量,进而推导出该机器人的运动学方程,并由此计算出机器人的工作空间,为机器人的轨迹规划及运动提供一定的数学基础。     

多机械臂协作空间分析与仿真

针对多机械臂协作系统模型的协作空间及奇异点问题,采用蒙特卡罗法和包络法进行分析.采用标准D-H参数法建立坐标系,在Matlab中建立机器人运动学模型,求出机器人的正运动学方程;采用蒙特卡罗法得到各机械臂的工作空间,采用包络法提取公共区域点,得到多机器人协作系统的协作空间及各个机械臂在协作空间内的关节角范围;提出了一种计...     

工业机器人机械本体模块化设计

基于工业机器人机械本体模块化设计思想,以机器人的结构功能分解为基础,创建了标准机械结构模块库并实现了模块的自动装配。将人体手臂参数作为标准结构模块缩放的内置参数,建立了尺寸不同、功能相似的扩展结构模块库。基于边界曲线的几何特征对工作空间进行了类型划分,并依据关键点位置分析法及改进的CAD变量几何法将工作空间求解模块化。将坐标系模块库生成的D-H参数作为各模块的共享数据,实现了运动学与工作空间的自动求解。以库卡机器人KR6-2的正运动学与工作空间模块化自主求解为例,对比分析软件运行结果与理论计算结果,验证了该方法可满足机器人柔性化自主设计需求。     

神光-Ⅲ精密光学模块侧装机械手运动学分析

为顺利将激光聚变试验所需的光学模块安装至主机试验装置中,设计了一种八自由度侧装机器人。通过D-H法建立机器人各杆件的参考坐标系并获得D-H参数,推导出该侧装机器人运动学正解。提出采用关节变量虚化法构建出一个虚拟六自由度机器人,并利用解析法求解虚拟六自由度机器人运动学逆解。基于关节占用空间最小的原则,结合麦夸特算法利用1stOpt软件对关节3和关节4的位置进行求解,进而求解八自由度侧装机器人运动学逆解,并通过实例验证逆解算法的正确性。对运动学分析求解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现八自由度侧装机器人的轨迹规划及实时控制等提供理论参考。     

Dobot型机器人运动学分析与仿真

为了获得Dobot机器人的正逆解计算公式、避免解被丢失的可能性和保证角的精度,根据该型机器人的结构特点,运用D-H法建立了机器人的坐标系和运动学方程,进行了正逆运动学的分析,将双变量反正切函数应用到了逆解的表达式中。针对逆解多解和运动平稳性问题,对笛卡尔空间中利用直线插补和调用逆解公式求出的关节角序列进行了分析研究,提出了运用动态规划算法选出一组最优解序列,再利用三次B样条插值进行了连续化处理,并进行了实例验证和Matlab软件仿真。研究结果表明,利用该算法能够选出一组最优解和保证机器人运动的平稳性,为该型机器人的应用及轨迹规划与控制器的研究打下基础,所运用的算法和思想也适用于其他类型的多关节机器人。     

服务机器人手臂轨迹规划的研究

利用D-H法建立坐标系、Matlab软件求解正逆方程和插值法处理关节变量来研究服务机器人手臂5个关节空间的轨迹规划问题,实验表明,这种轨迹规划方法是准确和可行的。通过对该方法分析,指出其实现轨迹规划的一般步骤和优缺点,最后展望该轨迹规划法的研究发展方向。     

双机器人协同搬运运动学分析及路径规划

建立了双机器人协同搬运工位站,对双机器人协同变姿态与定姿态搬运两种运动模式进行研究,并对双机器人之间的协同运动做了理论分析,提出了一种新的双机器人协同搬运的运动学约束方法。采用D-H变换矩阵法对双机器人协同搬运系统建立连杆坐标系并求出正运动学方程,然后,求出协同工作空间,在工作空间内添加了较复杂空间螺旋线的路径规划方案,在MATLAB中可以得到规划结果。根据规划的搬运工件轨迹求出主、从机器人逆运动学的各个关节角值。最后采用SolidWoks与MATLAB联合仿真实验平台进行仿真验证,实验结果证明了所提出方法的有效性。     

基于解析法的2冗余自由度8轴摄影机器人工作空间研究

对设计的2冗余自由度串联PRRPR-S型8轴摄影机器人用解析法研究其工作空间。首先通过固定底层直线运动轴和腰轴的方法,分析去冗余自由度机器人腕关节可达空间的上下侧和内外侧边界;然后不固定底层直线运动轴和腰轴,综合分析机器人工作空间;利用机器人无误差运动学模型,工作空间关键点计算用世界坐标系向工作空间世界坐标系转换,得到实际工作空间关键点坐标;利用多个简单空间覆盖复杂空间的方法来解决隶属度判定问题,并用蒙特卡洛法验证实现多目标点的工作空间隶属度判定仿真。     

