3-PUPU并联机器人运动学分析

提出一种3-PUPU并联机器人机构,结合其结构特点,利用螺旋理论分析了该并联机器人末端执行器的自由度,采用三点坐标法为该机器人建立运动学模型,再利用解析法对机器人末端执行器进行运动学分析研究。最后根据一组算例通过MATLAB仿真得出该并联机器人末端执行器的位移、速度、加速度曲线,对理论推导的正确性加以验证。     

核辐射环境下机器人末端快换装置的设计

针对不同的核辐射环境下,对机器人末端执行器的快速自动更换过程进行分析研究,设计了一种机器人末端快换装置,包括连接件、内置液压缸、端盖、锥形卡扣、锁紧连杆、弹性缓冲垫圈、末端执行器连接体,提高了机器人末端执行器的换装效率及换装可靠性,且在满足工作需求的前提下,使其结构简单,便于生产制造。     

基于粒子群算法的双臂机器人运动轨迹优化研究

当前,双臂机器人末端执行器运动轨迹协调能力较差,导致执行器输出误差较大,不能很好地满足高精度场合的需要。对此,创建了双臂机器人简图模型,推导出机器人动力学方程式,采用运动学方程结合粒子群算法进行双臂机器人协调轨迹优化,引用B样条曲线对关节轨迹进行参数化设计。在满足特定目标和约束条件的情况下,采用自适应惯性权重约束粒子群算法求解关节轨迹的最优解,通过Matlab软件分析机器人末端执行器输出误差大小。结果显示:随着末端执行器角速度的增大,优化前的末端执行器输出最大误差就会增大,但是,优化后的末端执行器输出最大误差保持不变。采用粒子群算法优化双臂机器人协调轨迹,能够克服机器人动力学奇异性问题,提高机器人末端执行器运动精度,更好地执行高精度场合任务。     

新型一平移一转动并联机构的精度分析

根据并联机器人机构结构综合理论,以单开链支路为单元,改进了一种能实现空间一维移动和一维转动的二自由度并联机构。采用传递矩阵法研究了推拿机器人末端位姿误差。基于机器人末端执行器位置反解结果,通过全微分误差分析理论,建立误差模型,进行求解计算,构造了机器人末端执行器并联机构输出位姿误差与各误差源之间的对应关系。为将该并联机构用作中医推拿机器人的末端执行器,有效完成多种推拿动作提供重要保障。     

机器人末端执行器的系统研究

用系统学观点探索机器人末端执行器构型的确定方法，并对末端执行器进行了系统化研究。     

6R机器人正运动学分析方法研究

6R机器人正运动学分析是指给定各关节的关节空间变量值,求解末端执行器在工作空间的位置和姿态。利用6R弧焊专用机器人的机械本体结构,在D-H坐标系和旋量理论坐标系下建立了末端执行器的运动学方程,利用MATLAB软件求解位姿矩阵;在虚拟样机软件中建立了机器人运动学模型,进行运动学仿真得到末端执行器不同状态下的位移曲线。并将三种方法所得末端执行器的位姿进行了比较,验证了这三种方法的正确性。研究结果为后续的动力学分析、轨迹规划奠定了基础。     

可重构模块化机器人正运动学和工作空间的分析

采用DH矩阵方法对可重构模块化机器人正运动学进行分析,得出了机器人末端执行器的位姿矩阵;对于可重构模块机器人工作空间的分析,采用DH矩阵中旋转矩阵与位置向量的数学关系得出机器人末端执行器的位置向量公式,使用MATLAB编程计算和绘制出工作空间图.     

