码垛机器人Z轴升降机构动力学分析

以码垛机器人Z轴升降机构为研究对象,首先以等效参数法计算伺服电机驱动力矩,并为验证其正确性及参数取值的合理性,考虑系统的刚性、阻尼和惯量等因素,建立升降机构动力学方程及其动力学模型,当其处于极限工况下,使用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析后,结果表明升降机构伺服电机最大驱动力矩为1.48N·m,小于伺服电机的额定驱动力矩2.70N·m,升降机构的结构参数取值是合理的,并且有一定的优化空间。同时建立了无补偿时升降机构的动力学模型,为后期建立其全闭环控制系统,减少系统振动,提高定位精度提供了可靠的理论基础。     

基于动力学的PT1300型码垛机器人弹簧平衡机构设计

随着实际应用中负载和速度要求的不断提高,码垛机器人的动力学特性被赋予了更高的要求,而优化机器人弹簧平衡机构对于改善其动力学性能和运动中的平稳性具有重要意义.基于凯恩(Kane)方程的动力学算法,以PT1300型码垛机器人为研究对象建立码垛机器人刚体逆动力学模型.在给定机器人运动路径及运动规律前提下,基于动力学层面提出一种弹簧平衡机构设计方法.研究结果表明,采用该方法设计的弹簧平衡机构可明显降低关节驱动力矩,达到了预期效果.     

关节间隙对机器人动态特性影响分析

为了分析关节间隙对机器人动态特性的影响,采用L-N非线性弹簧阻尼模型对关节间隙接触碰撞力进行建模,D-H方法建立装配机器人的运动学方程,Lagrange方法建立装配机器人动力学微分方程,推导出关节位移、速度、角加速度、力矩以及接触力的方程;提出采用IMPACT函数对碰撞进行描述,运用ADAMS软件建立含关节间隙机器人虚拟样机,分析不同驱动方式下关节间隙对机器人动态特性的影响;以自行设计的四自由度装配机器人为研究对象搭建实验平台对理论分析与仿真结果进行验证,实验验证了理论分析与仿真分析的合理性,得到了关节间隙对机器人动态特性影响曲线并提出了相应的改善措施。     

考虑磨损含间隙曲柄滑块机构的动态特性研究

为得到准确的含间隙铰接机构的接触碰撞模型,在ADAMS中建立含间隙的曲柄滑块机构,以含间隙曲柄滑块机构运动副为对象分析其在考虑磨损情况下的动态特性。以接触一碰撞模型为基础,采用非线性等效弹簧阻尼模型,将用MATLAB处理过的数据和磨损函数嵌入到ADAMS模型中进行动力学仿真,并将得到的动态特性曲线进行分析。结果表明：磨损对间隙运动副的速度、加速度、接触碰撞力和力矩有很大的影响,同时,此种建模方法对建立准确的含间隙机构的模型有很大的参考意义。     

六自由度搬运机器人动力学分析及仿真

针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动关节的力矩曲线。基于MATLAB软件对动力学方程进行了数值分析并绘制力矩曲线,其理论分析结果与ADAMS的仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和机械结构设计的合理性,为继续优化机器人结构设计和控制系统设计奠定了基础。     

新型完全各向同性移动并联机器人的动力学分析与仿真

提出了一种新型完全各向同性移动并联机器人。首先对该机器人的运动学问题进行了分析,建立其位置、速度和加速度方程;然后以"库伦+黏性"摩擦模型为基础,推导出驱动滑块和球铰所受的摩擦力/力矩方程;在考虑摩擦的情况下,利用牛顿-欧拉法分别建立了驱动滑块、分支运动链和机器人动平台的动力学模型,揭示了分支驱动力和加在动平台上的外力之间的映射关系;最后基于ADAMS软件和MATLAB编程对机器人动力学进行仿真,绘制出驱动滑块所受的驱动力变化曲线,两种仿真结果完全一致,验证了理论分析的正确性和有效性。该机构可用于农业机器人、工业机器人的末端执行机构。     

关节型码垛机器人轨迹规划及运动学研究

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用"5-3-5"轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。     

