基于SimMechanics的SCARA机器人轨迹规划与仿真

针对SCARA机器人运动姿态解和轨迹规划的优化选择问题,基于D-H法建立了机器人运动学模型,根据机器人通过奇点后的两种姿态解,利用多项式插值法得到了不同的运动轨迹,利用SimMechanics导入Solidworks三维模型进行了机械运动仿真。通过对比不同姿态下的轨迹规划仿真结果,验证了关节角度积分求和的优化选择方法在SCARA机器人轨迹规划中的可行性。     

相贯曲线插接焊缝冗余扫查机器人运动学分析

针对插接管道相贯焊缝缺陷超声扫查机器人的运动学问题,采用D-H方法建立了连杆坐标系下的机器人运动学模型,并通过实际扫查作业轨迹约束下的仿真实验,验证了该方法求解冗余机器人运动学问题的正确性,保证了机器人关节空间与笛卡儿空间映射的唯一性与轨迹封闭性,为实现插接管道相贯焊缝的连续超声波扫查检测提供可靠的方法。     

基于运动学的斗轮堆取料机悬臂工作空间研究

为实现斗轮堆取料机无人值守，建立斗轮堆取料机的数学模型，提出了一种基于机器人运动学的斗轮堆取料机悬臂工作空间的研究方法。将斗轮堆取料机认定为一个具有3个自由度的串联机构，定义了煤场坐标系和各转动机构坐标系。利用机器人运动学原理建立了斗轮堆取料机的D-H（Denavit-Hartenberg）模型，利用齐次变换推导斗轮堆取料机悬臂端的运动学正反解，并运用数值仿真软件对悬臂端的运动空间进行仿真研究。根据斗轮堆取料机取料和堆料作业的特点设计了悬臂端的运动轨迹，仿真验证了悬臂端运动学反解的正确性。同时，解决了斗轮堆取料机无人值守改造过程中，由设定的堆取料参数求解走行区间、回转角度和俯仰角度的实际应用问题。     

小型仿人双足机器人步态规划与仿真分析

针对双足机器人动力学系统复杂、运动学分析较为困难的问题,结合人类行走特点,文章建立了双足机器人下肢结构运动模型。为了使机器人行走更自然,增强机器人行走的稳定性,对双足机器人进行了步态规划,并且利用三次样条插值方法通过MATLAB仿真得到机器人各关节的平滑运动轨迹[1-2],验证了步态规划的可行性。     

一种球形电机驱动的焊接机构动力学分析与仿真

针对当前焊接机器人构件繁多而引起的轨迹规划复杂问题,提出一种新颖的球形电机驱动的焊枪机构。首先简要介绍该机构的结构和工作原理,然后在Solid Works中建立该机构的三维模型,并导入动力学仿真软件ADAMS中,通过添加质量属性和约束建立该机构的动力学模型。接着运用Denavit-Hartenberg(D-H)矩阵法,求解出焊枪末端点位姿的数学模型。最后通过设置两个驱动力矩函数,实现弧焊和平焊两种典型工况的运动,得到了焊枪末端点位移、速度曲线。仿真结果表明:该机构结构简单,焊接轨迹误差在3%以内,从而验证了机构设计的合理性和轨迹规划的简单性,为焊接机器人以后的发展提供了有效的途径。     

SCARA机器人运动学仿真分析和实际应用

为了分析SCARA机器人的运动学特性,运用D-H方法构造了其连杆坐标系,并且推导了它的正、逆运动学方程,详细求解了该机器人的正、逆解,运用ADAMS对该机器人进行正运动学仿真分析,其结果与理论分析相符合,证实了正运动学模型是正确的;同时利用其正解值通过理论计算,论证逆运动学模型是正确的。对SCARA机器人实际运动工况进行运动仿真分析,指导现场调试,提高了现场调试的效率。结合图像处理实现了对物体的精确定位,通过实验证明了该机器人运动仿真对其实际应用具有重要的指导意义。     

机器人轨迹规划控制策略研究

为提高机器人轨迹平稳性和光滑性,构造五次B样条函数完成空间轨迹规划,基于自适应混合遗传算法完成运行轨迹优化,提高了运动快速性和系统功耗;利用搭建的多体动力学模型获取运动参数并搭建控制策略模型,仿真与实物验证了轨迹规划策略有效性.结论表明,关节空间B样条轨迹构造保证了机器人平滑运行,避免了关节速度、加速度突变;自适应混合遗传算法使轨迹更光滑,从而实现机器人动作轨迹、时间和能耗综合最优。     

