集装箱喷漆机械手工作空间分析与仿真

对5自由度集装箱喷漆机械手建立D-H坐标系,通过齐次变换法得到其正运动学方程,利用蒙特卡洛方法对机械手工作空间进行仿真分析.结果表明,集装箱喷漆机械手工作空间分布在一平行于集装箱内表面的平面区域内,能够满足集装箱喷漆工艺的要求.蒙特卡洛法求解速度快,能够简单、直观、形象地描绘出机械手的工作空间.     

特殊环境移动机器人运动学及工作空间分析

针对特殊环境下危险的工作任务,以关节履带式移动机器人车体为移动平台,设计了一种5自由度机械手,并对机械手的运动学及工作空间进行了分析和仿真。通过对机械手的结构分析,以及模型简化,运用D-H法建立关节坐标系,求得了运动学正解。结合MATLAB软件,使用了蒙特卡洛数值法对机械手的运动学及工作空间进行仿真,得到了机械手工作空间的仿真结果。仿真结果验证了特殊环境移动机器人设计的合理性,满足工作要求。     

水下双功能机器人的机械手设计与分析

随着核电业的快速发展,核电站对水下机器人的使用要求不断提高,并逐渐催生出一种水下爬行与潜浮双功能机器人,在此基础上提出一种水下爬行与潜浮机器人通用的机械手设计方案,通过正逆运动学分析、机械手工作空间的求解与仿真以及基于SolidWorks运动仿真模块的仿真与计算,验证了该机械手设计方案满足要求以及搭载在爬行式和潜浮式机器人上作业的要求。建立了运动学模型,得到了运动学特征方程,解出了机械手运动学正解和逆解,以及工作空间仿真系统,为之后的机械手动力学分析、实时控制和轨迹规划提供了重要的理论基础。     

基于Alpha Shapes三维重建原理的机器人工作空间求解方法

工作空间是机器人的一个重要运动学指标,对工作空间进行分析是手术机器人结构优化和手术规划的重要环节。首先应用蒙特卡罗法求解得到了工作空间点云;采用按角度划分法对工作空间点云进行了边界提取;基于所提取的边界点,运用Alpha Shapes算法对工作空间进行了三维重建。相比传统工作空间曲面求解方法,该算法可以通过调整参数来适应不同类型的工作空间,具有很好的精度和通用性。最后运用数值积分方法求解出了工作空间体积,为机器人实施手术奠定了基础。     

新型磨机换衬板机械手的工作空间分析

机械手的工作空间是评价机械手工作能力的一项重要指标。基于Solid Works研究设计一种新型磨机换衬板机械手,并对机械手的正运动学和工作空间问题研究分析。首先,通过Solid Works进行建立新型磨机换衬板机械手结构的三维模型;其次,采用D-H法进行建立机械手的运动学方程并求解,并使用MATLAB Robotics Toolbox工具箱进行运动学模型验证;最后,采用蒙特卡洛法和基于Sim Mechanics建模仿真法进行工作空间对比分析,得到机械手末端手抓的工作空间点云图基本一致。对比分析结果表明与机械手本体设计参数相符合,从而验证了设计的新型磨机换衬板机械手结构的合理性。     

自动上下料机械手运动学分析及仿真

基于数控机床-机械手加工系统的布局及功能,详细分析了上下料机械手的结构,并运用D-H参数法建立了该机械手的运动学方程。与此同时,对该机械手进行了正运动学和逆运动学分析,通过计算验证了,经运动学正解所求得的机械手末端位姿表达式T是正确的。最后,基于用Solid-Works软件建立的机械手三维立体模型,用ADAMS软件对机械手完成自动上下料的过程进行仿真,得到上下料轨迹曲线。仿真结果符合工作过程的实际情况,说明该机械手运动学方程是有效的。     

埋设管道智能施工机械手工作原理与运动学分析

研究了埋设管道智能施工机械手的机械结构,对管道施工机械手的机械原理进行了创新研究,通过机械手的回转连接机构、平移机构和自锁式叉式提升机构实现了机械手的空间运动,并校核了机械手的卡紧力;把机械手简化为5自由度的空间杆机构,利用D—H法建立机械手的运动方程,得到运动学的正解和逆解,采用矢量积法求解机械手末端操作器的速度,为机械手控制系统设计提供参考。     

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP~(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。     

非对称式6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行研究。建立了一类具有非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组。基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的非对称式结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解。并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础。     

危险弹药机器人机械手运动学仿真分析

运用D-H方法建立危险弹药机器人机械手运动学模型;采用蒙特卡罗方法求解机械手末端执行器的位置向量集合;在Matlab环境下,用点云图描绘出机械手工作空间。运用Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,仿真出机械手末端执行器运动轨迹曲线、关节运动曲线和速度曲线,从而验证参数设计的合理性,也为进一步研究机器人的动力学、轨迹规划打基础。     

一种大臂偏置型7R机械臂的工作空间分析

针对一种大臂偏置型七自由度机械臂,应用D-H法建立了该机械臂的位置正解模型并进行了求解。在此基础上,采用蒙特卡洛方法对该机械臂的工作空间进行了求解和分析,借助Matlab平台得到了该机械臂的末端工作空间,并用几何法进行了验证。研究结果表明了蒙特卡洛方法求解工作空间的正确性和有效性,对此类机械臂的工作空间分析具有一定的参考价值。     

