基于粒子群算法的6-DOF并联坐标测量机测量建模

为了求解6-DOF并联坐标测量机的位置正解（测量模型）,克服数值解法求解并联机构位置正解时解的精度易受初值的影响,建立了无约束的优化模型,并使用粒子群算法对此模型进行优化。依据并联机构的位置反解模型,给出求解6-DOF并联坐标测量机位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法对该优化问题进行求解,由此可将复杂的并联坐标测量机测量建模问题转换为优化问题,从而求得位置正解。仿真结果表明：80个粒子大约经过55次的迭代运算后,收敛精度可达到0.5μm,平均运行时间约为3s。粒子群算法应用于并联坐标测量机测量建模与求解,可获得较高的计算速度和计算精度。     

新型两平移一转动并联机器人机构位置分析

分析了一种新型两平移一转动并联机器人机构．求出其运动学正解和反解封闭解．讨论了该机构的控制解耦性。与其它类似机构相比。该机构不仅结构简单、位置分析求解容易，而且正解具有完全控制解耦关系。该机构可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床、多维减振平台和推拿机器人等领域。     

三移动一转动4-RPUR并联机构及其位置分析

提出一种能实现三维移动和绕Z轴转动(3T1R)的新型全对称4-DOF空间4-RPUR并联机器人机构,并建立其几何模型。应用螺旋理论分析4-RPUR并联机构自由度的数目和性质,证明该机构能够实现3T1R运动,验证了选取各支链中的移动副作为驱动副的合理性。以机构杆长为约束条件,建立机构位置正解分析的非线性方程组,再转化为无约束优化问题,并采用差分进化(Differential Evolution,DE)算法求解该问题。给出机构位置逆解的显式解析表达式,且由该式可知,机构最多存在16组位置逆解。为改进差分进化算法的寻优效率,提出一种加权基矢量变异策略。当种群出现进化停滞而陷入局部最优区域时,采用自适应逃逸操作引入新个体,进而增强种群多样性。新型变异策略与自适应逃逸操作结合,形成具有较强全局优化能力的自适应逃逸差分进化(Adaptive Escape Differential Evolution,AEDE)算法。给出机构位置分析数值算例,应用AEDE算法求得所有高精度位置正解,并应用位置逆解验证位置正解的正确性。还比较了基本DE、粒子群优化和AEDE算法求机构位置正解的性能,结果表明:AEDE算法性能均优于比较算法性能。     

射流位置对喷管喉道倾斜矢量控制方案的影响分析

利用RNG k-ε湍流模型,采用局部网格加密技术,求解三维N-S方程对某型二元喷管喉道倾斜矢量控制时的全流场进行了数值模拟.研究表明在小扩张比、短扩散段喷管上,采用喉道倾斜矢量控制方案主流可以实现亚音速偏转.采用三维曲面生成法分析了调整喉部射流位置和扩张段射流位置对喷管流场的影响,计算表明喉部射流位置越接近喉部,扩张段射流位置越靠近喷口,产生的推力矢量越大.     

求十面体变几何桁架机器人位置正解的改进粒子群算法

根据杆长约束条件,给出了求解6-DOF十面体变几何桁架并联机器人机构位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)求解此优化问题.针对PSO直接在整个解空间内寻优时很难求得全部位置正解的问题,提出了求并联机器人机构位置正解的改进粒子群算法--分区搜索粒子群算法(PSO Based on the Regional Search,PSObRS).数值实例表明,PSObRS能求出并联机器人机构的全部高精度位置正解.     

改进粒子群算法在并联机构位置正解中的应用

由于并联机构位置正解的求解较为复杂,利用了粒子群算法PSO优化此问题,并通过一种基于解空间划分的方法改善了粒子群算法,该算法具有控制参数少、全局优化能力强等特点,解决了传统粒子群算法中早期容易陷入局部极值、后期收敛速度慢等问题。对3-TPT并联机构的运动学正解进行研究,推导出并联机构位置正解的无约束优化模型,利用优化的粒子群算法进行模拟。实验表明,该方法提高了粒子群的整体搜索能力,在自适应的状态下,粒子群算法的收敛较快,精度较高。该研究为并联结构最优化设计及性能分析提供了一定的理论依据。     