某四自由度机械臂建模与MATLAB仿真研究

首先,在MATLAB仿真环境下,基于D-H参数模型建立了某四自由度机械臂的连杆模型,并计算出机械臂的齐次变换矩阵。然后,通过Robotics Toolbox仿真工具箱的运用,进行相应的轨迹规划研究与正逆运动学仿真研究,阐述了机械臂运动仿真的一般规律。从仿真结果可知,该文的研究方法对于关节型机械臂的仿真研究具有重要的现实意义。     

基于运动学标定和空间插值的机器人定位误差补偿

绝对定位精度是衡量机器人性能的重要指标。为提升工业机器人的绝对定位精度,提出一种融合运动学标定和空间插值的定位误差分级标定的方法。首先基于D-H法建立机器人运动学模型,运用微分运动学理论建立机器人末端位置误差模型,结合IGG3权因子函数采用抗差岭估计辨识了运动学参数。而后基于机器人定位误差空间相似性特点,采用空间插值法对剩余误差进行补偿。最后通过实验对所提出的方法进行了验证。结果表明：机器人定位误差RMS值由补偿前的0.812 mm减小为0.049 mm,精度提高了93.97%。该方法能够有效减小机器人的绝对定位误差,提高定位精度。     

电机驱动的车式移动机器人数据驱动控制

针对野外复杂环境下车式机器人常受动力学扰动影响,仅从运动学角度难以实现高性能机器人编队及轨迹跟踪控制的问题,提出一种数据驱动的动力学内环电机控制设计方法。将电机及减速机构看作整体,采用输入输出数据实时辨识动力学模型参数,对动力学内环进行特征建模,针对数据驱动的二阶离散动力学系统模型,设计离散滑模控制器并进行稳定性分析。在微软公司基于物理引擎的机器人仿真平台Microsoft Robotics Developer Studio 4 (MRDS4)进行仿真对比,并将仿真数据导入MATLAB进行分析,通过仿真验证所设计控制方法的整体有效性,在扰动力矩影响较大的野外复杂环境中仍能使机器人保持较快的动态响应速度,在编队中快速响应队形的切换跟踪。     

一种机器人轨迹规划的优化算法

为了使机器人运动轨迹平滑且工作时间最优,以SCARA机器人为研究对象,在考虑各关节速度、加速度和加速度变化约束的基础上,对机器人在关节空间中进行轨迹规划.采用遗传算法对关节空间中各关键点间的运行时间间隔进行规划.利用ADAMS/View搭建的机器人仿真模型,以遗传算法产生的最优时间间隔为机器人轨迹规划仿真的依据,在ADAMS中进行机器人运动学仿真.仿真结果表明,所设计的机器人轨迹规划方法既能保证工作时间最优,又可使机器人的轨迹平滑.     

机械臂机构末端执行器工作空间分析

文章采用蒙特卡罗法对六自由度机械臂进行工作空间分析。根据标准D-H参数法,建立对象的运动学模型,获得运动学正解;运用MATLAB建立仿真平台,采用蒙特卡罗法分析对象的工作空间,并绘制出工作空间的三维点云图以及坐标平面的投影图,为后续机械臂的轨迹跟踪研究提供参考依据。     

协作机器人动力学参数辨识方法研究

论述了协作机器人的运动学和动力学理论基础,对协作机器人动力学模型进行了分析。在此基础上,对协作机器人的动力学参数辨识方法进行了研究,分析了机器人关节摩擦特性,介绍了基于连接组合体的惯性参数辨识方法。对协作机器人进行了动力学模型仿真,并与辨识结果进行对比,确认了动力学参数辨识方法的正确性。     

126kV真空断路器的运动建模与优化设计

根据对真空断路器运动原理的分析,建立了126kV真空断路器的动力学模型.提出了一种新的方法来设计真空断路器产品的运动特性,该方法利用多体动力学仿真软件ADAMS 建立真空断路器产品的虚拟样机模型,对真空断路器的分、合闸过程进行仿真分析,通过对样机模型结构和力学等参数的修改,最终实现产品的优化设计.仿真结果也验证了该方法的有效性.     

