空间机械手逆问题的完全笛卡尔坐标方法

讨论了用完全笛卡尔坐标描述的空间机械手逆动力学问题。利用完全笛卡尔坐标建立空间机械手初积分形式动力学方程,根据末端设计轨迹,对机械手进行逆动力学仿真计算,结果表明该方法是一种简便、高效的可行方法。     

PUMA机械臂的逆运动学解耦分析及仿真

机器人运动学分析是实现机器人自动化控制的重要方向,尤其是对于工业机械臂的逆运动学分析,由于算法结构复杂、计算量大等不足,对工业机械臂的实时性控制造成了很大的影响。针对这一点,以工业常见的PUMA型机械臂为研究对象,提出一种将机械臂运动解耦为手臂及手腕的逆解分析方法,通过系数变换、欧几里得范数计算,坐标矢量变换等方法求出机械臂的逆运动学解,最后通过实际值代入与MATLAB仿真,验证了解耦算法的可行性。     

四自由度机械臂运动学分析及Matlab仿真

针对开发的两轴平行两轴耦合特点的四自由度机械臂UsstRobot提出一种改进的代数解法,采用Denavit-Hartenberg方法建立以关节角为变量的机械臂运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解;采用三次多项式插值的方法对机械臂轨进行规划,将运动学解导入Matlab Robotics Tool仿真,得到各关节角度及速度,加速度与时间关系曲线。运动学解及仿真结果在机械臂实际运动中得到了验证。     

索杆铰接式伸展臂动力学建模与分析

针对索杆铰接式伸展臂的结构特点,提出基于能量互等原理的伸展臂连续梁等效动力学模型的建模方法.推导出伸展臂桁架单元的应变能与动能关于节点位移、几何结构参数及材料参数的表达形式.基于伸展臂桁架与连续梁等效模型两者之间应变能、动能分别相等原理,建立伸展臂桁架结构与连续梁等效模型之间的几何结构参数与材料参数的联系式,推导出伸展臂连续梁等效模型的等效刚度矩阵和质量矩阵.运用提出的索杆铰接式伸展臂连续梁等效模型化方法计算出伸展臂原理样机的等效刚度和质量参数.分别运用连续梁等效模型和有限元模型对伸展臂的动力学特性进行分析,通过理论计算和仿真分析得到伸展臂前8阶固有频率.通过有限元仿真结果与伸展臂等效模型计算结果对比分析,验证伸展臂连续梁等效模型的正确性.通过对不同长度伸展臂各阶固有频率的对比,得出伸展臂连续梁等效模型对于分析大型索杆铰接式伸展臂动力学特性具有较高的精度.     

排爆机械臂的运动学数值模拟研究

为了使排爆机械臂能够柔性地、高效地处理爆炸物,需对其进行运动学数值仿真。针对所设计的排爆机械臂的机械结构,运用D-H方法建立了相应的运动学模型。通过矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解。利用MATLAB机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真。数值仿真结果验证了机构设计的合理性和正确性。     

五自由度机械臂建模与MATLAB仿真研究

首先针对某五自由度机械臂建立机械臂的连杆坐标系,并运用Denavit-Hartenberg方法建立起以关节为变量的机械臂运动模型,采用矩阵逆变换方法,求得运动学的正解和逆解;然后运用MATLAB仿真工具箱Robotics Toolbox进行对应的正逆运动学仿真。结果表明,该研究方法对于关节型机械臂的仿真研究具有重要的实际意义。     

冗余空间机械臂的运动学和笛卡尔阻抗控制方法

为了能让七自由度空间机械臂在空间站外壁换位行走,需要在对接的过程中能够自动控制机械臂接触力以确保其在安全的范围之内。介绍了七自由度空间机械臂的运动学计算方法,采用二次计算法求得其逆运动学解。提出了基于安装在空间机械臂末端六维力传感器反馈的笛卡尔空间阻抗控制方法,将逆运动学解转化到关节空间的位置内环进行位置控制,经Simulink仿真优化参数后在空间机械臂上进行了调试实验,结果表明,力的控制效果柔顺。     

面向板材切割的冗余度机械臂运动规划

针对板材切割过程中冗余度机械臂的工作空间难以满足其作业需求的问题,提出一种可扩大机械臂工作空间的板材切割方案.将机械臂基座放置在导轨上,以扩大机械臂的工作空间,通过设计机械臂的末端笛卡尔速度,实现机械臂与移动基座的协调运动.利用伪逆法获得关节速度的解析解,以控制机械臂来完成板材切割任务.计算机仿真结果验证了板材切割方案的有效性和可行性.     

一种五自由度机械臂逆运动学求解的几何法

针对五自由度机械臂自由度不足而导致的基于笛卡尔空间轨迹规划产生的目标末端位姿,可能不存在运动学逆解的情况,提出了一种基于自由度约束的末端位姿描述,并根据该位姿描述得出了一种五自由度机械臂逆运动学求解的几何方法。该方法基于机械臂模型的几何特性,通过将轨迹规划和运动学逆解2个阶段进行一定程度的结合,确保了轨迹规划得到的目标末端位姿的运动学逆解的存在性。通过仿真实验分析,证明了该方法的可行性与精确性。     

机器人操作臂动力学参数的动静态辨识方法研究

针对机器人惯性参数辨识的问题,提出了一种机械臂动力学参数的动静态混合辨识方法。在静态辨识中,通过变换机械臂的构型构造多维矩阵,利用机器人基座六维力传感器采集的三维力及力矩值,采用最小二乘法求解机械臂各连杆质量与质心坐标的乘积,为动态辨识过程消去待辨识参数的二次方项,降低辨识的复杂度。利用静态辨识结果,基于牛顿-欧拉算法推导参数解耦形式的机械臂动力学方程。在动态辨识中,规划各关节按照特定的组合方式运动,根据采集的各关节的力矩、速度及加速度值,采用伪逆法辨识各连杆的惯性张量以及质心坐标,继而完成动力学参数的全辨识,算法的参数辨识误差低于0.7%。最后,通过仿真实验验证了该辨识算法的正确性与可行性。     