液压挖掘机回转传动机构-工作装置的系统动态方程

以液压挖掘机回转传动机构一工作装置系统为研究对象,在考虑齿轮啮合时变刚度的情形下,建立回转传动机构的动力学模型;然后根据金属材料的特点,运用有限元法建立变截面梁单元的动力学模型;再在回转传动机构和金属材料变截面梁单元动力学模型的基础上,应用有限单元法建立液压挖掘机回转传动机构一工作装置系统的耦合动力学方程.所建方程较好体现了该系统动态性能与其结构参数和运动参数之间的内在关系,表达了以往方程未能反映的动态性能.最后通过实例进行对系统的动态特性进行仿真分析.     

绳索牵引骨盆康复机器人的轨迹规划

根据正常人步态运动中骨盆在水平面内的运动情况,对绳索牵引康复机器人进行了轨迹规划研究。依绳索牵引骨盆机构方案,用影响系数方法建立绳索牵引骨盆康复机器人运动学方程,得出骨盆运动与绳索运动的映射关系;基于达朗伯原理建立骨盆的动力学方程,求解出绳索拉力解,并对绳索驱动单元建立动力学方程。通过MATLAB软件对骨盆在步态运动过程中的轨迹进行仿真,得到了各根绳索位置、速度、加速度变化曲线;在考虑绳索工作承受最小拉力和最大拉力阈值的限制时,仿真各根绳索所受拉力变化曲线,可得各根绳索拉力处于对外力平衡和内力平衡的情况,并得到施加在伺服电动机上的电压变化曲线。     

管道机器人清淤装置设计与动力特性研究

为疏通城市排污管道,设计一种新型管道清淤机器人,为证明其清淤作业的稳定性和可行性,对清淤装置进行了动力学特性研究。建立该管道机器人三维模型,对其清淤装置进行原理分析; 对清淤盘模型进行运动学建模与仿真,并将MATLAB运动仿真曲线与ADAMS运动仿真曲线进行拟合,验证运动方程的正确性; 建立清淤盘动力学数学模型,并基于ADAMS 软件进行仿真,研究动力学正、逆问题,得到扇形盘的运动曲线和受力曲线。结果表明,运动方式和运动规律满足清淤方式为刮削—搅拌—过滤—推进—四位一体的清淤作业要求,动态性能稳定。     

6-PTRT并联机器人动力学建模与优化

根据6-PTRT并联机器人机构及约束特点,对动平台及各支链进行运动学分析,利用虎克铰特性建立各支链动坐标系,计算各运动部件瞬态惯性张量,采用KANE方法推导出该并联机器人动力学模型。利用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,验证所建立动力学方程的正确性。应用Akima插值法对动力学响应进行优化,结果表明,利用优化后动力学响应驱动各支链可有效提高机构运行稳定性。利用KANE方法建立动力学模型并用Akima插值法优化动力学响应能有效减少计算步骤,并得到平滑的动力学响应曲线,为并联机器人轨迹规划、动力学特性分析及高精度控制提供理论依据。     

仿青蛙游动机器人动力学分析

仿青蛙游动机器人的动力学分析,是研制仿青蛙水下机器人的基础。通过对所研制的仿青蛙游动机器人机构进行简化,建立机器人系统运动学模型。在此基础上,利用拉格朗日法建立机器人系统的动力学方程,通过逆动力学分析将前期生物青蛙观测实验获取的各关节运动轨迹转化为各关节驱动力矩,最后通过对比分析分别利用MATLAB和ADAMS得到的各关节驱动力矩在一个运动周期内的变化曲线,不仅验证了动力学方程的正确性,也为后期机器人控制系统的设计提供了理论依据。     

一种新型混联码垛机器人的设计与分析

设计了一种以2-UPS/U并联构型为基础来实现码垛机器人大臂抬升和旋转两个自由度运动,在大臂上串联RPR/R构型实现小臂运动的新型混联码垛机器人。对2-UPS/U并联机构和RPR/R串联机构进行了机构模型的位置分析,并建立了混联码垛机器人的整体数学模型。通过MATLAB软件和SolidWorks软件进行了混联码垛机器人的虚拟仿真分析,验证了所设计的新型混联码垛机器人的结构的合理性。得出该新型混联码垛机器人非常适合应用在码垛场合的结论。     