一种气门电镦成型机器人轨迹规划与仿真研究

运用D-H法建立气门电镦成型机器人数学模型,并进行运动学正逆解。根据实际现场对机器人运动路径要求,规划其运动路径,现场通过示教获取机器人运动关键点,并在关节空间进行B样条曲线轨迹规划研究,获取关节空间轨迹运动函数表达式,并利用Matlab工具对规划轨迹进行仿真模拟。结果表明利用该方法能生成一条关节位移、速度、加速度都连续的平滑运动轨迹,以保证机器人工作时按规定的路径平稳地运行,且能顺利避开障碍物,满足设计和使用要求。     

D-H法建立连杆坐标系存在的问题及改进

广泛使用的标准D-H法允许坐标系建立在轴线的延长线上,会导致不能针对所有关节连杆进行建模、建立的机器人模型与实体不一致,以及无法进行局部关节位置分析等问题。为了得到统一、直观、准确的模型建立方法,提出了一种统一的实体建模方法--坐标系固定在实体上的D-H表示法（简称CFDH法)。说明了CFDH法坐标系建立的方法、参数获取过程。以一个六自由度机械臂作为仿真对象,分别用D-H法和CFDH法对其进行建模,然后采用Newton-Raphson求逆解,比较两者计算复杂度并对两种建模方法进行整体对比。仿真和实验结果表明,CFDH法满足机器人运动学建模的需求,解决了D-H法存在的问题。     

凿岩台车钻臂工作空间求解

钻臂工作空间作为凿岩台车的主要参数,是研究凿岩台车的重要部分.以某型号台车钻臂为例,建立其三维模型.将钻臂简化为多关节机器人,简化过程中合并一些相同功能的杆件,尽量减少运动学方程中变量的个数;运用D-H方法建立其运动学方程,通过相应转换矩阵和坐标的运算,可以得到钎杆顶端在底板坐标系中的坐标值是各关节变量的函数,即工作空间的运动学方程;最后在MATLAB中根据建立的运动方程编程求解钻臂的工作空间.     

基于给定工作空间的6R型机器人D-H参数优化设计

运用解析法分析并确定了影响6R型机器人工作空间的相关关节,进而运用图解法获得了6R型机器人工作空间边界曲线,并建立了6R型机器人工作空间的三维仿真模型。为了得到紧凑的结构,在给定工作空间的情况下,利用遗传算法对6R型机器人的D-H参数进行优化设计,得到了满足约束条件且使机器人连杆长度最小的最优解,并通过6R型机器人三维模型工作空间验证了优化结果的合理性。     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

双足步行机器人整体协调运动规划

通过分析双足步行机器人整体的协调运动,基于D-H法的坐标变换,对步行机器人四肢串联机构进行了重心合成计算.为了增加关节稳定性并提供转动限位,采用改进的"筋"动力耦合关节作为驱动.提出"腿三角"与"臂三角"的概念对多体系统进行了合理有效的简化,并将单摆理论应用于下肢运动,配合上体运动补偿,使上下整体协调运动,给出了两个平面内质心运动的边界条件.最后在三维动力学仿真软件中验证了加入上体补偿运动的合理性.     

利用激光跟踪仪对机器人进行标定的方法

提出一种简单的利用激光跟踪仪和线性方程最小二乘解对机器人进行标定的方法。通过将机器人运动学方程线性化,建立机器人末端凸缘盘位置误差与连杆D-H参数误差的关系方程。利用激光跟踪仪确定机器人的基坐标系,并通过圆周法求解每个关节电动机的直线方程,进而可以求得机器人的连杆扭角。通过激光跟踪仪测量机器人目标点的坐标值,并通过串口获得机器人6根轴的角度值建立标定方程。通过求解此方程,获得机器人的实际D-H参数,并将此参数应用于修正系统的运动学模型,能够提高机器人的绝对精度。最后对解算过程中的误差和原因进行说明,并对机器人的误差原因进行分析,指出标定过程中需要注意和改进的几个问题。     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

三维机器人工作空间及几何误差分析

机器人工作空间的分析和求解是机器人机构设计过程中一个非常重要的问题。本文采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了机器人机构工作空间。因为常见的机器人属于三维空间机构,所以在以前工作的基础上,将概率方法推广到对三维机器人机构工作空间的求解上。通过深入地研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的方法得到了三维工作空间曲面的形状。通过一个例子详细说明了该方法的具体使用。最后对三维工作空间进行了几何误差分析,并说明了该方法对工程实际问题的应用价值。