基于MATLAB和ADAMS的六自由度并联运动机床运动学仿真

针对六自由度并联运动机床,论文首先运用MATLAB进行了运动学分析,求出了其运动学逆解模型, 其次在UG软件中建立其三维模型,并将模型导入ADAMS软件中对其进行运动学仿真,得到杆件的运动仿真曲线,通过与MATLAB求解获得的理论曲线相比较,结果是吻合的,从而验证了逆解模型的正确性,为进一步在EMC开放式数控系统的运动模块中建立逆解模型奠定了基础.     

捡拾机器人机械手运动学分析与仿真

为解决训练场高尔夫球、网球、乒乓球等小球类物体捡拾问题,设计一种五自由度捡拾机器人机械手结构。采用D-H法建立机械手坐标系和参数表,推导出末端坐标系位姿模型,并求解出运动学逆解。运用正运动学分析求解机械手工作空间,证实其空间满足小球类物体目标工作区域。在ADAMS环境中完成虚拟样机的建立,选定目标捡拾点和放置点,根据逆运动学求解结果,对各关节设置相应驱动函数,进行实例仿真验证。结果表明:机械手活动范围在工作空间内,运动规律合理,逆运动学求解正确,能够完成小球类物体捡拾任务。     

一种选择性柔性五自由度机器人的运动学分析

介绍一种新的选择性柔性五自由度机器人,以D-H矩阵为基础建立了机器人的运动学方程,利用代数解法直接推导出逆运动学的解。进行Matlab数值仿真求解出机器人的可达工作空间,进行ADAMS仿真,给出机器人末端执行器中心在x,y,z轴的位移、速度、加速度曲线,利用所测数据证明推导的运动学方程正确性。仿真结果表明,机器臂可平稳安全到达工作空间内指定位置,从而验证结构设计的合理性,为后续结构优化和运动控制提供依据。     

桥梁检测机器人运动分析与运动规划研究

针对桥梁检测机器人对于高墩、高厚度桥梁不同部位的便捷检测需求,开展五自由度桥检机器人运动分析与运动规划研究。采用改进型D-H方法进行正向运动学建模,通过解析方法求解两种形式的运动学逆解,推导雅可比矩阵,分析机器人的奇异位型;通过蒙特卡洛方法得到机器人工作空间,确定工作空间可覆盖待检测区域;由连杆力与力矩平衡方程推导各关节受力关系,基于关节负载能力开展运动规划研究。仿真分析结果证明了方法的可行性,说明机器人能够完成预定的工作任务需求。     

6R关节式机器人运动学仿真分析

为研究PR05型号6自由度关节型机器人的运动性能和轨迹规划,运用D-H建模方法对该机器人建立运动学方程,并基于其变换矩阵中元素的特性,提出一种6自由度机器人运动学逆解优化算法,该算法只需进行一次矩阵逆乘,从而使计算过程简化,而后分析了该机器人的奇异状态位置;在Matlab Robotics Toolbox环境下,对该机器人进行仿真建模,并对其运动学正逆解和关节空间轨迹进行实例仿真,得到了机器人各个关节的动力学参数仿真曲线和运动轨迹数据,验证了所建立的机器人运动学模型正确以及正逆解算法的有效性,表明了该机器人运动性能良好,轨迹曲线平滑无波动。     

六自由度机器人离线编程系统的运动学研究

针对KUKA-KR210机器人,从离线编程系统开发的角度对其进行运动学分析。通过D-H方法建立机器人坐标系,给出机器人末端执行器的齐次矩阵,确定末端执行器位置与姿态;推导了KUKA-KR210机器人逆运动学解析解;分析其工作空间内的奇异问题并从逆解的角度对可达性进行判断,基于此给出逆解多重解的最优选择算法。最后通过仿真实验验证了离线编程系统运动学算法的正确性,为机器人的离线编程系统的研究与开发提供参考。     

一种混联机床运动学建模及研究

为了研究少自由度结构的混联机构并联机床运动学问题,提高机床在加工过程中的运动控制精度,本文以一种五自由度新型重型混联机床-XNZH2430为例,分析了其几何结构,对该类型机构进行了深入的研究,推导并建立了其运动学正、逆解模型.     

一种6轴搬动机器臂运动方程逆解的改良算法

为了提高一种6轴搬动机器臂运动方程逆解的准确性、易推广性,以一种实际工业机器臂模型为研究对象,建立实体的D-H模型,进行运动学正解仿真与分析,以及运动学逆解算法的改良和编程,运用MATLAB求逆解,进行仿真并与实验测得的结果比较,验证了逆解改良算法的正确性,文中对机器臂运动方程的逆解改良算法可应用于高校的机器人教学中。     

基于MATLAB的码垛机械手运动学分析与仿真

对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MATLAB环境下建立起机械手运动学仿真模型并进行实例仿真,指出常规的逆解验证过程存在的不足进而提出采用相应的补充验证手段的观点,验证了正、逆运动学求解的正确性,为后续分析、控制与优化提供运动学参考。     

茄子采摘机器人虚拟样机设计与仿真

为了取得采摘机器人最优设计,建立了采摘机器人的虚拟样机。借助Denavit-Hartenberg法建立了理论模型,确定机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系,得到运动学方程的正解。采用Ai－1与矩阵0 T4左乘解耦,借助Matlab软件求出运动学逆解。利用Pro／e建立采摘机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学仿真分析。仿真结果表明：D-H法建立的运动学模型反映了机器人的真实运动情况,运动学正逆解正确。设计开发的4自由度采摘机器人虚拟样机结构设计合理,能够满足温室栽培模式下茄子采摘的要求。     

