搬运工业机器人的教学仿真系统设计

利用OpenGL开发环境,与Visual C++相结合,建立搬运工业机器人的三维模型,开发的仿真系统具有可扩充性和可移植性,将FMS机器人的正逆运动学、正逆动力学、各种控制算法、轨迹规划封装成通用模块,并提供用户接口,供用户设计自己的模块和控制算法;增加多个输入输出模块。该结构可扩展实际的FMS机器人控制系统,从而更好地为搬运工业机器人在工作空间的工作姿态进行三维仿真,实现实时控制与实时仿真的一体化。     

并联水泥装载机器人运动学研究

针对当今水泥装载行业的实际需要,提出一种自动水泥装载机器人,并设计开发出一种结构简单、驱动部件少、控制简单的并联水泥搬运机器手。介绍了该机器人的整体结构方案,确定该机器人的可行性与实用性。介绍了并联搬运机械手的基本结构组成并计算自由度,验证了该机构运动的确定性,并建立了运动学数学模型,得出其位置、速度及加速度的运动学逆解解析形式。通过运动学分析,为驱动机械手的伺服电机合理选型及机构的设计和进一步优化提供了参考。     

5-DOF仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究

文章以5-DOF仿人型机械臂为研究对象,讨论了工业机器人轨迹规划方法及相关问题。对该机械臂进行了运动学分析,建立了机械臂运动学方程,并针对典型搬运作业方式,以距离最优为目标选取空间梯形路径关键点,设计了基于关节空间五项多项式插值算法的轨迹规划方法,利用Robotics Toolbox工具箱进行机械臂虚拟建模及关节空间轨迹规划仿真。经验证,相对于传统矩形路径作业方式,该方法可以更好完成工业机器人搬运作业的轨迹规划问题,对进一步结合工艺参数研究工业机器人控制系统具有必要的理论及实践意义。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

NGR01型机器人电气控制系统设计

设计出多关节教学工业两用型机器人电气控制系统，采用三级结构的多CPU并行工作方式，其中第一级完成人机接口、运动学计算和整个系统管理功能，第二级完成通信、信息转发和示教接口功能，第三级实现各关节电机的控制。选用日本三洋公司混合式步进驱动系统，获得了较高的性价比。     

行走助力机器人的运动学计算和液压系统分析

通过对人体行走方式和姿态的分析研究,确定了行走助力机器人髋部、膝部、踝部3个关节的尺寸及动力驱动类型,并完成机器人的结构装配;设计驱动液压系统的原理图,对驱动系统中液压缸的动作进行算法优化,并采用拉格朗日算法完成机器人的运动学分析;使用Virtual.Lab Motion与AMESim进行机液联合仿真,将仿真结果与计算所得曲线进行对比,证明了运动学分析的正确性和液压驱动系统的可行性。     

基于MATLAB的MH24机器人3D建模仿真研究

在机器人的建模仿真研究中,多关节机器人因其结构复杂易导致建模不准确,机器人在仿真运动过程中难以体现实际的运动情况。为提高多关节机器人仿真运动时的模型逼真效果,提出了一种结合机器人工具箱和三维绘图软件构建机器人3D仿真模型的方法。以安川的MH24通用机器人作为研究对象,对各关节结构和连杆参数进行建模分析,求解该机器人的正逆运动学方程。使用Solid Works绘图软件建立机器人各关节的3D模型,通过机器人工具箱对各关节3D模型和D-H参数模型进行整合,构建了逼真的MH24机器人3D仿真模型,完成了机器人各连杆的动态仿真驱动和末端执行器的轨迹规划仿真分析。通过正运动学方程和求解的机器人末端执行器的位姿矩阵值验证了3D建模的精确性。     

基于SimMechanics的新型3UPU UPS并联机器人仿真研究

针对一种新型3UPUUPS并联机器人进行了运动学和动力学分析,建立该并联机器人的运动学及动力学模型,在此基础之上运用Mat Lab中的Sim Mechanics模块精确建立该并联机器人仿真模块。根据该并联机器人的运动情况设计动平台运动轨迹,经逆解模块产生各个支链的运动轨迹,设计PID驱动控制器驱动该并联机器人进行仿真。最后将数值计算与仿真结果进行对比分析,结果表明:该种方式建立的机械模型和控制均都符合实际系统特性,并且避开了并联机构平台复杂的建模过程,对其他并联机构有很大的借鉴意义。     

一种工业机器人新型末端执行器的研究与设计

针对工业机器人现有末端执行器的应用缺陷,结合人手构造,在保证具有良好机械特性及适合物体抓取的前提下,通过对结构参数的优化,设计了一种多指型末端执行器.建立了单手指的运动学模型并对抓持状态下各手指的运动姿态进行了仿真分析,在此基础上完成了分层模块化控制系统的设计.通过在商用机器人系统Motoman-SV3X上的实验研究,验证了本方案的可行性.     

