一种检测用可变刚度连续型机器人设计

设计一种新型结构的连续型机器人.该机器人以螺旋弹簧为主干,采用线驱动的方式,可实现平面内单自由度弯曲.通过建立机器人运动学模型,得到驱动线位移-柔性关节弯曲角度的对应关系.提出一种通过改变驱动线张力实现连续型机器人变刚度的方案,对柔性关节分别建立力学模型和Adams模型,进行理论和仿真分析,通过实验对所提出的运动学模型...     

线驱动连续型机械臂设计与运动学仿真

面向复杂空间环境的需求,设计了一种新型线驱动连续型机械臂。基于几何分析方法提出了一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级柔性关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的运动学映射关系,给出了三级柔性关节的解耦运动学算法,利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用Matlab对机械臂进行运动学仿真,通过对原理样机的实验研究验证了运动学算法的正确性,同时展示了机械臂良好的弯曲能力。     

线驱动连续型机器人的运动学分析与仿真

连续型机器人是一种柔顺、灵活性高的新型仿生机器人.与串并联机器人等传统的离散型机器人由离散的关节和连杆组成的结构不同,这种柔性的"无脊椎"机器人由柔性支柱构成,而没有任何刚性关节和连杆,因此无法利用传统的D-H方法对其进行运动学分析.在分析连续型机器人不同于传统离散型机器人的基础上,利用几何分析的方法提出一种简练、直观的线驱动连续型机器人运动学算法,对其单关节驱动空间、关节空间以及操作空间的映射关系进行分析,并描述其三维工作空间.针对线驱动机器人多关节之间存在耦合影响的问题,推导线驱动连续型机器人的两关节解耦运动学.同时在Matlab下对机器人末端位置和驱动线长度变化曲线进行仿真研究,并进行原理样机试验,验证了运动学算法的正确性并展示了其运动能力.     

基于旋量理论的六自由度机械臂逆解算法

机器人求逆解过程中主要采用D-H参数法和旋量法来建立机器人运动学模型。D-H参数法机器人运动学分析中应用较多,但由于D-H参数法需要在每个关节处建立坐标系,因此建模过程较为繁琐。旋量法中机器人各连杆坐标系相对于底座建立,建模较为方便并且几何意义更明确。基于旋量理论建立的机器人运动学模型,其逆解一般采用Paden-Kahan子问题方法进行求解。针对6R模块化机械臂,该机械臂后3个关节轴线相交于一点,基于旋量理论建立机械臂的运动学模型,利用几何关系与Paden-Kahan子问题,对该机械臂进行了逆运动学求解,得到了该机械臂的解析解。利用Matlab编制运动学算法程序,验证了逆解算法的正确性。     

ABB1410工业机器人的旋量运动学逆解方法

为了高效可靠实现工业机器人逆运动学求解,针对常见6自由度工业机器人"后3关节轴线相交,关节2、3轴线平行且与关节1轴线异面垂直"的结构特点,以ABB1410机器人为对象,建立旋量运动学模型,将几何关系法与PadenKahan子问题相结合,提出了一种运动学逆解方法。该方法首先利用机器人腕部点和前3关节轴线之间的几何关系求解关节角1,再将后5个关节角的求解转化为3个Panden-Kahan子问题1和1个子问题2,完整地给出了逆运动学封闭解。通过实验验证了该逆解算法的准确性和实用性。     

基于旋量理论和Paden-Kahan子问题的6自由度机器人逆解算法

机器人逆解中运动学模型的建立主要采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法和旋量法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。旋量法实际应用相对较少,但旋量法中机器人各连杆坐标系相对于底座建立,具有明确的几何意义。基于旋量法建立起的机器人运动学模型,其逆解常采用Paden-Kahan子问题方法加以求解,单纯的Paden-Kahan子问题法只能解决低自由度机器人的逆解。针对后三个关节相交于一点的6自由度关节机器人,基于旋量理论建立起机器人运动学模型,利用经典消元理论和Paden-Kahan子问题相结合的方法,提出一种机器人运动学逆解算法,并给出此类机器人运动学逆解的显式求解结果。以库卡KR-150机器人为例,利用该算法进行运动学逆解,验证了算法的正确性。     

