6R机器人轨迹规划及其在焊接中的应用

分析了关节坐标空间和直角坐标空间轨迹规划的特点，给出了轨迹规划的仿真算法，并进行了仿真分析，针对IVECO横梁的焊接，进行了机器人的轨迹规划，规划轨迹平滑连续，无抖动与停顿，可以保证机器人正常工作，规划结果表明所采用的方法是正确的。     

机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机器人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计、研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计，研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

上海Ⅱ号工业机器人动力学建模及关节力矩特性仿真

本文用Ｌａｇｒａｎｇｅ—Ｅｕｌｅｒ方法建立了上海Ⅱ号工业机器人动力学模型，对机器人在关节坐标空间内作轨迹规划运动时的各关节力矩特性进行了仿真，。绘制出了各关节力矩变化曲线，为机器人的动态特性分析和机器人控制提供了可靠的依据。本文的动力学计算和仿真均在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上用Ｃ语言实现。     

基于合成运动的Delta机器人轨迹规划

针对Delta并联机器人抓取-放置作业时,在关节坐标空间与直角坐标空间中的运动曲线不平滑问题,提出了一种基于合成运动的圆弧轨迹规划方法。首先,利用圆弧轨迹规划拾放操作的动作,确定机器人在直角坐标空间中的运动轨迹;然后,利用多项式运动规律对圆弧所对应的角度区间进行规划,确定末端轨迹在竖直与水平方向上的运动状态方程,并由此获得末端轨迹中插补点的位置、速度、加速度信息;最后,以拾放操作周期为约束条件,运用基于合成运动的圆弧轨迹规划方法对Delta机器人进行轨迹规划,并分析直角坐标空间与关节坐标空间中的运动特性。由仿真与实验对比分析得:基于合成运动的圆弧轨迹比常规门型轨迹的运动特性曲线更加平滑、自然,其角加速度与末端加速度的峰值分别减少了60%、80%。     

两种坐标空间中Delta机器人轨迹规划仿真

针对Delta并联机器人的抓取-放置操作任务,采用修正梯形轨迹规划模式,分别在直角坐标空间和关节坐标空间中进行轨迹规划,然后利用ADAMS进行仿真,分析两种轨迹规划中主动臂和末端执行器的运动轨迹随时间变化情况,以确定出较合适的一种规划方式。仿真结果表明:两种方式中机器人主动臂和末端执行器的运动轨迹随时间变化连续,机器人运行平稳,动力特性较好。但关节空间轨迹规划算法简单,易于实现,所以更适合于抓取-放置操作任务。     

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人.首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析.仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础.目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中.     

机器人手臂笛卡尔空间轨迹计算机仿真规划

研究了基于机器人手臂关节笛卡尔空间的轨迹规划问题。通过在MATLAB软件环境下对该算法的计算机仿真测试试验,使规划的轨迹路径连续而平滑,从而保证机器人运动的平稳性,验证该算法在机器手臂轨迹规划过程中的可行性。重点讨论基于机器人手臂笛卡儿空间运动的轨迹规划和轨迹生成方法。     

基于双种群遗传混沌优化算法的最优时间轨迹规划

针对以最短运行时间为目标的工业机器人轨迹规划问题,提出一种基于混沌局部搜索的双种群遗传最优时间轨迹规划算法。首先以各个节点之间的时间间隔之和为优化目标,以各关节的角速度、角加速度和角加加速度为约束条件,利用五次多项式拟合规划的关节空间位置节点模拟机器人的运行轨迹;然后,利用双种群遗传算法全局搜索能力强、进化速度快和混沌算法局部搜索能力强的优点,提出一种基于双种群遗传混沌优化算法的机器人轨迹规划方法,规划最优时间轨迹;最后,以3自由度空间机械臂为例,验证了所提算法能够使机器人末端执行器的运行轨迹平滑且时间最优。该算法应用于机器人轨迹规划可以延长机器人使用寿命,提高生产效率。     

基于Matlab的机器人轨迹仿真及关节控制

首先根据标准D-H参数法建立六关节臂型机器人的连杆坐标系,推导出运动学正解和逆解的方程,然后在Matlab中搭建了机器人仿真模型。运用Matlab机器人工具箱分别从关节空间和笛卡尔空间两方面进行机器人轨迹规划仿真,并基于关节空间生成的轨迹数据实现了机器人关节硬件在环控制和轨迹实时跟随。实验结果表明,该模型可以准确地实现机器人关节轨迹控制,其为机器人控制开拓了新的道路。     

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。     

工业机器人笛卡尔空间轨迹规划

研究了在笛卡尔坐标系中工业机器人空间直线及圆弧轨迹规划问题,提出利用抛物线过渡的空间直线插补算法和基于局部坐标系的空间圆弧插补算法。以上算法在自行设计的五自由度喷涂机器人上进行了实验验证。实验结果表明,该直线和圆弧插补算法能保证机器人运行平稳,轨迹衔接平滑。     

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。     

坝面钢筋网内混凝土振捣机器人轨迹规划

五自由度振捣机器人体积小、工作灵活,能完成钢筋网混凝土内的振捣施工作业。建立了机器人的坐标系统,基于几何法推导了机器人的运动学模型,实现了机器人关节空间到驱动空间的映射。基于改进的正弦加减速方法规划了末端执行器在笛卡尔空间的轨迹。实验结果表明,所提方法能够保证机器人快速准确地伸入钢筋网混凝土内,且运动平稳、无冲击,验证了该振捣机器人轨迹规划的合理性。     

机器人在焊接相贯线时的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于工作空间焊接机器人无碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法。该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法。借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题。     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

一种6自由度装校机器人工作空间分析

针对侧送模块作业特点和装校环境的要求,提出一种结构紧凑具有6自由度的装校机器人。应用D-H法建立机器人各连杆参考坐标系获得D-H参数,并求出机器人的运动学正解。基于随机概率的蒙特卡洛方法,运用MATLAB软件编程,代入求得的位置方程得到整个机器人末端的三维工作空间图。结果分析表明装校机器人工作空间满足装校作业要求,为进一步研究机器人动力学、轨迹规划及实时控制等奠定了理论基础。     

基于速度方向可操作度的双臂机器人轨迹规划

在双臂机器人速度可操作度椭球的基础上,定义双臂机器人速度方向可操作度,以速度方向可操作度为性能指标,给出了双臂协调运动关节轨迹规划,理论及算例仿真分析结果表明了规划方法的可行性.