机器人点位运动曲线的计算机控制

介绍在平面关节型机器人的运动曲线，阐述了关节按预定曲线运动的控制方法和控制参数的计算以及两关节按运动曲线协调动作的ＤＤＡ插补原理。     

液压驱动单腿跳跃机器人柔顺着地分析与控制

为缓解液压驱动足式机器人动态步态行走时着地瞬间足端冲击对机器人系统及其运动控制的影响,提出了一种基于关节运动规划的机器人柔顺着地控制方法。以液压驱动单腿跳跃机器人为研究对象,分析机器人足端着地冲量,通过选择合适的机器人着地姿态和减小机器人着地前足端速度实现机器人柔顺着地,为此在空中相进行余弦速度曲线关节运动轨迹规划,以及着地相进行余弦函数关节运动轨迹规划。将该方法分别应用于基于MATLAB/Simulink软件建立的仿真模型和试验样机进行单腿竖直跳跃控制实验,仿真和试验结果显示采用该方法的机器人跳跃控制消除了足端着地瞬间地面作用力在膝关节液压缸无杆腔形成的液压冲击,实验结果表明提出的基于关节运动规划的机器人柔顺着地控制方法合理可行。     

四足滑冰机器人直线运动规律研究

为研究四足滑冰机器人直线滑行运动时关节驱动参数对运动速度的影响,首先建立了机器人运动的物理模型,对运动原理进行了分析;然后采用将Matlab理论分析和ADAMS运动仿真相结合的方法,绘制了不同驱动参数和腿部关节运动协调参数下的速度曲线。最后,通过对比曲线,总结出了驱动参数和腿部关节协调参数对机器人运动速度的影响规律。研究结果表明,驱动参数和腿部关节协调参数的选择对机器人运动速度影响颇大。该研究为以后机器人的控制研究提供了依据。     

上海Ⅱ号工业机器人动力学建模及关节力矩特性仿真

本文用Ｌａｇｒａｎｇｅ—Ｅｕｌｅｒ方法建立了上海Ⅱ号工业机器人动力学模型，对机器人在关节坐标空间内作轨迹规划运动时的各关节力矩特性进行了仿真，。绘制出了各关节力矩变化曲线，为机器人的动态特性分析和机器人控制提供了可靠的依据。本文的动力学计算和仿真均在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上用Ｃ语言实现。     

基于双S形速度曲线的混联码垛机器人轨迹规划

针对搬运码垛机器人快速与平稳的运动控制问题,对码垛机器人在关节空间中运动轨迹规划方法进行了研究,提出了基于双S型速度曲线的码垛机器人轨迹曲线的规划方法。以混联式圆柱坐标构型的码垛机器人为研究对象,首先在机器人正、逆运动学分析的基础上,获取了机器人各个关节位置相对时间的序列值;其次,在关节空间中引入双S型速度曲线对机器人进行了各个关节的插值计算。仿真结果表明:该轨迹规划方法保证了机器人关节位移、速度、加速度、Jerk曲线的连续光滑,有效解决了码垛机器人在频繁地快速启动与停止过程中对机械结构产生的冲击和磨损问题。     

蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制研究

使用基于迭代链拟合与关键帧提取的蛇形机器人缆索攀爬步态生成方法,对一种正交关节蛇形机器人桥梁缆索攀爬步态控制进行了研究。该方法可建立蛇体骨干曲线定向位移与底层驱动器输入之间的联系,可将传统的骨干曲线法和控制函数法两种步态生成方法的优点有效地结合。使用该方法生成步态既可直观地得到骨干曲线的形状及运动趋势,又可得到以关节号和时间为变量的控制函数。该方法可有效提高蛇形机器人桥梁缆索攀爬的安全性、步态灵活性,同时,也便于控制底层驱动器。最后,通过实验验证了所提出方法的有效性。     

仿人机器人的腰部结构设计及动力学分析

针对目前市场上机器人各运动关节都需要靠伺服电机驱动的情况,设计了一台具有躲闪功能的仿人机器人。采用单电机驱动并通过控制电磁离合器的状态,实现腰部关节的运动,最终完成机器人的躲闪动作。为了验证其主要零部件选型的正确性和结构设计的合理性,运用拉格朗日函数对机器人躯干结构进行了动力学研究;然后利用ADAMS软件对机器人虚拟样机进行动力学仿真分析,得到相应的关节转矩曲线;最后,完成机器人实物装配并通过实验测试对机器人躲闪功能进行了验证。     

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点（ZMP—the Zero-Moment Point）方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。     

一种机器人轨迹规划的新方法

为了使机器人具有良好的运动特性,本文从机器人轨迹规划出发,采用了Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线生成机器人各关节运动轨迹;该方法利用Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线的Ｃ２ 连续性,优化机器人各关节的运动性能,最终改善了机器人的运动特性。     

基于混合插值的工业机器人关节轨迹规划算法

B样条曲线由于其多阶导数连续和局部支撑性的特点,被广泛用于工业机器人关节空间的轨迹规划。标准B样条在起止点位置存在导数值的突变,致使工业机器人在启动和停止时产生振动。提出一种采用高次多项式与B样条混合插值优化的方法,使机器人关节运动学参数连续无突变,在不增加机器人控制系统运行负担的情况下,能够使机器人运行更加平稳,改善了机器人的运行状态。     

工业机器人倍四元数轨迹规划算法的研究

针对工业机器人在笛卡尔空间的轨迹规划曲线的平滑性与实时性,提出一种用于描述超球面旋转的倍四元数对机器人运动轨迹进行球面线性插补,并结合正弦波加速度曲线升降速控制算法对轨迹规划的速度进行控制,为机器人的轨迹规划提供了一种新的位姿规划的解决方案。在六关节搬运机器人控制系统平台上进行了仿真与试验,验证了该算法解决方案的有效性。     