6R模块化机器人逆解算法与误差分析

为解决6R模块化串联机器人逆运动学求解精度和效率低的问题,运用D-H法对该机器人进行建模和正运动学分析,提出了解析法+BP神经网络相结合求逆运动学的方法。在逆运动学求解过程中,采用解析法求解前三个关节角度,采用BP神经网络建立运动学逆解模型求解后三个关节角度。为解决网络训练样本数据优选问题,采用核聚类理论和随机抽取算法对后三个关节的位姿参数样本进行优选,将逆运动学问题转化为基于BP的多输入多输出预测系统。运用该逆解模型进行复杂运动轨迹仿真,结果显示该神经网络模型求逆解的精度最高可达6.8212e-8°。并将该方法与解析法+BP神经网络不同的组合模式进行预测求解对比,结果表明该求逆解组合模式不但求解精度高,而且求解简单、泛化能力强。     

六足仿生机器人并联运动学分析

对六足仿生机器人进行并联运动学分析,机器人腿部具有三个关节,根关节、髋关节和膝关节。六足机器人采用三角形步态,当处于三足支撑阶段时机体为3-UR并联机构,利用旋量理论和指数积方法建立其正运动学模型,利用消元方法建立其逆运动学模型,得到该并联机构的显示逆解。利用运动学正解和逆解的关系验证了运动学模型的正确性。     

基于MATLAB六自由度串联机器人运动学分析CSCD

以某工业串联机器人为研究对象,利用D-H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H(结构)参数,用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。利用Matla b软件Robotics Toolbox工具箱建立运动学模型,并进行运动学分析,分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线,分析验证其运动学正逆解,仿真结果到达预定位置目标,证明建立的运动学正、逆解模型正确性。通过分析关节空间下的运动轨迹,证明机器人路径规划的合理性。     

6R工业机器人运动学算法的改进

针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法.提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态进行综合插补的算法;为了方便客户使用,给出了用户任意坐标系的建立方法及姿态的旋转的表示方法;最后,在实验室6R机械手实验平台上验证了该算法的有效性.实验结果表明,该算法可以使机器人在运动过程中,特别是在曲线插补过程中,使机器人各关节平稳变化,避免关节突变,有更高的精度和运行平缓性.     

基于MATLAB六自由度串联机器人运动学分析

以某工业串联机器人为研究对象,利用D-H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H(结构)参数,用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。利用MATLAb软件RoboticsToolbox工具箱建立运动学模型,并进行运动学分析,分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线,分析验证其运动学正逆解,仿真结果到达预定位置目标,证明建立的运动学正、逆解模型正确性。通过分析关节空间下的运动轨迹,证明机器人路径规划的合理性。     

基于几何法和旋量理论的6自由度机器人逆解算法

针对6自由度串联机器人运动学逆解求解过程复杂、几何意义不明确的问题,提出一种基于几何法和旋量理论相结合的求解方法。基于旋量理论建立机器人的运动学模型,其运动学逆解常采用Paden-Kahan子问题加以求解,但针对前3个关节轴线均不相交的机器人,难以用现有的子问题进行求解。因此,采用一种几何解法进行前3个关节角度的求解。针对后3个关节轴线相交于一点的问题,采用Paden-Kahan子问题进行求解,最终推导出此类机器人运动学逆解的封闭解。以ABB1410机器人为例进行算法验证,验证了此算法的有效性和可行性。     

基于螺旋理论的冗余液压驱动四足机器人运动学分析

四足机器人的各种研究大多基于四条腿弯曲方向一致展开的。对于液压驱动且具有冗余度的四足机器人,静止姿态下,其前面两条腿与后面两条腿成对称弯曲状。为了研究这种机器人单腿运动和躯体运动状态,文中建立了基于螺旋理论的液压驱动四足机器人运动学模型,包括给出了单腿串联运动学逆解和躯体并联运动学正解。然后根据机器人行走过程设计出后面两条腿的髋关节与膝关节摆幅角度,通过建立的运动学模型,得到前面两条腿的关节变量及躯体姿态。最后通过MATLAB数值仿真和ADAMS虚拟样机实验,对机器人在一种行走方案下的躯体运动姿态进行仿真对比,验证了所建运动学模型的可靠性。     

