应用数值解析结合法求解机器人工作空间体积

机器人工作空间体积的求解是机器人优化设计和使用中一个非常关键的问题。本文采用一种基于随机概率的数值方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了三维机器人工作空间。通过深入的研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿Z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的解析方法得到了三维工作空间曲面的形状。采用数值积分的方法对工作空间体积进行了计算,并通过一个例子说明了该方法的具体使用。     

冗余拟人双臂机器人的运动学及工作空间分析

文中对一种具有冗余结构的拟人双臂机器人进行研究。首先,采用D-H法建立机器人手臂的运动学模型,得到其运动学正解;其次,利用数值法在考虑各关节边界条件的基础上对其工作空间进行了分析,分别得到了单臂作业和双臂协同作业时工作空间的三维视图和二维截面图;最后,对其奇异性进行了分析。分析结果表明,该机器人双臂协同作业时具有较大的工作空间,为其后续的协同控制和轨迹规划提供理论依据。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。     

混合型四自由度并联平台机构及其位置分析

为了丰富并联少自由度机器人的机型,本文提出了一种能实现空间三维移动和绕Z轴转动的并联机器人机构模型,该模型由三个TRT分支和一个SPS分支构成.文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕Z轴转动的机构学原理,计算了它的自由度;给出了其位置反解的方法,推导出了位置正解的封闭方程,并进行了数值验证.     

3-RRR平面并联机器人全姿态工作空间及其特性研究

提出一种平面并联机器人工作空间新的表达方法。以3RRR平面并联机器人为例,采用迭代搜索法,以运动方程逆解为判别式,进行工作空间的圆周式搜索,得到了全姿态工作空间的三维展示,并对其特性进行研究。在此基础上,得到可达工作空间以及工作空间不存在空洞的杆长配比。     

一种新型并联机器人工作空间分析

对一种新型并联机器人的工作空间问题作了讨论,基于运动学逆解,通过极限边界数值搜索算法求取了并联机器人工作空间,并通过MATLAB仿真得到了该并联机器人工作空间的实体模型.     

三维机器人工作空间及几何误差分析

机器人工作空间的分析和求解是机器人机构设计过程中一个非常重要的问题。本文采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了机器人机构工作空间。因为常见的机器人属于三维空间机构,所以在以前工作的基础上,将概率方法推广到对三维机器人机构工作空间的求解上。通过深入地研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的方法得到了三维工作空间曲面的形状。通过一个例子详细说明了该方法的具体使用。最后对三维工作空间进行了几何误差分析,并说明了该方法对工程实际问题的应用价值。     

一种基于平面精度的机器人标定方法及仿真

研究了一种测量简便、成本较低的基于平面精度的机器人标定方法,该方法限定了机器人末端手爪在其工作空间的平面内运动。在机器人的平面运动过程中,由关节驱动器记录平面上各采样点处的关节值并将这些值作为标定数据,避免了使用其他测量工具的复杂测量过程。建立了相应的评价方程以描述机器人所得位姿数据对该平面的逼近程度;给出了对应具体误差参数的辨识雅可比矩阵的求解方法,得出基于该雅可比矩阵的参数误差,并将该误差反向代回机器人运动学求解过程;最后使用MATLAB下的机器人工具箱建立了两连杆机器人模型,对该方法进行了仿真验证,仿真结果表明该方法将机器人绝对定位精度提高了50倍。     

平面两自由度驱动冗余并联机器人的承载能力分析

基于一种平面两自由度驱动冗余并联机器人的运动学解和机构的可达工作空间，分析了该并联机器人机构的承载能力，利用特例在其工作空间内绘制了承载能力指标性能图谱。这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据。     

