6自由度喷涂机器人的运动学分析与仿真

运用回转变换张量法建立了6自由度喷涂机器人的运动学模型,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解.利用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机模型,并进行运动仿真分析,不仅证明了运动学模型的正确性,也为后续研究奠定了基础.     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对7自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使7自由度冗余机器人逆运动学简化为4自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对7自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.     

工业机器人三维仿真系统的运动学建模

本文讨论了工业机器人三维仿真系统的运动学建模问题，给出了运动学正解和运动学反解的算法，并运用于仿真系统中，证明了算法的可行性。     

基于ELM-IWO机械臂运动学逆解算法研究

为了提高机械臂控制中运动学逆解的速度和准确度,提出了一种基于入侵性杂草优化的机械臂运动学逆解方法.通过D-H法建立了工业六自由度机械臂的正向运动学模型,并利用训练速度较快的ELM(极限学习机)计算机械臂关节角度向量,即输出其逆运动学初解.利用IWO(入侵性杂草优化)算法对得到的初始逆解进行优化,取最小适应度下的杂草位置作为输出,以便得到最佳的逆运动学求解.实验结果表明,相比基于PSO-BP神经网络的求解方法,基于ELM-IWO算法的机械臂末端执行器的精度更高,实时性更好.     

RV12L6R焊接机器人运动学及计算机仿真系统研究

本机器人仿真系统是为焊接ＩＶＥＣＯ汽车横梁而研制的，本文在对ＲＶ１２Ｌ６Ｒ焊接机器人结构分析的基础上，建立了运动学模型，并给出了运动学正解、逆解．从图形学的角度，对机器人工作空间实施三维图形仿真，并用三维造型技术集机械手、转位工作台、工件三位一体，来表示机械手复杂的位置、姿态信息．解决了目前国内外学者对机器人运动学仿真系统的研究主要集中在运动学算法［１～５］及简单的二维图形仿真研究上［８～１５］的问题，这里提供了一套通用的方法，同时为转位工作台的设计安装提供了依据．最后在运动学解的结果基础上，给出了横梁焊接示例程序；本系统已成功的应用于ＩＶＥＣＯ横梁焊接．     

6R机器人实时逆运动学算法研究

提出一套解决各类6R机器人逆运动学问题的实时算法. 一般算法通过矢量计算和16阶矩阵分解得到一般6R机器人的最多16组逆运动学解. 封闭解法直接提取运动学等式求出关节变量的解析解. 组合算法将封闭解法或一般算法的结果作为初始值, 采用牛顿-拉夫森方法迭代出逆运动学精确解, 适用于所有接近满足封闭解条件或一般算法条件的6R机器人. 求解实验结果表明, 整套算法最大算法时间约为2.03 ms, 为任意几何结构的6R机器人应用于强实时系统提供了逆运动学解决方案.     

冗余自由度超声检测机器人的逆运动学分析

针对一类冗余自由度超声检测机器人的传统逆运动学求解算法耗时长且准确度低的问题,提出了一种基于集合划分和解析解法相结合的逆运动学求解算法。首先采用De-navit-Hartenberg方法建立检测机器人的运动学方程;其次,利用解析解法求出机器人逆解的解析表达式,并提出三种自由度分配方案;最后,选择合适的自由度分配方案,据此对超声波探头位姿集合作划分,结合逆解解析式求出运动学逆解。实际应用中,借助十一轴超声波检测机器人,利用该算法对具有复杂外形的飞机螺旋桨叶片进行检测。结果表明,与传统的纯数值解法相比,该算法能够快速得到精确的运动学逆解。     

一种运动旋量逆解子问题的求解及其应用

旋量理论在机器人运动学逆解过程中将运动方程分解为若干子问题,目前常见的子问题组合并不能完成所有机器人的逆解问题．本文提出了在机器人逆解过程中会遇到的另一种子问题的解法,并给出构造该子问题的限定条件．运用该解法,给出具有RTS运动链并联机器人的运动学逆解方法,并归纳出利用未知量组中对参考点起相同作用的旋量组合来简化计算的方法．该子问题的解决扩充、便利了旋量理论在机器人运动学逆解中的应用．     

3-PRC并联机构运动学分析及结构参数优化

根据3-PRC并联机构的结构特点,分析了并联机构的运动学逆解,通过牛顿迭代法得到并联机构的运动学正解。使用SolidWorks、MATLAB和Adams软件对并联机构进行三维建模和运动学仿真,并验证了并联机构运动学正反解的正确性。为了限制整体结构尺寸并获得较大的工作空间,对相关结构参数进行了优化,最终通过三维搜索法得到机构的工作空间。     

面向冗余机器人实时控制的逆运动学求解有效方法

针对-自由度冗余机器人实时运动控制,对机器人逆运动学提出了一种新的求解方法.采用位姿分解方式,使-自由度冗余机器人逆运动学简化为,自由度位置逆运动学求解.在梯度投影法得到位置优化解的基础上,利用机器人封闭解公式求得一组优化解.通过对-自由度机器人仿真分析,表明了该方法的有效性.