串联式结构机器人逆运动学的求解分析

针对机器人逆运动学的封闭求解和数值求解法,以5自由度串联式机器人HC5R为例,简要阐述了HC5R的传统封闭求解法,详细推导一种基于正运动学的雅克比矩阵迭代数值求解法,最后运用这2种方法分别对HC5R机器人可达空间中的3个目标点T1、T2、T3进行逆运动学求解。得出结论:数值求解法相对封闭求解更具通用性,但迭代过程运算复杂,需占用较多的计算资源,所以其用时很长,且所求解为唯一解;相比之下,实际工程中都会针对具体结构,采用求解更快速的封闭解法,并且能够求解出所有满足条件的解。     

基于改进自适应粒子群算法的机器人逆解研究

为提高结构复杂、自由度较高机器人逆运动学求解的准确性,提出了一种改进的自适应粒子群算法(IAPSO)。首先,通过改进DH(Denavit-Hartenberg)参数法建立了6自由度臂型抓取机器人模型的运动学方程;其次,在已有粒子群算法的基础上,利用种群曼哈顿距离实时判定种群的进化状态,并根据进化状态的不同确定自适应学习因子,进而采用不同的位置与速度更新模式;最后,引入带惩罚因子的适应度函数对机器人模型进行单点与连续轨迹求逆解测试,得到误差不大于0.005 rad的关节输出。仿真结果表明:所建立的运动学模型正确,改进的算法兼顾已有PSO算法求逆解的准确性、唯一性与快速性,同时具有更高的求解精度。     

一种6-TPS并联机构位置正解的快速解法

研究6-TPS并联机构的位置正向求解方法.建立了6-TPS并联机构的通用运动学模型,提出了一种位置正解的数值求解方法,推导了位置正解迭代格式,并利用MATLAB进行了6-TPS并联机构的位置正解数值仿真,结果表明求解程序稳定、快速、有效.     

基于BP神经网络5 P4R并联机构位置正解研究

并联机器人机构位置正解问题是机器人机构的应用基础也是运动学研究中的难点之一。针对数值法和解析法的复杂和求解难度以及有时求解的不唯一性,提出了一种多层前向神经网络求解3自由度5-P4R并联机构位置正解的方法。将位置反解作为训练样本,采用学习率可变的BP算法,实现了从驱动工作空间到动平台变量空间的非线性映射,从而得到并联机构运动学正解值。最后给出一组仿真实例,可以看出此方法的有效性与可行性。     

6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

一种新型3自由度并联机构运动学分析

首先建立3-PSS机构的位置方程,根据方程的特点,将该机构简化为一简单的等效机构,进而求出机构的位置正、反解的解析表达式。最后根据该机构的工作空间的特性,考虑了铰链摆动角的限制条件,给出了工作空间的解析式。本文所得的结果是进行3-PSS机构的其它特性分析和开发并联机构装备的基础。     

A hexapod-based machine tool with hybrid structure: Kinematic analysis and trajectory planning

This paper shows kinematic analysis and trajectory planning for a novel machine tool structure consisting of a six degree-of-freedom hexapod machine and a two-degree-of-freedom rotary table. Accordingly, to operate the proposed machine tool, eight coordinates should be defined. Since a conventional part programming can define at the most five axes, the three remaining coordinates should be defined by using appropriate trajectory planning. An analytical model is developed that defines the relationships among the parameters in the proposed structure. A rule-based model is also developed to select the redundant coordinates without going through any complex and time-consuming calculations.     

A systematic optimization approach for the calibration of parallel kinematics machine tools by a laser tracker

Parallel kinematics machine has attracted attention as machine tools because of the outstanding features of high dynamics and high stiffness. Although various calibration methods for parallel kinematics machine have been studied, the influence of inaccurate motion of joints is rarely considered in these studies. This paper presents a high-accuracy and high-effective approach for calibration of parallel kinematics machine. In the approach, a differential error model, an optimized model and a statistical method are combined, and the errors of parallel kinematics machine due to inaccurate motion of joints can be reduced by this approach. Specifically, the workspace is symmetrically divided into four subspaces, and a measurement method is suggested by a laser tracker to require the actual pose of the platform in these subspaces. An optimized model is proposed to solve the kinematic parameters in symmetrical subspaces, and then arithmetical mean method is proposed to calculate the final kinematic parameter. In order to achieve the global optimum quickly and precisely, the initial value of the optimal parameter is directly solved based on the differential error model. The proposed approach has been realized on the developed 5-DOF hexapod machine tool, and the experiment result proves that the presented method is very effective and accurate for the calibration of the hexapod machine tool.     

箱型钢结构焊接机器人系统构建及运动学建模

针对箱型钢结构现场焊接施工中的自动化程度低、高空作业和接头质量稳定性不足等问题，设计了一款新型箱型钢结构全位置焊接机器人系统.在介绍机器人系统的结构设计方案和原理的基础上，根据箱型钢结构的结构特征，对其直拐角的焊接运动过程进行了详细的探讨，对其各种运动状态进行了基于Craig D-H模型的运动学建模和分析.针对焊接机器人在过渡运动过程中存在连杆偏距和关节角变量的问题，提出了一种额外引入中间坐标系的正运动学求解方法.结果表明，机器人系统的结构设计和参数选择合理，系统运动学建模及求解正确.