应用数值解析结合法求解机器人工作空间体积

机器人工作空间体积的求解是机器人优化设计和使用中一个非常关键的问题。本文采用一种基于随机概率的数值方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了三维机器人工作空间。通过深入的研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿Z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的解析方法得到了三维工作空间曲面的形状。采用数值积分的方法对工作空间体积进行了计算,并通过一个例子说明了该方法的具体使用。     

基于并联可重构机器人的运动学建模及工作空间分析

基于模块化的可重构并联机构,搭建Delta型机器人运动平台。结合该机构中各连杆之间的几何关系,建立运动学模型。再根据运动学的分析,求解其末端的工作空间。先将机构拆分为三条子链,再利用曲面包络理论对三条子链逐一进行子空间边界曲面的求解,并在Matlab环境下通过仿真得到工作空间的三维立体图形,实现的工作空间的可视化求取。     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

微创手术机器人的工作空间分析

手术杆末端的可达工作空间直接影响到手术区域的规划.基于正运动学分析,得到手术杆末端位置与各关节变量的函数关系,运用蒙特卡罗法求解末端位置集合,并在Matlab中绘制工作空间云点图;采用二维曲线生成曲面的方法分析工作空间边界,利用重积分原理求解其体积;最后运用几何代数相结合的方法对工作空间进行了仿真.为该机器人进行实际的微创手术奠定了基础.     

6-PTRT并联机构位置模型工作空间的解析描述及几何求解

并联机构的位姿工作空间很难用数学表达式予以解析描述,因此其求解通常采用数值方法。文章在定义并联机构模型工作空间概念的基础上,以正骨并联机器人为研究对象,推导了其位置模型工作空间的数学解析表达式。在此基础上用几何建模的方法求解了其动平台转角为零时机构的位置模型工作空间。并联机构工作空间的数学解析描述是建立工作空间指标与机构参数间解析关系的基础,对并联机构参数的解析优化具有一定意义。     

混联码垛机器人运动学分析及仿真

提出了一种能实现手部空间三维移动及一维转动的混联码垛机器人机构--4自由度码垛机器人机构.分析了该机器人运动学特性,通过参考坐标系单独求解和齐次变换法求解相结合的方式,获得了末端操作器的位置、速度、加速度正反解.并提出了结构尺寸优化方法,使该机构位置正解得到简化,运动学解耦,计算量小,便于该机器人运动控制设计、运动轨迹规划和驱动力实时控制.给出了该机构一般输入时机械手的位置、速度、加速度仿真曲线,描述了该机器人机构的运动学特性.     

7自由度自动铺丝机器人参数化的自运动流形

提出了一种分析冗余自由度机器人运动学逆解的自运动流形方法。对冗余自由度机器人工作空间中的点,根据关节空间流形和工作空间流形之间的映射关系,采用点的自然坐标作为独立的运动参数来分析冗余自由度机器人的自运动流形,然后把所提出的方法应用到7自由度自动铺丝机器人的自运动流形分析中,得出7自由度自动铺丝机器人的自运动流形。把采用参数化分析方法得到的7自由度自动铺丝机器人的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线进行对比,结果发现,采用参数化的分析方法得到的自运动流形曲线和采用数值方法得到的自运动流形曲线高度吻合,所以采用参数化的分析方法来求解冗余自由度机器人的自运动流形,是求解冗余自由度机器人运动学逆解的一种有效方法。     

基于数值算法和CAD的机器人工作空间三维建模

机器人操作臂三维工作空间的精确计算对于它的设计和应用非常重要。文中介绍了一种基于数值算法和CAD的新方法来创建机器人的三维工作空间。该方法采用一种基于随机概率和前向运动学的数值方法,在其主工作空间横向剖面生成由点云构成的3D机器人的平面工作空间,描绘平面工作空间的边界曲线,最后生成机器人工作空间的3D模型。文中用实例阐明了该方法的实用性。     

一种并联机构最大内切工作空间的几何求解

通过研究一种基于外副驱动的ＤＥＬＴＡ并联机构工作空间的几何求解方法,提出该机构工作空间的最 大内切工作空间的概念,给出任意工作空间截面上最大内切工作空间的内切半径,并以实例给出该机器人最大内 切工作空间的几何形状。     