应用粒子群算法的3-RPS并联机器人机构位置正解

根据杆长约束条件,给出求解3-RPS并联机器人机构位置正解的无约束优化模型,并应用粒子群算法求解此优化问题。该算法具有控制参数少,全局优化能力较强等优点。数字实例表明,对于并联机构位置正解问题,粒子群算法收敛速度较快,精度较高。     

非对称2UPS-UP并联机构性能分析及尺度多目标优化

以一种两转动一移动非对称2UPS-UP并联机构为研究对象,对其进行了性能分析和尺度参数多目标优化.机构自由度由恰约束支链UP确定,即机构可实现绕该支链U副中心的两转动运动和沿P副的移动运动.给出正逆向位置符号解,且正逆解具有部分运动解耦特性,有利于后续误差分析、轨迹规划与控制.应用矢量法推导出速度表达式,根据速度Jacobian矩阵分析了机构奇异位形.以旋量代数为工具,给出了机构运动和力传递性能评价指标.在机构性能评价和工作空间分析的基础上,建立了机构尺度参数昂贵约束多目标优化模型,并采用多目标进化算法求解该问题,得到多组Pareto最优解.     

基于角度传感器的3-RSR并联机构位置分析

为实现包装线旋转装置的自动定位功能，提高3-RSR并联机构的位置分析的求解效率和求解方法的通用性，对其运动学算法展开系统的研究。首先对3-RSR并联机构的运动特性进行分析，基于机构的位置逆解和几何特征结合封闭解法建立约束方程，利用代数消元法将约束方程中的未知数消元，得到只含有一个未知数的一元高次约束方程；然后，在3-RSR并联机构的任意分支球副处添加2个方向相互垂直的角度传感器，基于旋转矩阵及约束方程构建含参数的求解模型；最后运用求解模型对3-RSR并联机构进行MATLAB算例仿真，求解得到了该机构的可视化编程结果和机构的运动学正解。算例仿真结果表明：在可视化求解结果中展现出来的3-RSR并联机构的位置正解方程组具有唯一解0.9125，且与实际设定位姿参数位型一致，从而确定唯一性。通过该位置分析方法可以有效正确求解机构的运动学正解，避免了正解存在多解的问题，有效解决包装线旋转装置的定位准确性。     

6PTRT型并联机器人运动学分析

6PTRT型并联机器人具有较高的实用价值.根据6PTRT型并联机器人的自身机械特点和机构约束性建立了位置反解模型.提出利用一阶影响系数矩阵,基于位置反解方程,利用位置反解迭代的杆垂直移动距离逐次逼近真实移动距离的思路建立了位置正解模型.这种正解算法基于位置反解,所以相对简单易求.同时,用这种方法所求的解是机构在运动中可以实现的,这对于运动过程中计算机的实时控制和并联机器人的末端位姿的检测具重要的意义.     

新型三转动并联机构的动力学分析

提出一种基于Stewart机构的新型三转动并联机构,该机构有三个驱动缸和三个拉杆,能实现三自由度的转动.建立该机构的运动学方程,推导其运动学反解的封闭解和运动学正解的数值解,然后建立系统的动力学方程,最后对其动力学特性进行仿真分析.该新型并联机构在运动模拟领域具有广阔的应用前景.     

HP99型堆垛机器人的运动分析及其模拟仿真

对ＨＰ９９型堆垛机器人进行了正运动学和逆运动学问题的分析,分别求出了正运动学解和逆运动学解。并在此基础上建立数学模型,应用Ｍａｔｌａｂ软件编程,进行运动学模拟仿真,验证了ＨＰ９９型堆垛机器人运动学正解、反解的准确性和运动的可行性,其仿真结构完全是真实可靠的,为以后的操作提供了数据和运动参考。     

Dobot型机器人运动学分析与仿真

为了获得Dobot机器人的正逆解计算公式、避免解被丢失的可能性和保证角的精度,根据该型机器人的结构特点,运用D-H法建立了机器人的坐标系和运动学方程,进行了正逆运动学的分析,将双变量反正切函数应用到了逆解的表达式中。针对逆解多解和运动平稳性问题,对笛卡尔空间中利用直线插补和调用逆解公式求出的关节角序列进行了分析研究,提出了运用动态规划算法选出一组最优解序列,再利用三次B样条插值进行了连续化处理,并进行了实例验证和Matlab软件仿真。研究结果表明,利用该算法能够选出一组最优解和保证机器人运动的平稳性,为该型机器人的应用及轨迹规划与控制器的研究打下基础,所运用的算法和思想也适用于其他类型的多关节机器人。     