六自由度经济型工业机器人设计与运动学分析

设计了一种六自由度经济型工业机器人,从经济性考虑,完成了驱动电机、减速器及控制器的选型和各关节的结构设计,在保证性能要求的情况下降低了机器人的成本。根据D-H方法建立机器人的运动学数学模型,得出机器人末端点的运动方程,在Matlab环境下,采用蒙特卡洛法求出机器人的工作空间点云图,运用Robotics Toolbox对该机器人进行仿真建模,并进行了实例仿真。通过仿真结果分析机器人的运动情况,验证了运动学算法的正确性,符合预期的设计目标,为机器人轨迹规划和控制的研究提供了可靠的依据。     

多电机耦合驱动式仿人机械臂设计与传动特性分析

针对传统仿人机械臂载荷与自重比低的问题，提出一种多电机耦合驱动式仿人机械臂。根据人臂的运动特性，确定串联结构下的仿人机械臂构型，并将机械臂划分为肩关节模块、肘关节模块和腕关节模块。分析单电机驱动单关节的绳索传动特性，推导该模型下电机与关节的扭矩映射关系和转角映射关系。研究各模块中多电机耦合驱动多关节的电机布局和绳索绕线方式，解释各模块中多电机耦合后的工作原理，推导各模块中电机与关节的扭矩映射关系和转角映射关系。并通过实验验证各模块中映射关系的正确性，以及各模块关节的承载能力。结果表明：多电机耦合驱动方式在保证质量的前提下，可以有效提高各关节的承载力，为仿人机械臂的设计提供理论依据。     

我国工业机器人标准体系建设研究

我国已连续5年成为全球最大的工业机器人应用市场,市场规模约占全球的1/3。在工业机器人产业蓬勃发展的同时必须清醒地认识到,由于缺失相关技术标准,没有形成健全的标准体系,导致产品质量得不到有效保证,国内60%以上市场份额被国外品牌占据,亟待开展标准化相关研究。采用魏尔曼三维结构模型的思想,构建了我国工业机器人三层次标准体系框架,分析了我国工业机器人标准体系存在的主要问题,并从4个方面提出了我国工业机器人标准体系的建设思路。所研究内容对加快我国工业机器人标准化工作步伐、促进我国工业机器人产业健康快速发展具有现实意义。     

机械手臂正运动学及其末端机械手工作空间研究

机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点.基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到...     

移动机器人机械臂运动分析及轨迹规划

以自行研制的移动双臂机器人为对象,采用D-H参数建模法建立双臂机器人数学模型,利用MATLAB的Robotics toolbox工具箱建立机器人手臂关节的运动学模型,分析机器人的运动学问题和基于关节空间的轨迹规划问题。通过SolidWorks建立双臂机器人的三维模型并导入Adams仿真软件,对虚拟样机模型进行动力学仿真分析。通过仿真验证了双臂机器人的设计可以满足工作性能的要求,为评价其力学指标和后续的驱动系统的硬件选型提供了重要的理论依据。     

基于共享库的通用工业机器人示教器软件设计

针对市场对工业机器人需求多样化的趋势,设计一款应用于嵌入式Linux操作系统的通用示教器软件。基于QT开发框架进行人机交互界面设计,依据需求分析和示教器的工作原理设计了运动控制模块、机器人语言的代码编辑模块、基于机器人语言代码示教复现模块以及通信与数据采集模块等内容。为了让示教器软件具有通用性,在软件架构中引入了Linux操作系统共享库技术,将与机器人算法相关的代码按照通用的接口集成到可替换的共享函数库之中。最后结合摆臂焊接机器人和SCARA机器人机械本体搭建了工业机器人控制系统并且分别进行操作测试,结果表明设计的示教器软件人机界面友好,功能完善,并且可以应用于不同的工业机器人。     

HR-59机器人运动学分析及其在管件焊接中的应用

摘要：平面关节型（SCARA）机器人具有空间选择柔性，非常适合执行搬运、焊接和装配等重复性任务，因此在工业生产中得到广泛应用。文章以日本松下公司生产的HR-59型机器人为例，对HR-59机器人的机构及传动方案进行了详细的分析，根据经典的D—H方法推导出机器人的运动学逆解，并讨论了HR-59机器人在管件焊接中的应用。这对机器人应用技术有着重要的参考价值。     

KR16-2机器人运动学分析及路径规划

为提高KR16-2机器人在实际工作中的效率,通过改进的D-H法,建立KR16-2的运动学方程并构建模型。采用五段位置S曲线插补法对轨迹进行优化处理,提高机器人运动的平稳性。提出适应度的多重控制方法,结合对各类算子的重新标定,得到该机器人工作的最优平滑路径。仿真实验表明:采用此方法该机器人获得了较平滑且距离最优的路径。     

面向广义模块化设计/制造的产品族动态模型研究

通过分析面向产品快速响应设计/制造的产品模型的特点,根据公理化设计理论,构建了面向广义模块化设计的产品族动态模型。通过对产品设计/制造过程的分析,分别建立了基于广义模块化的概念设计子模型、基于功能-结构映射的结构设计子模型和基于特征的柔性模块定义子模型,三者结合,满足了产品全生命周期各个阶段对信息的需求。     

基于MATLAB的双机器人系统建模与仿真

提出一种基于MATLAB编程来实现双机器人系统仿真模型的建立方法。首先,根据D-H参数对双机器人系统中的四、六自由度机器人分别建立连杆坐标系,确定各连杆之间的坐标变换关系。然后,确定双机器人系统的坐标关系,方便在双机器人系统工作时,计算二者末端执行器之间的变换矩阵。最后,通过MATLAB编程建立双机器人系统模型,并按照协调操作步骤要求对系统机器人进行轨迹规划。通过对轨迹规划结果的分析表明:仿真建模方法可以反映实际机器人系统的位姿和轨迹。     

单缸柱塞计量泵的参数化变型设计研究

为了改善单缸柱塞计量泵目前设计方法,在分析单缸柱塞计量泵的结构特点上,文章结合功能模块层次化基本思想,对单缸柱塞计量泵按功能进行层次模块划分.利用产品功能模块层的参数化建模技术,提出单缸柱塞计量泵变型设计过程中参数提取方法.在Pro/E 4.0为三维设计环境下,以Visual Studi0 2005为工具开发了单缸柱塞计量泵变型设计系统.采用模块化的参数化程序设计方法,实现快速有效的单缸柱塞计量泵产品变型设计.