“被动冗余度”空间机器人运动学特性分析

分析了“被动冗余度”空间机器人主、被动关节之间的运动学耦合,得到了可用于运动学规划的耦合指标;分析了“被动冗余度”空间机器人的运动学奇异的问题,以及与对应全主动关节冗余度空间机器人的运动学奇异的区别,得到的新的可操作性指标同样可用于机器人的运动规划;推导出了“被动冗余度”空间机器人的最佳最小二乘运动学优化方程,通过“准自运动”实现被动冗余度空间机器人优化控制;通过对平面3自由度空间站机器人的仿真,证实了分析得到的结论。     

HP6机器人运动学动力学分析及运动仿真研究

提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优化设计.     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

蠕动转向机构的设计与分析

拱泥机器人是一种能在水下泥土环境中按照规划轨迹完成攻打千斤洞作业的新型水下特种机器人,蠕动转向运动的实现是拱泥机器人设计中的一个重要环节.为了有效地实现拱泥机器人的转向运动,根据并联机器人机构结构综合理论,设计3自由度蠕动转向关节,该关节具有推进、跟进和转向3个功能,运动过程分为推进动作和跟进动作两个部分.分别针对两种动作的运动学逆问题进行详细分析,给出数学模型及其求解过程,并建立该关节的虚拟样机模型.利用MATLAB软件求解运动学逆问题,利用ADAMS软件求解运动学正问题,并对关节运动学正逆问题进行实例分析.仿真数据表明,该关节设计合理,数学模型正确,为拱泥机器人的运动学、动力学及优化设计研究打下了基础,并为控制系统的设计提供了理论依据.     

IRS-300六轴机器人运动学建模与参数仿真分析

为了研究机器人正逆运动学的差异性和各关节在运动过程中的变化情况,对IRS-300六自由度关节式机器人运用经典D-H法进行运动学分析,得出正逆运动学解析式,借助MATLAB软件进行仿真计算,通过计算结果证明该差异的存在.结合机器人三维仿真模型,按照末端执行器位姿要求对机器人进行仿真,得出该机器人的路径信息和各个关节的角度、角速度和角加速度的变化曲线.结果表明:该机器人结构参数可以高效地表达期望位姿,对机器人轨迹规划具有实际指导意义.     

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。     

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人.首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析.仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础.目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中.     

仿人机器人越障步态控制研究

为了解决仿人机器人在复杂路面的行走问题,提出了一种具有几何约束的机器人越障过程步态规划方法.首先建立其运动学模型,然后分析各个关键阶段机器人的姿态,计算出各关键姿态关节角度的变化,从而规划出机器人越障的整个过程.运用三次样条插值的方法使得各个关键姿态之间各关节运动平滑稳定,并根据规划中的各个运动过程利用MATLAB仿真,获得机器人在越障过程中各个关节的运动轨迹,并通过试验验证,对整个过程中力值以及压力中心进行实时检测,证明在整个越障过程中机器人的压力中心始终落在其双脚支撑区域,从而说明试验方法的正确性.     

一种双臂机器人离线运动规划方法研究

针对多关节双臂作业机器人的轨迹规划问题,对双臂作业机器人的结构进行分析,以双臂协调完成插孔装配任务为例,建立双臂作业机器人的运动学模型,研究双臂作业机器人的运动学约束关系,求解出双臂之间的运动学关系。基于给定任务的机器人双臂协调运动规划问题,运用遗传算法得到一种双臂机器人离线运动规划方法。通过仿真实验,验证了主臂的位置和速度曲线连续光滑,说明在运行过程中机器人比较平稳,能够满足机器人的运动规划要求。     

关节型码垛机器人轨迹规划及运动学研究

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用"5-3-5"轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。     

基于MATLAB六自由度串联机器人运动学分析CSCD

以某工业串联机器人为研究对象,利用D-H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H(结构)参数,用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。利用Matla b软件Robotics Toolbox工具箱建立运动学模型,并进行运动学分析,分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线,分析验证其运动学正逆解,仿真结果到达预定位置目标,证明建立的运动学正、逆解模型正确性。通过分析关节空间下的运动轨迹,证明机器人路径规划的合理性。     