一种3R1P机器人的关节驱动方程及其运动状态研究

机器人位姿研究是提高机器人运行可靠性的重要途径。为研究机器人关节驱动方程与运动曲线及状态的关系,建立了3R1P机器人的数学模型,设定了各运动关节的驱动参数方程,通过点对点运动控制,得到了机器人的最终运动曲线和相关参数。研究结果指出了机器人运行的各个不稳定阶段。并且指出,运动副确定后,驱动曲线影响机器人运动状态,机器人末端执行器的速度、加速度变化是各运动副运动状态的叠加。与4-5-6-7曲线和3-4-5曲线方程相比,3次曲线更有利于降低机器人的疲劳损伤。     

一种结合动力学分析的机器人离线编程技术研究

在ADAMS平台上对HP6机器人进行虚拟环境下按给定轨迹曲线的运动仿真,从获取的各关节转角和力矩数据中分析找出其力矩超限点,在不改变机器人手部位姿和轨迹曲线的条件下,通过人工调整相应关节的转角,降低关节负载,修正由离线编程系统生成的同一任务机器人程序的相应代码,实现了使机器人在保持各关节力矩值处于安全水平下的轨迹规划和离线编程,并给出了应用实例。     

关节一体化机器人运动控制与B样条曲线

针对关节一体化机器人在高速复杂运动下需要能够运动行走、保持手臂平滑。首先利用MDH法建立了转换坐标系,得到了各关节连杆的相对关系。其次,针对关节一体化机器人空机械手的特点,在分析了非均匀B样条曲线后,将非均匀B样条曲线应用到机器人机械手的轨迹规划中去。最后将运动学算法和非均匀B样条曲线进行了实验,通过仿真实验可以看到这种方法可以解决机器人准确经过多个中间插补位姿的难题。实验结果表明,运动学算法和非均匀B样条曲线算法具有很好的鲁棒性对于机器人的精确运动控制有着重要的意义。     

基于故障在线估计的欠驱动机械臂容错控制方法

为了提高机器人机械臂故障曲线跟踪准确性，本文设计了基于故障在线估计的欠驱动机械臂容错控制方法。分析机器人欠驱动机械臂关节故障原理，建立动力学模型实现对关节故障的检测。采用分散控制的思想将机器人欠驱动机械臂容错控制分为故障检测、信号重构、取代控制以及反馈控制四个部分，依据这四部分设计容错控制律，实现对速度信号与错误信息的实时反馈。在此基础上，通过干扰观测器实现控制律的干扰补偿，使容错控制后的机器人欠驱动机械臂具有抗外界干扰能力，以此完成控制方法设计。分析实验结果可知，所提方法不仅提高了故障曲线跟踪的准确性，减少了欠驱动机械臂容错控制后的稳态时间，满足了机器人欠驱动机械臂容错控制设计需求。     

WT轮椅机器人攀爬楼梯过程动力学建模与控制

分析出WT轮椅机器人与楼梯环境相互作用的特点,归纳出攀爬过程中轮椅机器人可能出现的模式和确定所处模式的判据。针对WT轮椅机器人较复杂且带有完整约束的混联机构,提出了具有对称的独立广义坐标和对称的完整约束的机构化简定理和一种设计完整或非完整机器人系统控制律的思路,给出了WT轮椅机器人在攀爬楼梯过程中各模式下的Lagrange动力学方程以及保持轮椅座椅水平的各关节广义坐标的规划轨迹,并结合计算力矩法设计出WT轮椅机器人的主动张紧力控制,即在对各关节变量参考输入曲线跟踪的同时,实现了对完整约束的约束反力参考输入曲线的跟踪。最后应用Matlab中的STATEFLOW模块对WT轮椅机器人攀爬楼梯过程的动力学模型和控制律进行仿真,并通过样机试验验证其有效性。     

气动人工肌肉外骨骼机器人位置跟踪控制

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。     

基于Matlab的机器人轨迹仿真及关节控制

首先根据标准D-H参数法建立六关节臂型机器人的连杆坐标系,推导出运动学正解和逆解的方程,然后在Matlab中搭建了机器人仿真模型。运用Matlab机器人工具箱分别从关节空间和笛卡尔空间两方面进行机器人轨迹规划仿真,并基于关节空间生成的轨迹数据实现了机器人关节硬件在环控制和轨迹实时跟随。实验结果表明,该模型可以准确地实现机器人关节轨迹控制,其为机器人控制开拓了新的道路。     

超声电机在机器人关节路径规划中的应用

介绍了机器人多自由度关节的结构和特点,分析了机器人关节的路径规划问题。在此基础上,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,并介绍了超声电机精密定位控制方法和基于占空比调节的超声电机简便转速控制方法。通过研究确认,将超声电机应用于机器人关节路径规划中,不需要高精度编码器,就可以使机器人关节达到较高的定位精度。     

六自由度加油机器人运动特性分析

针对设计的六自由度加油机器人,以D-H坐标系理论为基础并建模,对机器人进行了运动学分析。在Solid Works中建立了机器人三维模型,并根据规划的运动轨迹进行了运动特性分析,得到了各个关节角度、角速度及角加速度随时间变化的曲线。曲线变化平稳,无突变现象,表明加油机器人运动平稳,没有出现较大振动,从而也验证了结构设计的合理性,为机器人控制系统设计提供依据。