基于粒子群优化方法的同心管连续型机器人运动学算法

针对一种应用于微创手术的同心管连续型机器人运动学算法展开研究,通过几种不同运动学算法比较,在兼顾精度以及计算复杂程度的前提下,选用最小能量法建立其运动学数学模型,并选择利用粒子群优化算法强大的寻优能力对相关能量函数寻求最优解。建立了从驱动空间参数到关节空间所有参数的映射关系,通过坐标变换和参数拟合,得到同心管连续型机器人从基点到末端点空间姿态的表达式。通过运动学算例和三维模型的运动学仿真获得的运动轨迹进行对比验证,说明了算法模型的可行性和准确性。     

六足爬壁机器人的运动学建模与仿真

六足机器人因其运动灵活、承载能力强和稳定性好等优点得到广泛的应用。为对六足爬壁机器人运动进行控制,首先要建立其运动学模型。因基于旋量理论的建模方法能够简化运动学计算过程的复杂性,基于旋量理论建立了六足爬壁机器人正运动学模型,并在此基础上求解机器人逆运动学。同时为了对比分析所建模型的准确性,我们在ADMAS上建立机器人虚拟样机仿真模型,并且设计步态,使虚拟样机末端执行器按照预定的轨迹运动。其次在MATLAB软件下根据建立的逆运动学模型求解机器人末端执行器按预定轨迹运动时各关节转动角度。通过对比两个模型各关节转动角度随时间变化的曲线,以及各关节角度误差和末端位移误差来验证建立的机器人运动学模型的正确性。研究结果表明,基于旋量理论建立的六足爬壁机器人的运动学模型精度高,能够作为多足机器人研究的基础。     

柔性气动连续体机器人关节结构设计与运动学分析

基于气动人工肌肉和缆绳组合驱动,提出了一种三自由柔性气动连续体机器人关节,该关节具有结构紧凑、柔顺性高、控制简单等特点。通过分析该机器人关节结构特性,采用修正的D-H法,建立了其正反解运动学模型,求解了其位置运动学解和速度运动学解,通过仿真验证了关节结构的合理性和运动学方程的正确性。     

移摆送料机器人的运动学逆解研究

以移摆送料机器人为研究对象,建立机器人的运动学方程,采用蒙特卡洛法进行机器人工作空间仿真分析。针对其逆解存在的多解问题,采用封闭解法与遗传算法相结合的机器人逆运动学求解方法进行逆解的分析求解。研究表明,该方法求得的机器人末端位置精度误差不超过0.05mm,满足机器人运行轨迹的精度要求。     

机床上下料机器人运动学分析与仿真

采用D-H坐标方法对机床上下料机器人运动学进行分析,获得了运动学正解和逆解。采用蒙特卡洛方法,运用MATLAB编程计算了其工作空间,然后在工作空间内对其运动路径进行了规划。将该路径的逆解数值在ADAMS中进行了虚拟样机仿真,获得的实验数据为上下料机器人结构设计和优化提供了很好的理论依据。     

钢带并联机器人运动学模型与数值模拟

为了解决钢带并联机器人运动学计算复杂等问题,对钢带并联机器人运动学模型进行了探讨。分析了现有的并联机器人运动学位置求解方法,阐述了钢带并联机器人工作原理与钢带并联机器人的运动位置逆解建模过程。采用瞬时速度方向逐次逼近法,建立钢带并联机器人的运动位置正解模型。分析了钢带长度计算中误差产生的主要因素,得出钢带长度与理论支撑件长度之间的计算关系。对位置逆解、正解模型进行了仿真验算,仿真实验结果表明位置正解、逆解模型的计算结果满足钢带并联机器人的运动精度要求。     

6-DOF工业机器人逆解优化及其工作空间的研究

为实现6-DOF工业机器人的精确控制,对其运动学逆解进行了分析以及工作空间予以仿真研究。据D-H法建立机器人运动学模型,得出正逆解,并提出了基于最短行程原则的运动学逆解优化方法,确保机器人系统取得合适的逆解。最后基于Matlab的数值解法对工业机器人的工作空间进行求解并进行了仿真,结果切实有效。