     

基于神经网络的机器人位姿逆解

本文运用神经网络求解机器人运动学位姿逆解，突破了文献局限于研究位置逆解的状况，首次实现自组织神经网络求解机器人姿态逆解。     

基于Paden-kahan子问题的冗余度机器人运动学求解

针对7DOF机器人的逆运动学求解问题,提出了一种可提高运动控制精度的混合算法.这种算法使用 旋量理论来描述机器人的运动.它首先求出对运动学性能指标进行优化的速度级逆解;然后固定一个特殊关节,将 问题转化为非冗余度机器人的运动控制,应用Paden-Kahan子问题法得到逆运动学封闭解.通过仿真实例,证实了 这种混合算法的有效性.     

超冗余度桁架机械臂的容错逆运动学仿真

超冗余度桁架机械臂路径规划中的逆运动学解算为一非线性优化问题,桁架机械臂冗余度高,容错性好,由于传统方法速度和收敛性较慢,冗余性和容错性未能得到很好的利用.为解决此问题,引入收敛速度较快的对偶内点法,针对问题规模较大占用内存多的特点,设计了一种基于稀疏矩阵向量相乘的减小内存方案.搭建了仿真平台,进行了三组正常和故障状态逆向运动学仿真解算,结果表明:该方法收敛性好,解算迅速,在故障状态下的逆运动学解算也较为理想,适用于进一步实际应用.     

机械臂的位姿分离求逆和改进RRT-connect算法研究北大核心CSCD

针对机械臂逆解求取过程中存在大量矩阵变换、计算成本高的问题,采用位姿分离法对逆运动学求解过程进行改进,并提出基于自适应步长的RRT-connect路径规划算法。首先建立六自由度机械臂连杆坐标系模型,采用Standard Denavit-Hartenberg(D-H)方法对机械臂进行正运动学分析,得到机械臂末端执行器位姿相对于基座的齐次变换矩阵。然后引入位姿分离法改进了机械臂的逆运动学求解方法,将机械臂运动学逆解分为位置逆解和姿态逆解两部分,分别用几何法和解析法进行求解,减少了整体计算量。再者提出基于自适应步长的改进RRT-connect路径规划算法,解决了扩展速度慢的问题。最后通过仿真验证所提出方法的正确性和有效性。     

KUKA机器人运动学算法的研究

如今传统的工业机器人示教编程方式已很难满足生产要求。解决此问题的有效途径之一,就是采用离线编程技术。离线编程技术需要机器人仿真系统的支持。逆解分析是机器人运动学分析的一个重要组成部分,是进行机器人控制和轨迹规划的前提和基础。针对KR系列KUKA运动学进行了分析与研究。其中运动学模型的建立主要采用Denavit.Hartenberg(D-H)参数法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。最后给出了KUKA机器人运动学逆解的显式求解结果,以KUKA KR-16机器人为例,验证了算法的正确性,并在仿真环境中进行了测试。     

冗余机器人逆运动学解流形的多目标优化

针对冗余机器人逆运动学插值优化算法运算量大、实时性差的缺点,提出一种基于流形的多目标优化算法.将冗余机器人逆运动学解空间看作一个光滑流形,对位置工作空间流形和姿态工作空间流形分别进行降维分析,然后结合提出的优化目标函数得到冗余机器人相应的优化逆解.在冗余机器人多目标优化中各个优化性能指标很可能是相互对立矛盾的,这就需要根据优先权的高低进行加权设置,以达到冗余机器人解空间的整体优化,得到的优化逆解往往不是单个的解,而是一个优化的解流形.最后利用飞机S形进气道进行逆运动学仿真验证了所用方法的合理性.     

冗余驱动仿壁虎机器人运动学分析与仿真

研究仿壁虎机器人处于多足吸附支撑状态时,出现冗余驱动问题,机器人驱动难度较大,为协调机器人各关节运动和姿态控制,讨论了一种冗余驱动的仿壁虎四足机器人的自然约束条件,推导了机器人三足吸附状态时冗余驱动变量与独立驱动变量的位置和速度关系,建立了机器人机体正运动学方程,同时建立了机器人的逆运动学方程,用来验证正运动学方程的正确性.机器人正运动学方程是一个高次方程,有16组解,数字仿真结果表明只有一组解满足实际模型要求.逆运动学分析结果及仿真结果验证了正运动学的正确性.     

仿人机器人7DOF腿部的运动分析与仿真

传统的6自由度腿部逆运动学求解可以得到唯一解,仿人机器人7自由度腿部由于冗余自由度的存在,其逆运动学求解比6自由度腿部更难.本文采用D-H方法对现有的仿人机器人7自由度的下肢进行运动学建模与分析,用位姿分离法求解步行运动中的逆运动学解,在LMS Virtual.Lab仿真平台上仿真,为解决机器人的动力学问题做必要的准备.     

一类不满足Pieper准则的机器人逆运动学解析解获取方法

当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序换位法,并给出了适用该方法的机器人构型条件.以一种不满足Pieper准则的微创腹腔手术机器人为例,应用该方法求解出其精确的解析解,并通过Matlab Simulink仿真验证了该方法的正确性.     

基于符号计算研究一类6-SPS并联机器人运动学正解问题

并联机器人运动学正解问题是一个重要而且难以解决 的问题．本文利用符号计算工具,应用Dialytic消元法,对一类6-SPS并联机器人的运动学 正 解问题进行研究．得到一个变元多项式方程,给出了正解的解析解. 在此基础上确定其工作 空间,求出其解范围内全部实解．此种方法对于一般6-SPS同样适用．