一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

基于虚拟样机技术的四足机器人步态规划与仿真

建立四足机器人质心与各关节角的关系,利用虚拟样机技术,通过质心轨迹来控制四足机器人的运动。首先,建立四足机器人质心与各关节角的运动学方程;然后,规划四足机器人的质心轨迹;最后,应用ADAMS建立虚拟样机模型,结合MATLAB对预定的质心轨迹进行联合仿真。通过对仿真结果中的机体位移、速度、关节转矩的响应曲线进行分析,并结合静力学仿真结果,对四足机器人的机构设计提出合理的简化方案。     

六自由度机器人设计分析与实现

对六自由度机器人进行运动学分析,用D-H方法获得了运动学正解、运动学逆解,为运动学轨迹规划打下基础。根据逆解和运动过程的要求,对六自由度机器人进行轨迹规划。将MATLAB软件中轨迹规划的结果在ADAMS软件中进行虚拟仿真,得到的实验数据为机器人运动过程的研究和结构优化提供理论依据。     

教学型双足步行机器人直线行走步态稳定规划方法

通过对双足机器人行走步态的研究,利用多项式插值法对双足机器人直线行走步态进行规划,分析了踝关节轨迹和髋关节轨迹,通过调节单腿支撑期和双腿支撑期的比例系数来调整机器人的行走步态,使其实现稳定步行。再通过ADAMS建立虚拟样机仿真实验,验证了这种步态规划方法的正确性与可行性。     

六足机器人的运动仿真研究

介绍了六足机器人直行的步态和轨迹规划方案,使用MATLAB软件建立机器人的逆运动学运算模型,得到机器人各驱动关节的变化曲线。基于ADAMS对六足机器人建立虚拟样机并进行仿真分析,验证了机器人模型、步态和轨迹规划方法的合理性。     

基于虚拟样机技术的挖掘机器人节能控制仿真研究

针对传统基于反复试验的挖掘机器人节能控制研究的缺点,提出了将虚拟样机技术应用于节能控制开发的方案.在分析典型节能控制模型的基础上,在挖掘机器人虚拟样机上对各种控制方式进行仿真试验,通过分析仿真结果得出各种控制方案的特性,据此进行实际节能控制的优选和参数调整,从而达到减少实际试验次数,提高控制精度和效果的目的.     

基于改进遗传算法的电液伺服系统轨迹控制

为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。     

基于虚拟样机的挖掘机器人液压缸内摩擦力确定方法研究

在对挖掘机器人液压缸摩擦力进行分析的基础上,提出利用挖掘机器人虚拟样机计算液压缸摩擦力的方法.根据实验数据和虚拟样机的静力学和逆动力学计算,得到挖掘机器人3组油缸在不同运动状态下的摩擦力曲线,确定摩擦因数,近似得到一个经典的摩擦力模型,为进一步精确控制补偿研究提供了参考依据.     

工业机器人喷涂运动学仿真研究

为了提高工业机器人设计分析效率,降低昂贵的机器人开发成本,利用虚拟样机技术对机器人进行了运动学仿真,提出了机器人的轨迹规划。根据HA006型工业机器人的结构特点,建立了基于D—H连杆坐标系的机器人运动学模型,利用MATLAB软件的机器人工具箱构建机器人对象,求解机器人基于关节坐标和直角坐标的轨迹规划,并通过SolidWorks软件进行连续路径喷涂轨迹规划的运动学仿真与分析,较为直观地观察机器人工作姿态和运动轨迹,得到机器人运动性能的实时状况。试验结果表明,该方法可以清楚地判定机器人运动方案的合理性及轨迹规划及控制算法的可行性,有效地提高了工业机器人的设计效率。     

基于计算力矩的助行腿机器人神经网络补偿控制

在建立“机器主动”训练模式时助行腿机器人在跑步机上的步行动力学模型的基础上,设计了基于计算力矩加PD反馈的神经网络控制系统,并采用Lyapunov方法分析了控制系统的稳定性和收敛性。通过虚拟样机协同仿真平台进行了控制系统的仿真实验和样机系统测试验证,结果表明,该控制方法有效地消除了系统建模误差影响,提高了助行腿机器人轨迹跟踪能力。      

液压挖掘机器人轨迹跟踪控制综合策略方案研究

针对液压挖掘机器人工作装置和液压系统高度非线性，单一的控制策略不能实现有效精确控制的特点。提出了挖掘机器人轨迹跟踪控制的综合策略。在传统的轨迹规划器中，加入了轨迹优化模块；在关节伺服控制中，采用了基于规则的智能PID控制策略；在泵控制中，采用了改进的负流量节能控制技术。实验结果证实了这种方案的有效性，可以在很大程度上提高挖掘机器人的轨迹跟踪精度，使操作更加平稳。     