基于MATLAB六自由度串联机器人运动学分析

以某工业串联机器人为研究对象,利用D-H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H(结构)参数,用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。利用MATLAb软件RoboticsToolbox工具箱建立运动学模型,并进行运动学分析,分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线,分析验证其运动学正逆解,仿真结果到达预定位置目标,证明建立的运动学正、逆解模型正确性。通过分析关节空间下的运动轨迹,证明机器人路径规划的合理性。     

基于SimMechanics的4自由度机器人的轨迹规划和仿真系统设计

针对1台4自由度教学型机器人的结构特点,利用多项式插值规划关节空间的轨迹,并利用Matlab中的SimMechanics工具箱建立运动学仿真模型.仿真结果表明利用仿真模型可以准确、有效地得到机器人的运动参数和运动轨迹,为机器人分析设计提供了可靠依据.     

滤清器壳体专用弧焊机器人轨迹规划研究

以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析,通过程序编译得出了机器人各个关节的运动时间曲线和末端轨迹曲线,由关节位移变化曲线可以得出轨迹规划的正确性,从而验证了机器人结构的合理性。轨迹规划属于底层规划的内容,通过对轨迹规划的研究,可以为机器人的智能反馈控制奠定良好的理论基础。     

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。     

三维空间关节型冗余度机器人的运动遗传规划

对关节型机器人的运动特点进行了分析,并建立了该类机构的运动模型。采用层次化的结构来表达问题,运用遗传规划算法的基本原理,求解机器人的角位移和规划机器人的运动路径,为三维空间的冗余度机器人运动学逆解的优化设计提供了一种行之有效的方法。     

按摩机器人的结构设计及运动学仿真研究

根据中医按摩手法的运动学和动力学特征设计按摩机器人的结构并建模,然后对其进行运动学分析得到运动学方程,最后在MATLAB环境下利用Robotics工具箱针对推法进行了点到点(PTP)的直线路径运动的轨迹规划仿真.通过仿真观察到机器人各关节的运动轨迹符合要求,验证了结构设计的合理性和方案的可行性.     

上肢康复机器人运动学分析与康复运动规划

在分析五自由度外骨骼式上肢康复机器人特点的基础上,对康复机器人运动学与康复运动规划进行了研究。选用几何法逆运动学分析,在逆解存在多组解的情况下,以"关节运动程度均衡"作为评价标准来选取一组适合康复运动的解。提出了3种康复运动模式,并针对这些模式进行康复运动规划,以实现安全康复运动功能。     

四自由度机器人抓取运动目标建模与轨迹规划

为减少四自由度机器人运动过程中的抖动,提高轨迹规划的精度,提出采用七次多项式对四自由度机器人抓取运动目标过程中各个关节进行轨迹规划的方法。首先,对机器人各连杆之间的变换关系进行运动学分析,利用Matlab中的Robotics工具箱建立运动学模型,并验证逆解的正确性。针对五次多项式插值规划的轨迹精度不高的问题,采用七次多项式规划算法对PTP(point to point)的运动路径进行规划,在Matlab平台仿真实现机器人轨迹规划。仿真结果表明,在抓取运动目标过程中各关节位移、速度及角加速度随时间变化曲线连续没有突变,使机器人平稳的实现了对运动目标的抓取,降低了硬件开发成本。     

乳腺癌伽玛刀换源机器人运动学仿真研究

乳腺癌伽玛刀是一种新研制的治疗乳腺癌的放射性治疗设备,针对利用工业机器人更换乳腺癌伽玛刀放射源的实际要求,根据机器人的结构特点,建立机器人D-H连杆坐标系和机器人运动学方程,并对机器人运动学正问题和逆问题进行分析,利用MATLAB编程求解机器人运动学逆解,分析了机器人更换乳腺癌伽玛刀放射源的工作过程,规划了机器人换源运动轨迹,在COSMOSMotion中仿真机器人换源的运动过程,分析了机器人关节的运动曲线,为研究真实的换源情况提供技术支持。