码垛机器人运动学分析与仿真

高速重载码垛机器人属有色冶金领域关键共性技术。以铝锭连铸生产线专用型层码垛机器人为研究对象,设计开发了一台4自由度关节型码垛机器人,并采用D-H法对该机器人的运动学方程进行研究分析,对机器人运动进行正运动学求解,得到了各关节变量与末端位置运动方程,并应用ADAMS软件对机器人进行运动学仿真分析。仿真结果验证了理论推导的正确性,为以后机器人的静、动态特性分析做参考。     

铣削机器人动力学建模及仿真研究

铣削机器人在铣削过程中的动力学状况对机器人在铣削过程中的运动及其稳定性具有较大影响。以6-DOF铣削机器人为研究对象,利用Creo三维软件建立机器人三维模型,获得建立机器人动力学模型的惯性参数;采用Newton-Euler递推法建立该机器人的动力学方程,并在MATLAB环境下对所建立的动力学方程进行编程,对机器人运动过程进行计算分析;利用ADAMS软件对建立的三维模型进行动力学仿真分析,通过比较MATLAB计算结果与ADAMS仿真分析结果,以验证动力学方程的准确性,为铣削过程中铣削机器人动力学状况研究提供理论基础。     

高速重载码垛机器人刚柔耦合模型建立及动态特性分析方法

针对高速码垛机器人高速、高加速度、大负载的工作特性,提出一种考虑关节柔性的高速重载码垛机器人结构建模及动态特性分析方法。首先,建立刚柔耦合动力学模型,对高速重载码垛机器人的关节柔性进行描述; 其次,基于建立的刚柔耦合动力学模型,对机器人的重要动态特性——振动模态进行分析; 最后,设计力锤瞬态激励实验,对2种方法的有效性进行验证。实验结果表明,该结构建模方法有效地分析了高速重载码垛机器人关节柔性的影响,动态特性分析方法有效地分析了机器人的振动模态。     

电液驱动六足机器人三维空间力学分析

建立了六足机器人的腿部机构三维空间模型,对其关节液压缸设计优化问题进行了讨论。接着进一步建立了腿部机构力学模型,通过对静力学分析得到了机器人稳定状态时各关节的输出力矩特性,同时采用拉格朗日方法对机器人单腿机构进行了动力学分析,得到了单腿结构在运动过程中各关节的输出力矩特性。最后根据动力学分析结果用ADAMS软件对单腿机构进行了足端轨迹和腿部位姿仿真,仿真结果验证了腿部结构的运动平稳性,为后续研究工作提供了理论支撑。     

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。     

阶梯攀爬机器人行走机构的设计与动力学分析

利用曲柄滑块机构传动性能和机构特性,设计了一种新型的适用于攀爬阶梯的机器人行走机构。简要介绍了阶梯攀爬机器人新式行走机构的结构和工作原理,通过建立行走机构数学模型,利用哈密尔顿原理建立了系统的动力学方程;运用机械系统动力学分析软件ADAMS对行走机构进行动态仿真分析,得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线;结果表明,该行走机构的设计方案具有可行性、合理性、可靠性、正确性和适用性。ADAMS对其复杂结构的仿真准确可靠,反映了各个构件间冲击和扰动产生的动力学响应,为行走机构减震降噪的优化设计提供了重要参数。     

六自由度喷涂机器人动力学分析及仿真

动力学分析对机器人的控制以及动态分析有着重要作用,针对六自由度喷涂机器人动力学分析运算量大,影响后续控制实时性的问题,提出一个优化的化简动力学方程的方案,运用拉格朗日方法建立机器人的动力学方程并针对计算结果进行有理由的化简。为了验证简化结果的可靠性,应用MATLAB软件对化简前后的模型进行仿真。结果证明,经过化简的动力学方程仿真所得力矩曲线与化简前所得曲线重合度高,这表明化简模型具有极高的可靠性。