双臂喷釉机械手运动特性分析

针对自主设计的双臂喷釉机械手,应用D-H法建立两个手臂局部坐标系,通过局部坐标系与全局坐标系的转换建立双臂机械手的运动学模型。提出以几何法为基础结合逆变换联合求解的方法,求解双臂喷釉机械手的运动学正逆解。在MATLAB环境中运用定步距角法对双臂机械手的工作空间进行求解。用Robotics Toolbox工具箱对机械手进行正逆运动学仿真,同时将各关节转角代入运动学方程进行求解并对比分析,从而验证机械手设计的合理性和运动学解的准确性,为进一步研究奠定理论基础。     

支链偏置的并联机构工作空间分析及尺度综合

以设计结构紧凑、工作空间大的力/触觉反馈器为目标,研究了Delta并联机构的运动学和工作空间特性。在改进Delta机构的基础上,引入支链机构的偏置安装角度α,利用矢量法求解了机构的位置逆解和正解,并通过算例验证了方程求解正、逆解的正确性;根据逆解公式推导出单开链子空间包络体边界方程,绘制分析了驱动杆与摆动杆长短不同时3种情况下的子空间几何形状。然后,详细讨论了α对整体工作空间和机构总体外围尺寸的影响,采用数值法得出了偏置安装角度α与工作空间最大内切球体体积的关系图、偏置角度与整体外围尺寸的关系图,并利用matlab绘制出整体空间截面图。最后,以上述最大内切球体为设计空间,结合雅克比矩阵条件数给出设计实例。验证结果表明,采用该设计方法能够满足对Delta机构的优化设计要求。     

6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究

对具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解进行了研究.建立了一类具有半对称结构的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的数学模型,构造了一个关于该并联机构动平台位置参数及姿态参数的多元多项式方程组.基于该方程组并采用Mathematica符号计算软件,编制了基于Mathematica语言的6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的求解程序,计算结果表明,对于任意给定的该并联机构的结构参数以及六个驱动杆杆长,该类6/6-SPS型Stewart并联机构的运动学正解在复数域内最多有28组解析解.并联机构运动学正解的研究为该类并联机构的工作空间分析、轨迹规划及控制奠定了重要的理论基础.     

微创手术机器人的工作空间分析

手术杆末端的可达工作空间直接影响到手术区域的规划.基于正运动学分析,得到手术杆末端位置与各关节变量的函数关系,运用蒙特卡罗法求解末端位置集合,并在Matlab中绘制工作空间云点图;采用二维曲线生成曲面的方法分析工作空间边界,利用重积分原理求解其体积;最后运用几何代数相结合的方法对工作空间进行了仿真.为该机器人进行实际的微创手术奠定了基础.     

一种3-PRS并联机构正向运动学求解方法

并联机构正向运动学求解复杂、存在多解,是研究的热点和难点。提出用D-H法和图形可视化相结合的方法对3-PRS并联机构进行正向运动学求解的方法。首先,对机构中的球铰做等效转换,运用D-H法对支链进行运动学分析,推导出3-PRS并联机构的正向运动学方程;然后,采用迭代法得到16组正向运动学方程的解,通过可视化编程,直观地得到3-PRS并联机构的位形,即得到并联机构的运动学正解。结果表明,所得到的一组运动学正解与实际结构的位形相符。该方法有效、正确,并适用于求解其他类型的并联机构正向运动学。     

三自由度机械手的仿真研究

分析介绍了机械手的结构组成及工作原理,利用D-H法对机械手的运动特性进行了数学分析,基于SolidWorks建立机械手的三维模型,并将其导入ADAMS之中模拟各个关节在极限速度下的工作状况,得到了各零部件的运动特性参数曲线并分析其运动规律。介绍了利用ADAMS求解机械手运动学逆解的方法在此基础上联合MATLAB对机械手的跟踪性能进行仿真研究,结果表明机械手具有良好的跟踪特性,仿真的结果为机构的优化设计和样机制造提供了参考。     

五自由度教学机器人运动学及工作空间分析

以一种教学五自由度机器人为研究对象,对其进行了运动学分析和工作空间仿真。采用D-H方法推算出运动学方程的变换矩阵,得到运动学正解及利用反变换法获得运动学逆解;根据矢量积方法给出了机器人的速度雅可比矩阵。最后利用包络法分组解法求解了该机器人实际工作空间曲面,为该教学机器人的结构优化、动力学分析和运动控制提供了依据。     

五自由度教学机器人运动学及工作空间分析

以一种教学五自由度机器人为研究对象,对其进行了运动学分析和工作空间仿真.采用D-H方法推算出运动学方程的变换矩阵,得到运动学正解及利用反变换法获得运动学逆解;根据矢量积方法给出了机器人的速度雅可比矩阵.最后利用包络法分组解法求解了该机器人实际工作空间曲面,为该教学机器人的结构优化、动力学分析和运动控制提供了依据.     

双机械手协同运动模型及其工作空间分析

基于双机械手建立协同运动学模型,分析其最佳协调工作空间。首先,采用D-H变换矩阵法建立双机械手运动学模型,揭示机械手末端执行器在不同运动形态下笛卡尔坐标空间位姿与机械手各关节变量之间的转换关系;其次,利用MATLAB中Robotics Toolbox建立双RCX340机械手三维仿真模型,验证运动学模型的可靠性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对双机械手的工作空间进行了分析,得到双机械手末端执行器的最佳协调工作空间,为双机械手协调轨迹规划提供了理论依据。