一种机器人末端执行器的运动学分析和实际应用

首先,介绍了一种新型推拿机器人末端执行器,运用螺旋理论分析了该末端执行器并联机构自由度及动平台的运动特性,通过理论分析可以实现相应中医推拿的动作要求。其次,用矢量封闭形方法对并联机构进行位置正反解分析,得到相应的位置方程,并对其求导得到了机构的速度、加速度正反解数学表达式。最后,采用MATLAB与ADAMS进行了联合仿真,证明了该中医推拿机器人末端执行器可以实现中医推拿操作,为该中医推拿机器人末端执行器的动力学建模和实际应用提供了理论基础。     

绳牵引并联机器人完备干涉判定条件推导

为克服以往因干涉分类不清晰、推导不完备而造成的在绳牵引并联机器人干涉计算中所存在的误判和漏判问题,推导包括各类干涉情况的完备判定条件并提出干涉求解策略。在明确干涉分类的基础上,根据绳与绳以及绳与末端执行器边缘之间公垂线垂足位置关系的各种情况,推导绳与绳干涉以及绳与末端执行器边缘干涉的数学判定条件;证明绳与末端执行器面干涉的充分必要条件。在此基础上,提出一种适用于绳牵引并联机器人的干涉求解策略。通过对一个典型的绳牵引并联机器人的干涉问题进行求解与对比分析,表明所导出的完备干涉判定条件可较传统方法更合理地确定干涉区域,从而为更准确地实施绳牵引并联机器人的控制奠定了理论基础。     

一种通用柔性末端执行器设计和分析

设计了一种用于水果采摘机器人的通用柔性末端执行器,该末端执行器采用电机带动丝杠螺母机构,驱动平行四边形连杆机构实现动作。通过调整定位螺母改变左右手指相对方向可以分别实现对球状物体和圆柱状物体的抓取动作。为了保护某些表皮娇嫩的水果,该末端执行器增加了柔性抓取功能,并且抓取刚度可以调节。最后对末端执行器进行运动学和力学分析,并用MATLAB进行了仿真分析。     

六自由度采摘机械臂采摘姿态规划研究

为了解决采摘机器人末端执行器无法根据果实位置自动调整采摘姿态的问题,提出了一种第五关节分离的姿态规划方法。根据机械臂的结构形式,在机械臂的第五关节进行分离后形成机械臂本体和末端执行器部分,在自定义的采摘平面内将末端执行器移动到果实处形成果实采摘圆,根据末端执行器部分第五关节边界曲线与果实采摘圆交点个数对末端执行器的采摘方式进行了分类,结合各种采摘方式的特点求解了末端执行器合适的采摘姿态。以MATLAB GUI为仿真平台,对采摘姿态进行了仿真,并在实验室内进行了采摘实验,结果表明:该方法能够为机械臂规划出合适可行的采摘姿态,为机械臂采摘提供了理论基础。     

制孔执行器的安装方式对机器人性能的影响

机器人和多功能末端执行器组成的柔性钻削系统近些年在航空工业得到了越来越广泛的应用,执行器和机器人的安装方式有同轴式、悬挂式和侧面式.利用软件Matlab对机器人和工件进行仿真建模,并计算执行器在不同安装方式下的机器人可达度、可操作度、关节使用度和关节被动力矩.基于计算结果,结合评价指标,分析制孔末端执行器的安装方式对机器人的可达性、可操作性、关节使用度及制孔位置精度的影响,结果表明同轴式安装消除了压紧力对机器人第5轴的被动力矩,有利于提高加工孔的位置精度;悬挂式安装使机器人的可达性好;侧面式安装使机器人的可操作性好,增加了机器人的运动灵活性和减少了关节使用度.     