漂浮基空间机器人双臂协调操作逆运动学的完全笛卡尔坐标方法

运用完全笛卡尔坐标方法讨论了漂浮基双臂空间机器人系统的逆运动学问题。为此 ,以系统的完全笛卡尔坐标做为系统广义坐标 ,对双臂空间机器人捕捉目标物体时的运动学关系做了分析 ,并结合系统的动量和动量矩守恒关系 ,给出了自由漂浮状态下以笛卡尔坐标表示的双臂空间机器人闭合系统的运动 Jacobi关系。以此为基础 ,讨论了空间机器人双臂协调操作的分解运动速度控制方法。提出的方法不涉及三角函数运算 ,仅涉及简单的加、减、乘、除四则运算 ,计算效率较高 ,有助于缓解空间机器人系统机载计算机计算能力有限的矛盾。仿真运算证实了方法的有效性。     

小齿轮自调位装置的运动学建模及分析

利用多刚体系统笛卡儿运动学方法对小齿轮自调位装置进行建模。根据铰的性质建立邻接刚体的坐标问的约束方程。约束方程中描述空间刚体姿态的最基本参数为方向余弦阵,基于连体基的基点坐标与方向余弦坐标构成的最基本的笛卡儿坐标,导出一般形式的邻接刚体的基本约束方程。通过建立系统的位置、速度、加速度约束方程求解对系统运动学进行分析。     

机器人动力学分析的完全笛卡尔坐标方法

应用完全笛卡尔坐标的方法研究机器人动力学问题。这种方法是利用参考基点的笛卡尔坐标和参考基矢量的笛卡尔分量描述物体的位置与姿态。由于在提高计算效率方面的突出优点而受到重视,以空间五自由度机器人为例,通过仿真计算机表明该方法在求解机器人动力学问题上的有效的。     

一种最小外接圆法圆度误差评价实现方法

介绍了一种在直角坐标系下利用最小外接圆法评价圆度误差的方法。提出了一种基于对称关系的最小外接圆圆心搜索思想,运用几何思想均匀分布圆心到各点的距离,达到了快速、精确评价的目的,并且实现了在直角坐标系下三坐标测量机对圆度误差的最小外接圆法评价。     

Investigation of the forward kinematics of the Gough‐Stewart manipulator with natural coordinates

In this paper, we propose a forward kinematics model with natural coordinates for the Gough–Stewart manipulator and other spatial parallel mechanisms. The prevailing merits of this model are that the constraint equations are either quadratic or linear and the coordinates are fully Cartesian. As a result, the derivative matrix of the constraint equations only consists of linear or constant elements, which shows remarkable advantages in kinematic and dynamic analysis over those built through the rotation matrix, the elements of which often contain quadratic or transcendental functions. Application examples show that the virtues are obvious in the analysis of the kinematics of spatial parallel manipulators, especially for those with six full degrees of freedom (DoFs), including three translational DoFs and three rotational DoFs. In reality, this method is easily understood and will be widely used in engineering applications.     

基于最大内接圆法的圆度误差测量实现方法

介绍了一种在直角坐标系下利用最大内接圆法评价圆度误差的方法,建立了圆度测量模型。针对圆度误差最大内接圆评价,提出了一种最大内接圆心搜索方法,达到了快速、精确评价的目的,实现了在直角坐标系下三坐标测量机对圆度误差的最大内接圆法评价。     

Calculating Jacobian coefficients of primitive constraints with respect to Euler parameters

It is a fundamental problem to calculate Jacobian coefficients of constraint equations in assembly constraint solving because most approaches to solving an assembly constraint system will finally resort to a numerical iterative method that requires the first-order derivatives of the constraint equations. The most-used method of deriving the Jacobian coefficients is to use virtual rotation which is originally presented to derive the equations of motion of constrained mechanical systems. However, when Euler parameters are adopted as the state variables to represent the transformation matrix, using the virtual rotation will yield erroneous formulae of Jacobian coefficients. The reason is that Euler parameters are incompatible with virtual rotation. In this paper, correct formulae of Jacobian coefficients of geometric constraints with respect to Euler parameters are presented in both Cartesian coordinates and relative generalized coordinates. Experimental results show that our proposed formulae make Newton–Raphson iterative method converge faster and more stable.     

一种直角坐标系下圆度误差最小区域评价实现方法

针对直角坐标系下圆周截面形状误差评价,介绍了一种圆柱体截面圆度误差的测量与评定方法.建立了基于直角坐标系下的最小区域圆度误差三维评测模型,得到利用弦线截交关系快速评价圆度误差的方法.通过多次截交产生的虚拟中心定位,可以准确确定评价点的位置,达到了快速、精确利用最小外接球法评价球度误差的目的.通过分析表明,该方法计算效率...     

冗余驱动串并联机器人运动学联合仿真

为了分析冗余驱动对直角坐标串并联机器人的动力学性能的影响,应用ADAMS和MATLAB对其进行了动态联合仿真,通过对已经建立的实体模型和关节运动控制变量的定义,运动轨迹的选取,以及合理选择运动学求解控制算法,最终可以获取动画、平面图形、具体数据等仿真分析结果,联合仿真的方法为复杂机械系统的改进和完善提供了新思路.