车轮轧制线上多连杆机械手运动学仿真

针对火车车轮轧制线上车轮钢坯的上下料要求,构建了一种多连杆二自由度机械手,利用A D A M S软件对其进行了运动学仿真分析,使机械手整个运动过程直观化,对各杆件的尺寸进行了校核,仿真结果表明该多连杆机械手满足钢坯上下料位置及速度要求。     

多连杆柔性机械手末端位置的非线性预测控制

讨论了多连杆柔性机械手末端位置的控制问题。给出了一种非线性预测与刚性运动ＰＤ 反馈相结合的混合控制器,该方法可避免逆动力学反馈控制遇到的零动力学不稳定问题,稳定性分析表明,单纯非线性预测控制和ＰＤ 控制都不易保证闭环系统的稳定性,而两种方法的混合控制可保证闭环系统的稳定性。通过一个双连杆柔性机械手的仿真表明,本文提出的控制方法可实现多连杆柔性机械手末端轨迹的准确跟踪,并能消除柔性机械手的弹性震动。     

机械手时间最优脉动连续轨迹规划算法

为使机械手的作业效率达到最优,同时确保运动的平稳性,提出一种新的最优轨迹规划方法。通过逆运动学运算得到与任务空间轨迹对应的关节空间位置序列,采用7次B样条曲线插值方法构造启动和停止运动参数可控,且速度、加速度和脉动均连续的关节轨迹。将机械手运动学约束转化为B样条曲线的控制顶点约束,采用序列二次规划方法求解最优运动时间节点,进而规划出满足非线性运动学约束的时间最优脉动连续轨迹。仿真和试验结果表明,提出的轨迹规划方法为关节控制器提供理想的轨迹,使机械手在最短的时间平稳地跟踪任务空间的任意指定轨迹。     

虚拟凸轮连杆组合机构连杆点轨迹规划

由步进电机驱动的虚拟凸轮连杆组合机构，因原动件作步进运动而使连杆点实际轨迹与理论轨迹存在一定的误差，为此将连杆点轨迹进行离散化处理，通过连杆点轨迹的正反解，确定原动件的运动位置及连杆点实际轨迹，并利用最小二乘法原理，通过Matlab编程计算实际轨迹和理论轨迹之间的误差，最终按预定误差要求生成原动件的驱动信息代码，以完成任意连杆点轨迹的理想输出，并举例验证了该方案的可行性。     

二平动自由度高速并联机械手轨迹规划与运动控制

研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的运动控制技术。针对快速抓放操作的需要,给出了机械手在操作空间的轨迹规划方式和关节空间的精插补策略,理论上保证了机械手的速度和轨迹精度,并通过实验获得了机械手的位置和速度及其误差跟随曲线,结果证明该方式可靠有效。     

基于D-H参数法的二自由度并联机械手逆运动学求解

根据企业对待加工零件质量大、抓取过程缓取缓放的需求,对自主研制的二自由度并联机械手进行逆运动学求解。首先建立控制机构的简化模型,在此基础上采用D-H参数法确立连杆坐标系,通过矩阵变换求得左右两条支链的主动臂转角与机械手末端在基坐标中位置的解析表达式。最终通过MATLAB编程验证得到:模型输出转角与末端轨迹关键点处主动臂转角一致,且末端运动位置轨迹与通过模型求得轨迹吻合。与基于动、静平台间的矢量关系及机构的约束方程建立运动学模型相比,D-H参数法在机构自由度的可扩展性方面具有很明显的优势且求解方便,各关节角正负符号的确定简单准确、不易出错。     

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。     

计算机自动求解机械手间接位置的研究

一、前言 机械手间接位置的求解是机器人工程设计计算中经常遇到的一个复杂而繁琐的问题。所谓间接位置求解问题,就是已知机械手末端夹持器的运动规律,需要求解机械手各广义坐标的运动规律。当机械手的任务以夹持器运动规律的形式给出时,要对机械手进行轨迹控制(包括位置、速度和动力控制等),就必须进行间接位置的求解。     

三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法*

以三自由度Delta并联机械手为研究对象,针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求,对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行设置,建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础,在操作空间利用3-4-5次多项式运动规律建立操作空间运动特征到关节空间运动特征的映射关系。以机械手运动学正解模型为基础,在关节空间利用五次非均匀有理B样条(NURBS)运动规律建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹关键点位置及运动时间相同的条件下,对两种轨迹规划方法进行计算机仿真,对比分析机械手关节角度、角速度和角加速度等运动特征,并通过物理样机试验进行验证。结果表明关节空间内基于五次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法在减小运动过程中机械手振动和降低电动机功耗等方面优势明显。     

基于并联机构的免标定式线性控制

针对新型二自由度球面并联换挡机械手,提出一种仅对关节空间进行插补运算的免标定式线性控制方法。首先介绍了二自由度球面并联换挡机械手的组成及其所完成的运动轨迹。然后建立了该并联机构的数学模型及正反解表达式,通过分析完成换挡动作时驱动分支杆长的变化规律,提出了只对关节空间进行直线插补的线性控制方法。最后分析了主要结构参数对机械手运动精度的影响,分析结果表明该并联机构安装位置误差对运动精度影响很小,具有免标定的特性。     

并联机械手实验装置研制

研制了一种并联机械手装置,并对两台并联机械手对击小球的过程进行了研究。分析了该机械手的运动学问题,推导出其位置方程、速度方程。对机械手的运动和小球的运动建立了数学模型,并对机械手的位置、速度、角速度和运动轨迹进行仿真和试验。试验表明,该装置性能稳定、运动过程安全可靠,满足相关科研和教学使用要求。     