连续型机器人运动学的平面圆弧法建模与实验研究

针对当前连续型机器人的运动学逆解求解复杂、低效这一问题，提出了一种基于平面圆弧法的运动学建模方法，其具有运动学逆解求解简单、高效的特点。利用该方法在平面内拟合连续型机器人的弯曲运动形状，建立其运动学模型，分析其驱动空间、关节空间和操作空间的映射关系，并描述其工作空间。分析连续型机器人在平面内弯曲形状的几何约束，建立关节空间变量之间的数学关系，降低求解复杂逆运动学问题的难度。对机器人末端执行器的位置和驱动线长度变化曲线进行仿真分析，求解逆运动学的有效解，并研制原理样机进行样机实验，实验表明该运动学模型的正确性以及逆运动学求解方法的有效性。     

机器人奇异曲面及工作空间界限面分析的数字-符号法

提出了一种求解运动副转角或移动有限制的机器人的工作空间界限曲面的方法 ,该方法将工作空间分析的问题转化为特定条件下的奇异位形分析问题 ,引入了数字 -符号处理技术 ,可根据位置分析的递推公式 ,由计算机自动推导出工作空间边界曲面及位置奇异曲面的曲面方程。由此描绘出了机器人工作空间边界曲面及位置奇异曲面的截面曲线图。     

基于条件数的3-RTT并联机器人参数优化

采用基于各向同性条件数为目标函数，优化机构参数以最大化其运动学性能；运用归一化方法，在位置输入输出方程的基础上，分析了机构的轨迹。充分考虑机构的约束情况得到了机构的工作空间，分析了工作空间的几何性质；求出了机构的局部条件数表达式，以全域条件数为指标，采用数值方法进行优化研究；得到了机构的优化解即满足最大全域条件数时的机构结构参数，将优化结果运用到实例中，获得满足设计要求的结构参数。     

6-SPS并联机器人工作空间的边界曲面分析方法

提出了一种并联机器人工作空间分析的解析方法。该方法以曲面分析为基础 ,结合并联机器人的运动特性 ,得到了并联机器人工作空间边界曲面的方程。以 6 - SPS并联机器人为例 ,分析计算了其工作空间。在此基础上 ,描绘出了 6 - SPS并联机器人工作空间边界曲面的投影视图及截面曲线图。分析结果表明 6 - SPS并联机器人的理论工作空间是由 30张曲面片包围而成的闭包     

基于工作空间分析的9自由度超冗余串联机械臂构型优化

提出基于工作空间分析解决超冗余串联机械臂构型选择问题的方法。首先,采用正态分布对求取机器人工作空间的蒙特卡洛法进行改进。用归一化可操作度指标分析机械臂运动的灵活性,用数值仿真的方法得到了最大可操作度值与随机关节角组合的数量之间的关系,提出求取灵活工作空间的算法。其次,基于得到的工作空间,提出一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。然后,分析多自由度串联机械臂构型设计方法,针对9自由度超冗余串联机械臂,确定出了36种待选择的构型方案。仿真分析9自由度超冗余串联机械臂的工作空间,在待选构型中选取了一组最优构型。结果表明：改进的蒙特卡洛法生成了精确的工作空间;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;所选构型的工作空间指标优于已研制的构型,其中可达工作空间体积提高了26.49%,灵活工作空间体积提高了36.63%。     

八面体变几何桁架机器人工作空间分析的解析法

提出了八面体变几何桁架机器人工作空间分析的解析方法,得到了八面体变几何桁架机器人工作空间边界曲面的解析方程,并在此基础上纵出了工作空间边界曲面的图形。分析计算结果表明,八面体变几何桁架机器人的工作空间是由30张曲面片包围而成的闭包。     

基于随机概率的机器人工作空间及其面积求解

采用随机概率的蒙特卡罗方法得到了平面机器人的工作空间。由于此方法不用对机器人进行逆解计算，也不必直接对奇异值进行计算，所以非常适于工作空间边界曲线的绘制。本文的另一个目的在于扩展一种简单快速的方法，更有效地确定一般平面机器人工作空间的面积。由于工作空间是由一系列的直线或圆弧曲线构成的封闭图形，所以可以采用矢量法对边界点予以表示，并用窄矩形对面积进行近似计算。最后，对一个平面机构的实例进行了面积计算和比较分析。本文介绍的方法不但简单而且在工程中非常实用。     

四足仿生机器人足端工作空间的分析

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用。在简化的四足仿生机器人模型的基础上,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在MATLAB软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的体积大小并对几何误差进行了分析。