液压挖掘机的虚拟样机建模及动力学仿真

在Pro／E中完成了液压挖掘机的三维建模和装配;然后导入到机械动力学仿真软件ADAMS中,添加约束后建立了该虚拟样机系统,并且对该模型的正确性进行了验证。基于虚拟样机的动力学仿真,得到了几个主要铰接点处的受力曲线,并与理论计算得到的数据进行对比,进一步确定了仿真模型的准确性,为液压挖掘机进行有限元分析提供了载荷谱,可以更加准确地进行结构设计和优化。     

挖掘机液压-机械复合系统建模与仿真研究

利用三维实体建模软件Pro/E与机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了挖掘机器人机械子系统、液压子系统模型,并在ADAMS环境中利用参数关联技术,将两个子系统模型集成,建立起挖掘机液压与机械一体化的虚拟样机模型;在此基础上进行了大量的运动学和动力学仿真。研究结果为预见设计方案的可行性及物理样机的试制提供了一定参考;可提高产品开发速度和精度,降低开发成本;具有重要的理论与工程意义。     

金属线材折弯虚拟仿真系统的设计与实现

针对金属线材产品种类多、结构复杂度高、加工过程动作多且易发生碰撞干涉等特点,研究金属线材产品建模和仿真加工技术,实现线材产品的加工仿真,以检查产品设计和机床加工动作的合理性,优化加工工艺。分析了折弯机械的运动控制和折弯工艺,推导出产品建模参数与样机运动参数的数学关系式。基于OpenGL API,使用分段建模的方法实现线材产品参数化三维建模;使用“嵌套矩阵法”和运动控制函数实现线材的加工仿真。虚拟仿真系统由产品建模模块和仿真加工模块组成,前者用于产品建模和三维模型显示,后者用于加工轨迹规划和加工动画演示。实验表明,仿真系统可以实现金属线材产品在线设计和加工工艺优化,能够加快产品设计和试加工过程。     

液压挖掘机反铲装置虚拟样机仿真研究

为解决液压挖掘机反铲装置作业时,工作范围尺寸与挖掘力出现的问题,首先,运用Pro／E软件,建立液压挖掘机的三维实体模型,并导入虚拟样机分析软件ADAMS,合理地添加约束与驱动;然后,在ADAMS中进行运动学仿真,获得液压挖掘机的主要工作范围尺寸,并经过国家标准检验,验证了系统设计的合理性;最后,在特定工况下,对反铲装置各铰点的受力情况进行动力学仿真,获得其变化规律,较精确地得到反铲装置各铰点所受的最大载荷,并提出了相应的改进措施,为进一步进行有限元分析与优化设计奠定了基础。     

液压挖掘机虚拟样机技术的实现

应用多刚体力学理论,建立了某单斗液压挖掘机的运动学模型.采用ADAMS软件作为多体系统虚拟样机仿真环境,建立了挖掘机机械系统仿真模型.在虚拟环境中通过对该挖掘机进行各种工作状态的模拟以及动力学仿真,确定了挖掘机的整机工作范围和一些特殊工作尺寸,得到了空载挖掘下动臂、铲斗和斗杆之间的速度、加速度及角加速度等的关系.为虚拟样机技术在挖掘机优化设计及性能分析奠定了基础.     

Motion Planning for Industrial Robots Based on Task Process Decomposition

The existing research of the industrial robotic motion planning mainly focuses on the trajectory planning and the path planning, which aim at obtaining a minimum-time trajectory and finding an obstacle-free path respectively. In the trajectory planning, the jerks of robotic joints are usually not considered, so the smoothness of the robotic motion cannot be ensured. In the path planning, the complex spatial curves generally cannot be tracked easily, and it needs the fussy teach-and-playback operation. In this paper, based on the different constraint characteristic of the variable motion phases in the practical robotic task, the complicated task is decomposed into two kinds of sub processes, which are the free motion process and the constrained motion process. In the free motion process, the kinematic models of quasi trapezoidal waveform and quasi triangular waveform are proposed with the dynamic limits of maximum velocities, accelerations and jerks of robotic joints, so the minimum-time trajectory can be obtained with the motion smoothness. In the constrained motion process, the mathematical presentation of the task paths is extracted from the CAD models of the workpieces, so the complex spatial curves can be tracked autonomously without much teaching operation. In addition to the theoretical research, a robotic virtual prototyping system is also developed for the industrial arc welding production. The proposed research ensures the robotic motion smoothness, enhances the ability for tracking the complex spatial curves, and improves the quality and efficiency of the robotic motion planning.     

基于蒙特卡洛法的挖掘机反铲装置作业空间分析与仿真

根据挖掘机反铲装置作业情况,对挖掘机作业空间进行了有效的描述.应用矩阵理论和机器人运动学理论,建立了挖掘机反铲装置的运动学模型,并推导出反铲装置斗齿尖的参数方程.同时,提出采用蒙特卡洛法求解挖掘机反铲装置的作业空间.在MATLAB中,编写了基于蒙特卡洛法挖掘机反铲装置的作业空间仿真程序,直观地模拟了挖掘机的作业空间,仿真结果与采用虚拟样机技术在ADAMS中仿真结果基本一致,证明采用蒙特卡洛法分析、模拟挖掘机反铲装置作业空间的有效性和实用性.