齿轮抓取机械手运动学建模与仿真

齿轮精整是利用数控精整冲床去除齿轮上毛刺以提高齿轮精度的一道工序,该工序需要将齿轮放置在冲床工作台的指定位置,且具有较高的定位精度。为了实现生产的自动化,提高生产效率,减少因人工疲劳所导致的危险事故,设计了一种齿轮抓取机械手来代替人工完成齿轮的放置并保证定位精度。分析了机械手各个运动构件与末端执行器在空间的位置关系,利用D-H法建立了机械手的坐标系,并在连杆坐标系简图的基础上,利用齐次坐标变换对机械手进行运动学建模。为机械手的运动规划和控制奠定基础。     

路锥自动投收机械手轨迹规划及控制系统设计

以2自由度路锥自动投收机械手为研究对象,针对其路锥自动收放作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划进行研究,并开展机械手控制系统的总体设计.结合实际工况控制需求,设计机械手结构并基于D-H参数法建立其运动模型.分析机械手轨迹需求,采用五次多项式函数插值法,对机械手运动轨迹进行规划,分别考虑机械手解耦控制和动态配合控制,对其末端运动轨迹的关键路径点进行设置.在Matlab环境中,以路锥自动投放为例,开展机械手轨迹规划仿真及分析,并对解耦控制和动态配合控制下机械手末端运动曲线进行对比分析.开展路锥自动投收机械手控制系统设计,并基于上述研究及仿真结果,实现对机械手运动过程控制.最后,基于实车测试平台及路锥自动投放试验,对机械手轨迹规划方法及实际工作效果进行验证.试验结果表明,提出的机械手运动轨迹规划方法及设计的控制系统,可以满足路锥自动收放的实际工作需求,取得较好效果.     

基于Matlab的工业机器人运动学分析与仿真

为探讨更有效的工业机器人运动学研究方法,以Stanford机械手为研究对象,分析了其结构及连杆参数,采用改进的D-H法建立了各连杆坐标系和结构的运动学方程;利用Matlab的绘图和矩阵计算能力,特别是其Robotics Toolbox模块功能,在Matlab环境下建立了该机械手的运动学模型,验证了运动学方程的正确性。研究结果表明,通过机器人模型的手动控制和轨迹规划仿真可以使机器人运动的研究过程更为直观。     

荔枝采摘机械手机构设计及运动学仿真

为促进荔枝采摘机械化,基于荔枝的生物学特性与栽培方式,对荔枝采摘机械手进行了机构设计,确定了其结构形式和自由度数目;采用D-H坐标系建立了荔枝采摘机械手运动学模型,通过反变换法和分析机械手机构及末端连杆的位姿特性求得运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础;运用Matlab软件对其进行了运动学仿真,验证了机械手连杆参数设计和轨迹规划的合理性,为荔枝采摘机械手的进一步研制提供了理论基础.     

收运车机械手执行机构多目标优化设计

收运车机械手执行机构的关键点轨迹偏差、运动平稳性是影响收运车上料过程中垃圾漂、撒、遗的关键因素。为提高关键点轨迹精度及运动平稳性,建立了收运车机械手执行机构优化设计数学模型。以各杆长及短连架杆初始角度等参数为设计变量,以关键点轨迹偏差、输出角速度标准差为优化目标,根据收运车机械手执行机构参数的约束条件,建立机构的关键点轨迹与运动平稳性优化数学模型。采用基于内点算法的优化方法进行求解,最后利用仿真试验对优化结果进行验证。结果表明,优化后收运车机械手执行机构的运动性能得到较大改善。     

柴油机连杆疲劳失效的影响因素分析

运用有限元方法与疲劳寿命预测理论,对柴油机连杆在疲劳耐久性试验条件下的三维应力分布和疲劳寿命进行了数值模拟。通过对比连杆疲劳试验与寿命预估结果,结合连杆疲劳断口的微观分析,表明残余压应力使疲劳裂纹源的位置向连杆次表层推移,对高强度连杆的疲劳寿命具有重要影响。     

基于拉线式编码器的混联搬运机器人误差检测

根据码垛任务特点,采用基于混联结构的四自由度码垛机器人设计;优化连杆参数,简化混联结构机器人的运动学求解,采用D—H法,获取机械手末端在三维空间的位置坐标的理论值;采用4个拉线式绝对编码器,2个平行布置的连杆,以及数据采集处理器,基于编码器信息,根据运动几何关系求解,获取机械手末端在三维空间位置的实际值;通过对比理论值与实际值,得到机器人的终端位置误差检测。     

连杆曲线轨迹综合的特征图谱

提出了连杆曲线轨迹综合的特征图谱。该方法通过对连杆平面上所有连杆曲线的类别和尺度特征分析,建立了连杆曲线特征图谱。其方法是,用尖点曲线、自切点曲线及凹凸分界线把连杆平面划分出若干个区域,不同区域内的连杆曲线具有各自的类别特征。而尺寸特征则使用如L、W、J、J1、J2等外形参数来描述,并用绘制等值线的方法建立连杆曲线特征图谱。特征图谱不仅有利于轨迹综合,利用它也可预知任意位置的连杆点的运动轨迹。     

磨机换衬板机械手结构设计及运动学分析

磨机换衬板机械手是更换球磨机内部衬板的重要设备,针对筒体入口直径为1.1m的球磨机,设计了磨机换衬板机械手,利用Solid Works建立了磨机换衬板机械手三维模型,采用D-H方法对机械手结构和连杆参数做出分析,构建了运动学方程。在Matlab环境下,运用Robotics Toolbox工具箱对磨机换衬板机械手建模仿真,获取机械手末端空间轨迹曲线、关节位移和速度曲线,仿真结果表明机械手能够完成预期目标,证明了磨机换衬板机械手结构设计的合理性,同时为机械手接下来的动力学、轨迹规划等研究提供了理论分析的依据。