高速并联机械手抓放轨迹规划方法

在高速并联机械手门形抓放路径的基础上,阐述了在操作空间中用Gutman运动规律进行轨迹规划的方法。针对所述轨迹规划方法在运动始末端存在跃度突变,导致柔性冲击的问题,提出了一种基于Gutman运动规律的修正梯形加速度曲线的轨迹规划方法。以一种2自由度高速并联机械手为研究对象,通过运动学逆解和试验对比分析这两种轨迹规划方法的运动特征,结果表明:基于Gutman运动规律的修正梯形加速度曲线的轨迹规划方法所得到的跃度曲线没有突变,运动特性更优。     

SCARA机械手的轨迹规划及运动学分析

针对药品包装机(DPP-400铝塑平板泡罩机)上使用的SCARA机械手进行轨迹规划,使用运动学逆解求出目标点处各关节的变化量,采用五次多项式插值的关节空间规划法对机械手进行轨迹规划,并结合MATLAB软件的ROOT工具箱建立机械手的三维模型,通过仿真得到位移、速度和加速度3个光滑连续运动曲线;然后在ADAMS中建立1:1的虚拟样机简化模型,通过编写五次多项式驱动函数,仿真得到关节在X、Y、Z三个方向的光滑连续的受力曲线,最后综合分析运动曲线和受力曲线证明轨迹规划的函数满足使用要求。     

考虑关节摩擦的并联机器人平滑轨迹规划

针对一种空间3自由度并联机器人,提出一种近似时间最优的平滑轨迹规划算法。与基于动力学模型的传统轨迹规划算法相比,所提出的算法模型综合考虑了所有运动关节的摩擦力矩,通过虚功原理建立了运动机构完整的动力学模型,并将运动学和动力学约束条件转换为伪速度极值曲线,同时计算出伪加速度零值边界曲线,二者相结合能更准确地反映出规划轨迹应遵循的约束条件。利用五次样条曲线分段构建相平面下伪状态、伪速度和伪加速度的平滑运动轨迹曲线,从而保证了驱动力矩、关节速度和加速度的连续性。最后利用所提出的规划方法对一种并联机器人进行轨迹规划,并通过试验验证了该方法的有效性,指出了并联机器人与串联机器人轨迹规划存在的差异,该算法可用于同类工业机器人的在线轨迹规划。     

选矸机械手虚拟样机验证试验

根据矸石分选工艺及运动轨迹,确定选矸机械手每段轨迹运动规律为3-4-5次多项式,求解其末端动平台位置、速度、加速度曲线,并将其运动学分析逆解计算结果求得的主动臂转角导入ADAMS中,控制选矸机械手简化模型运动。分析模型末端动平台位置、速度、加速度曲线,对比运动规律规划,ADAMS运行曲线与规划曲线基本吻合,证明该结构可行性及其运动学分析结果正确性。     

平行导轨二滑块驱动在一侧的并联操作手的运动轨迹实现与仿真研究

以平行导轨二滑块驱动在一侧且内点作为操作点的并联机构为研究对象,在给出显式位移、速度、加速度运动学逆解模型的基础上,对其运动轨迹进行了分析仿真研究;在操作头轨迹规划中,加减速及匀速阶段采用四次多项式进行拟合,拐角段采用对称的Clothoid曲线光滑匀速过渡;同时,利用运动学逆解确定了操作点按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律;最后,利用虚拟样机技术对所规划的运动轨迹进行仿真验证.仿真结果表明:并联机构驱动滑块的速度、加速度及作用在滑块上的驱动力均为连续函数,机构运行平稳,操作点的位置和速度与规划一致,能够满足操作点快速和实时控制的要求.     

机械手笛卡尔空间轨迹规划研究

研究PUMA560机械手在笛卡尔空间中的轨迹规划问题。通过分析机械手轨迹运动中的启停加减速和连续轨迹过渡算法,提出在机械手末端轨迹曲线的启停段加入正弦加减速过程,同时在连续轨迹的两条曲线间运用5次多项式过渡曲线的新算法,使得机械手末端轨迹速度连续平滑和加速度连续,有利于提高机械手的运行速度和减少机械手的机械本体的振动和关节磨损。该算法运用VC++6.0和Matlab联合编程并在计算机上仿真PUMA560机械手模型轨迹运动,验证通过轨迹规划算法。     

基于MATLAB的六自由度机器人轨迹规划与仿真

为实现机器人在工作中运行平稳、轨迹光滑连续,以六自由度工业焊接机器人为研究对象,提出应用五次多项式对各个关节进行轨迹规划的方法。根据建立的机器人运动学模型,运用MATlAb求解出机器人逆运动学问题,完成轨迹规划并进行图形仿真。仿真结果表明,五次多项式方法有效解决了加速度不连续的问题,得到了各个关节连续平滑的轨迹曲线,直观地验证了轨迹规划的效果,提供了一种高效可行的轨迹规划方法。     

三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划

由于传统的并联机器人具有高耦合性和难以控制的缺点,所以要研究并联机构的解耦性,而只有结构解耦才是真正的运动解耦,研究了一种三移动自由度解耦并联机器人。首先根据平移运动解耦构型方法设计三移动自由度并联解耦机构,用Pro/E建立三维建模,并进行机构分析,验证解耦特性;然后将三维模型导入Adams中,并简化动力学模型,建立并联机构的虚拟样机;最后采用5次多项式插值函数对机构进行轨迹规划和运动学仿真。结果表明,设计的并联机构是解耦的,轨迹规划方案合理,机构运动学性能良好,对轻型产品的高速搬运有很高的应用价值。     

高速并联机械手驱动系统减速比的优化配置

高速并联机械手的驱动系统一般采用中小功率交流伺服电动机与精密减速箱配套使用的模式.减速箱在驱动系统中用于降低输出转速、提高驱动力矩,其减速比直接影响高速并联机械手的加减速能力和拾放操作速度.基于此,提出一种新型S形速度曲线方案.采用该方案进行轨迹规划,能确保机械手加速度的连续,有利于降低机械手的残余振动.提出一种以平均拾放操作时间最短为目标,以交流伺服电动机需满足的运行原则为约束条件,对驱动系统减速比进行优化配置的方法.以2自由度并联机构为例,在逆动力学建模、轨迹规划的基础上,对其最优减速比进行有约束非线性规划.数值仿真结果证明了该方法的有效性.采用该优化方法可以充分发挥交流伺服电动机的性能,从而有利于降低机械手驱动系统的成本.这种方法也可应用于其他类型的高速并联机械手.     

考虑跃度影响的四自由度并联机构轨迹规划

以一种四自由度3PUS-P-RU并联机构为研究对象,首先利用运动链矢量方程法建立机构的跃度逆解模型,然后揭示了动平台运动过程中没有刚性冲击和柔性冲击的七次多项式运动规律,最后通过运动学逆解计算得到各个关节的运动轨迹。计算结果表明,该运动轨迹下各个关节的速度、加速度和跃度曲线平滑连续且没有突变,运动特性优越,轨迹规划方法有效。