基于组合优化算法的6R机器人逆运动学求解

针对逆运动学求解存在的多解、精度低及通用性差等问题,提出了一种适用于各类6R工业机器人求逆解的组合优化算法。根据经典D-H法建立了机器人运动学模型,以最小化位姿误差为目标,结合运动平稳性原则构造了逆解问题的目标函数,以线性加权和法设计了适应度函数。通过混沌映射初始化种群、收敛因子非线性更新、自适应惯性权重位置调整及引入模拟退火策略等4种措施得到了一种改进的鲸鱼优化算法,并用于逆运动学求解。组合算法将鲸鱼算法求解的结果作为初始值,再利用Newton-Raphson数值法迭代出满足精度要求的运动学逆解。仿真试验结果表明：改进后的鲸鱼算法求解性能得到了较大提高,相比于直接利用鲸鱼算法进行逆运动学求解,组合优化算法具有求解速度快、稳定性好、精度高的特点,证明了该算法求逆的可行性与有效性。     

基于机器视觉的3自由度并联平台标定试验研究

为了提高并联平台的运动精度,以锡膏印刷机3自由度并联平台为研究对象,基于机器视觉提出了一种运动学标定修正系统输入的补偿方法。给出了平台理论分析模型,利用运动学逆解方程推导出误差函数,通过机器视觉对平台标识点进行测量并记录平台运动的实际位姿,根据标定结果对理论控制模型进行补偿。试验结果表明,该标定补偿方法有效地提高了并联平台的运动精度。     

基于Matlab的QJ-6R焊接机器人运动学分析及仿真

运用D-H方法建立了QJ-6R焊接机器人运动学方程,并讨论了其运动学问题.在Matlab环境下,绘出了机器人工作空间;用Robotics Toolbox对该机器人进行了仿真建模,并对正、逆运动学进行了实例仿真.通过仿真,分析了机器人的运动情况,得到了机器人在不同坐标空间的各种运动参数曲线和数据,验证了连杆参数设计的合理性和运动算法的正确性,为机器人动力学、控制和规划的研究提供了可靠的依据.     

基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法

针对爬壁机器人实际与理想作业位置偏差过大的问题,提出了基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法。通过分析爬壁机器人的运动状态,构建爬壁机器人的运动学模型,获取爬壁机器人的运动规律和其位姿变化特征。运用智能PID算法对爬壁机器人的位置实施伺服控制,利用遗传算法不断调节机器人控制参数,得到最佳适应度函数,生成全局最优的PID控制参数。根据爬壁机器人运动状态得出控制终止条件,获取最终的位置伺服控制结果,实现爬壁机器人位置伺服控制。实验结果表明,所提方法的位置伺服控制稳定性较好,能够有效提高位置伺服控制精度,增强抗干扰性。     

面向驱动力前馈控制的重载并联机构运动学及力学分析

针对驱动力前馈的力位并行控制的需要,对3-PRS-XY混合并联机构建立Z-X-Z欧拉变换描述的反向运动学模型,并进行速度规划,得到力位控制系统运动插补方法。基于整体能量分析模型及拉格朗日法对3-PRS并联机构进行空载工况下反向动力学建模求解,并通过与重载工况不同位姿的静力反解进行线性叠加得到计算力矩控制所需的驱动力前馈,通过仿真分析了重载下3-PRS并联机构运动学及驱动力的变化情况。     

一种三自由度并联解耦机构的构型与运动学分析

针对一种具有运动解耦特性的三自由度并联机构,首先介绍了平动解耦构型的基本思想,并采用了一种基于运动副的机构构型方法,对机构进行了构型分析。该机构由3个正交分布的支链组成,机构的运动副均为转动副,其动平台在X、Y、Z这3个方向平动解耦。对机构进行了自由度和运动学分析,推导了机构的运动学正/反解、输入/输出的速度和加速度,验证了机构的运动解耦特性。最后,基于机构的运动解耦特性,介绍了该机构在一种新型4-DOF串并联机器人试验样机中的应用。