基于PD控制的平面3R刚性冗余度机器人中的混沌现象

通过仿真及混沌数值分析法中的相图法、Poincare映射法和最大Lyapunov指数法 ,对采用PD调节器进行工作空间负反馈控制机器人末端重复跟踪工作空间的封闭路径时平面 3R冗余度机器人自运动中的混沌现象进行了研究。研究表明 :基于扩展Jacobian矩阵方法求解冗余度机器人运动学逆解时其自运动是规则的周期运动 ,而基于Jacobian矩阵的伪逆求解冗余度机器人运动学逆解时其自运动是混沌的     

柔性冗余度机器人自运动中的混沌

研究了柔性冗余度机器人的自运动状态，通过将其中的柔性连杆简化为Euler—Bernoulli梁建立了柔性冗余度机器人的运动学模型。运用混沌数值分析法中的相图法、Poincare映射法和最大Lyapunov指数法发现了该类机器人自运动中的混沌现象。对一个未杆是柔性连杆的平面3R柔性冗余度机器人的自运动状态的研究结果表明，基于Jacobian矩阵的伪逆法求解该柔性冗余度机器人采用PD调节器控制其末端重复跟踪工作空间内的一条封闭路径时的运动学逆解，其自运动是混沌的。     

三自由度并联机器人结构参数优化与仿真方法研究

研究一种三自由度平动并联机器人机构特点,在求解其运动平台工作空间达到指定范围基础上,应用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法近似得到全局务件指数,以此作为主要优化指标,获得运动灵活性和尺寸值达到最优时的结构参数。提出了一种新并联机器人运动学仿真法,用优化后所得结构参数在Envision软件上进行了仿真方法研究和验证。     

Optimal design of a 3-leg 6-DOF parallel manipulator for a specific workspace

Researchers seldom study optimum design of a six-degree-of-freedom(DOF) parallel manipulator with three legs based upon the given workspace. An optimal design method of a novel three-leg six-DOF parallel manipulator(TLPM) is presented. The mechanical structure of this robot is introduced, with this structure the kinematic constrain equations is decoupled. Analytical solutions of the forward kinematics are worked out, one configuration of this robot, including position and orientation of the end-effector are graphically displayed. Then, on the basis of several extreme positions of the kinematic performances, the task workspace is given. An algorithm of optimal designing is introduced to find the smallest dimensional parameters of the proposed robot. Examples illustrate the design results, and a design stability index is introduced, which ensures that the robot remains a safe distance from the boundary of sits actual workspace. Finally, one prototype of the robot is developed based on this method. This method can easily find appropriate kinematic parameters that can size a robot having the smallest workspace enclosing a predefined task workspace. It improves the design efficiency, ensures that the robot has a small mechanical size possesses a large given workspace volume, and meets the lightweight design requirements.     

基于条件数的3-RTT并联机器人参数优化

采用基于各向同性条件数为目标函数，优化机构参数以最大化其运动学性能；运用归一化方法，在位置输入输出方程的基础上，分析了机构的轨迹。充分考虑机构的约束情况得到了机构的工作空间，分析了工作空间的几何性质；求出了机构的局部条件数表达式，以全域条件数为指标，采用数值方法进行优化研究；得到了机构的优化解即满足最大全域条件数时的机构结构参数，将优化结果运用到实例中，获得满足设计要求的结构参数。     

冗余度柔性杆机器人自运动中的混沌

研究了杆件全柔冗余度机器人自运动中的混沌现象.通过有限元方法和拉格朗日方程建立动力学模型.运用混沌数值分析方法中的相图法、Poincare映射法、最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数法,发现了该类机器人自运动中存在混沌现象.对一平面3R柔性机器人研究表明,基于雅可比矩阵的伪逆求解运动学逆解,采用典型的PD控制器控制其末端重复跟踪工作空间内的封闭路径,其自运动中存在混沌现象.     

三自由度平面并联机构位姿分析

并联机器人由于优点众多而广泛应用于各个领域.以3-PRR平面并联机构为研究对象,用Pro/E软件进行了三维实体建模,绘出了并联机构的简图,解决了机构的正解问题.运用蒙特卡罗法求出了不同角度的工作空间.这种研究方法同样可以用来求解其他类型的并联机构的工作空间.