输电杆塔攀爬机器人运动学分析与仿真

针对首位或末位架空输电线路维护作业人员在登塔或下塔进行安全防护装置挂接或拆除时无法得到安全绳防坠保护的问题,设计了一种输电杆塔攀爬机器人,主要包括仿生攀爬机构和作业机械臂。提出了一种上下对称、左右配合的多自由度上下肢四臂仿生攀爬机构,可模仿猿类爬树时的动作姿势和顺序实现在输电杆塔主材角钢上的攀爬移动;作业机械臂采用六自由度串联多关节机械臂,能够实现安全防坠装置的挂拆操作;基于D-H建模方法,对攀爬机器人攀爬机构和作业机械臂进行了运动学分析,建立了其D-H运动学模型。通过MATLAB仿真软件对攀爬机构和作业机械臂进行了运动轨迹仿真,经过实验室样机杆塔攀爬及安全防坠装置挂拆动作试验,验证了其可行性。     

四轮驱动全方位移动机器人仿真

四轮驱动的全方位移动机器人，由于其能够在保持机体姿态不变的前提下沿任意方向运动，实现全方位移动的功能，具有较高的灵活性和机动性。建立了机器人的运动学模型，利用Matlab搭建了移动机器人系统的仿真模型，针对电机突加负载及车轮打滑两种情形进行了仿真分析，验证了前馈加外环控制的有效性。     

高压输电杆塔保护接地装置的设计和仿真

基于并联机构的原理,研制了一种应用于高压输电杆塔保护接地装置的RRRR-P并联接地机构,它通过操作者完成建立和解除"死点"的过程;又根据D-H原理建立接地机构的运动学模型,对接地机构进行运动学仿真分析后绘制其工作过程中关键参数的影响曲线,并通过对图形的分析获得相应结论,进而为同类机构的设计提供借鉴和指导。     

含局部闭链的弧焊机器人操作臂运动学分析

通过弧焊机器人的操作臂可以看成是一个含局部闭链结构的开式运动链,采用Denavit-Hartenberg方法建立弧焊机器人的坐标系,建立操作臂的运动学方程,用ADAMS软件对运动学逆问题进行仿真和分析。     

康复步行训练机器人位置和速度跟踪误差同时约束的安全预测控制

康复步行训练机器人通过跟踪医生指定的运动轨迹,帮助患者步行训练,针对运动过程中位置和速度跟踪误差过大,影响康复者的安全问题,提出一种预测控制方法,目的是使康复步行训练机器人从任意位置出发同时实现轨迹和速度跟踪,并将跟踪误差约束在指定范围内,提高系统的安全性。通过离散化康复步行训练机器人的动力学模型,建立了具有控制增量形式的预测模型。在预测时域内,设计轨迹跟踪误差性能优化指标,并构建运动位置和速度跟踪误差约束条件,通过设计辅助运动轨迹并求解控制增量形式的二次规划问题,获得了时域内满足误差约束条件的预测控制。通过仿真和实验研究,结果表明了所提控制方法同时约束位置和速度跟踪误差的有效性和优越性。     

500kV四分裂输电线路防震锤检修机器人机型设计与优化

高压电力线缆是电能传输的重要通道,多分裂输电导线是电力传输的主力,而防震锤是四分裂输电导线上的重要金具,由于恶劣的服役环境,经常会出现防震锤钢绞线变形、锤头及螺栓丢失等故障发生,严重影响输电线路的正常运行。国内外研究表明利用机器人代替人工进行输电线路检修作业是一种行之有效的手段,基于此,面向四分裂超高压导线防震锤检修作业,提出了相应的防震锤检修机器人基本构型和检修作业运动规划,建立了机器人的三维实体模型,为精简机器人连杆结构和关节参数,剔除机器人冗余机构,基于机器人运动学模型,利用蒙特卡洛法对末端作业空间进行了仿真分析,通过点云图和末端可达空间分析,机器人的连杆长度存在一定冗余,通过缩短机器人的连杆参数,优化精简机器人的结构,一定程度上可以节省机器人开发成本。最后,开发了结构紧凑型机器人虚拟样机,并提出了泛在电力物联网背景下的电力机器人新型控制体系架构,为电力系统运维管理一体化技术奠定了坚实的理论基础。