基于TRIZ理论的苹果采摘机器人末端执行器的设计

以苹果为采摘对象,研究苹果的物理性质,制定末端执行器的设计要求,阐述TRIZ理论的原理和方法,结合设计要求应用TRIZ理论解决问题的方法合理安排末端执行器的设计流程,最终设计出符合要求的苹果采摘机器人末端执行器。     

双工业机器人不同约束下协同运动轨迹规划

针对双工业机器人协作过程中的轨迹规划问题,对IRB200机器人进行建模,并求解机器人的正逆运动学。结合求解的正逆运动学提出紧约束下耦合运动和松约束下叠加运动算法。紧约束将机器人末端执行器之间建立不变的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生耦合运动;松约束将机器人末端执行器之间建立随时间变化的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生叠加运动。最终在MATLAB中分别进行协同搬运、协同绘制“铜钱”仿真实验验证算法,从姿态图、轨迹图及从机器人理论位置和实际位置对比能够看出,在不考虑机械误差、标定误差及机器人制造误差的情况下能够满足相关任务要求,实现从机器轨迹的自适应规划,避免对双工业机器人分别进行轨迹规划。     

基于UKF的机器人末端执行器位姿实时估算方法

为了能在工业机器人运动过程中快速准确地估算出末端执行器的位姿,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波器（UKF）的末端执行器位姿实时估算方法,并将该方法应用于以激光跟踪仪作为反馈系统的工业机器人中。首先,在工业机器人运动过程中实时获取各个关节运动参数,并结合工业机器人的结构参数计算末端执行器的位姿初值,然后借助于激光跟踪仪实时跟踪测量固定在机器人末端执行器上的一个测量点,运用UKF融合以上两类数据,估算出末端执行器的实时位姿。计算机仿真验证了该方法的有效性与实时性,同时表明该方法具有易于实现、计算速度快和精度高等优点。     

六自由度工业机器人轨迹规划算法研究

机器人轨迹规划是根据机器人所要完成的任务路径,求出各个关节运动函数,最终得到末端执行器的位姿与时间之间的关系,同时保证机器人实现所希望的空间运动。以六自由度工业机器人为研究对象,根据机器人所要完成的任务,规划出机器人末端执行器经过点,求出这些点的位姿对应逆解,得出其关节值。通过关节空间对其进行轨迹规划,并采用Matlab进行轨迹规划数值分析,为控制系统的研究提供基础。     

基于圆弧插补的工业码垛机器人轨迹规划

为实现工业码垛机器人末端执行器的圆弧运动轨迹,提升机器人的运动效率,提出了一种基于圆弧插补算法的机器人轨迹规划算法;给出了码垛机器人本体结构,分析了码垛机器末端执行器运动轨迹。为实现该轨迹,在笛卡尔空间进行圆弧插补,利用圆弧插补算法实现了该轨迹,并进行了仿真分析。仿真结果表明圆弧插补算法运行时间更短,提高了机器人运动效率。     

机器人末端执行器姿态轨迹规划研究

研究了以四元数样条曲线作为插补曲线对机器人末端执行器姿态进行插补的相关算法,并进行了姿态轨迹规划。机器人末端姿态的表示方法一般有欧拉角、旋转矩阵等,但存在万向锁、插值困难等问题。引入四元数样条曲线,同时通过增加示教点,使四元数样条曲线适用于对机器人末端执行器姿态进行插补,并研究了基于S型的姿态轨迹规划算法,最后进行了多姿态示教点仿真实验。实验结果表明,所提出的算法规划出来的轨迹平滑,满足机器人末端姿态轨迹规划的要求。     

工业机器人智能工具库机械装置的设计

设计了一套适用于发那科Mate 200iD工业机器人的智能工具库机械装置，能够满足工业机器人智能化更换末端执行器的需求。介绍了智能工具库的系统组成、工作原理，分析了智能工具库机械装置的总体结构，以及末端执行器放置功能、定位功能、旋转功能，并对关键零部件进行了优化。     

基于旋量理论的5-DOF上肢康复机器人雅克比矩阵求解

提出一种新型5自由度上肢康复机器人,以旋量理论为工具推导出了该机器人的雅克比矩阵.并应用AD-AMS对其进行了运动学仿真分析,在给定各关节速度的条件下,确定了末端执行器速度.最后把用雅克比矩阵求得的末端执行器的速度与仿真结果对比,验证了雅克比矩阵求解的正确性.为实际的康复机器人的速度控制提供了依据.