基于ADAMS和MATLAB的双足机器人运动轨迹规划和控制的联合仿真

相比ADAMS仿真的不稳定性,利用ADAMS和MATLAB联合仿真对双足机器人运动轨迹规划和控制设计的可靠性及高效性进行了研究。首先绘制双足机器人三维参数模型进行逆运动学分析,验证其合理性后导入ADAMS中添加约束,进行动力学仿真。基于此,在MATLAB中使用多项式插值法完成模型的步态规划。最后利用Simulink试验台建立控制系统的框图,由ADAMS输入关节角之后控制台输出关节的驱动力矩,完成双足机器人ADAMS和MATLAB的联合仿真。仿真结果显示,联合仿真相较于ADAMS仿真的波动性所获得的数据更加稳定,此法高效可行,可作为下一步设计双足机器人的控制系统电机选型的重要理论依据。     

Piecewise constant strain kinematic model of externally loaded concentric tube robots

This paper presents a piecewise constant strain kinematic model for concentric tube robots (CTR) in externally loaded conditions. It discretizes the pre-curved tubes comprising the robot into a finite number of pieces and involves external effects as a set of wrench vectors exerted along the robot backbone. Constant strain lets us describe the pieces with helices in which shear deformation and elongation are neglected. The resulting piecewise helix is the simplest curve that can catch the torsion of tubes that play a crucial role in kinematic behavior. This approximation transforms the conventional boundary value problem (BVP) of CTRs models into a set of nonlinear equations that drastically decreases the model resolution time. The present method uses a Lyapunov function and torsional Jacobian to ensure the distal torsion constraint consistently and, as a result, the solution’s convergence. The paper’s primary purpose is to present a fast, numerically stable, and relatively accurate kinematic model not reliant on measurement data. Experimental results on a two-tube prototype and provided for different tip loading conditions reveal maintaining a balance between adequate accuracy and reasonable running time, about 7 ms for five pieces per section, for real-time applications in the presence of external load.     

码垛机器人运动学分析及关节空间轨迹规划研究

以IRB-460工业机器人为研究对象,针对其运动学建模及在笛卡尔空间和关节空间下的轨迹规划方法展开研究并进行对比。对机器人本体进行了机器人运动学分析,利用多项式轨迹插值算法进行了关键点间的轨迹规划,完成了重叠型码垛的作业流程。利用Robotics Toolbox完成了轨迹规划算法仿真,并进行了结果分析。仿真结果表明在关节空间下进行轨迹插补所得的路径点更为优化,所得的轨迹更为满足作业任务,具备合理性。     

基于改进人工蜂群算法的冗余机器臂逆解研究

针对具有移动关节的7自由度机械臂逆运动学求解困难的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法的逆运动学求解方法。首先根据冗余机械臂的物理结构简化出几何模型,利用D-H法建立运动学模型,由坐标系变换得到正运动学的解。由于该冗余机械臂不满足Pieper准则,难以用传统方法求得封闭解;因此采用改进人工蜂群智能算法,利用位置误差与姿态误差的标准差作为目标函数,求取逆运动学的最优解,并利用Matlab编程进行仿真验证,仿真结果表明该方法准确有效,为具有移动关节的冗余机械臂逆运动学的求解提供了一种新的途径。     

铰接式装载机转向运动学动力学仿真与试验研究

对铰接式装载机转向运动学动力学进行了理论分析，应用MATLAB进行仿真，推导了转向油缸活塞位移以及转向力臂与折腰角的对应关系，分析了原地转向阻力矩的变化规律和主要影响因素，并在ZL40A型装载机上进行试验，验证了理论分析与仿真结果的正确性。     

并联式自动加注机器人运动学标定

为解决并联式自动加注机器人在高精度运动学逆解建模的问题,以并联式自动加注机器人为对象,对其 运动学标定进行研究。采用矢量微分法建立位姿误差模型,对各误差源对动平台末端位姿的影响规律进行分析,寻 找合适的标定位置,并以位姿均方根误差最小为目标函数,使用粒子群算法对神经网络结构进行优化,最后通过仿 真试验对其进行验证。仿真结果表明：该方法能有效提高并联式自动加注机器人的精度,为后续实验应用提供了理 论依据。     

基于仿生水母机器人的机械臂设计与仿真分析

为满足海洋探索及水下侦察的任务需求,设计一种多自由度仿生水母机器人。在Matlab 分析软件中利用 Robotic Toolbox 建立水母机械臂模型,进行运动仿真,分析其运动学和动力学,得出角速度、角加速度等曲线。依 据反推出的力矩曲线,对导入到Adams 中的3 维模型进行驱动仿真,采用Jtraj 函数对四自由度仿生水母机器人的机 械臂进行5 次多项式轨迹规划,并构建一个简单的BP 神经网络控制算法。仿真结果表明：各运动曲线连续、平缓 无突变,可满足实际需求。     

6 SPS并联机构的运动学仿真与分析

位置正解求解是6-SPS并联机构运动学计算的难点,为方便确定位置正解,在ADAMS环境中为6-SPS并联机构的动平台添加一个初始多自由度驱动,进行运动学仿真。得出仿真位置逆解,并在MATLAB环境中求得理论位置逆解,验证了仿真位置逆解的正确性。将仿真位置逆解作为输入参数驱动此并联机构,得到其位置正解,结果表明:位置正解与初始多自由度驱动的值吻合,说明所得位置正解正确。表明运用上述方法可简单方便地计算出6-SPS并联机构所需的正解,可为此类机构位置正解的求解与控制提供参考。     

机构运动形式对圆柱面表面形貌影响的实验研究

目的在自行研制的双平面方式圆柱外圆加工设备上,分析不同运动形式对圆柱面表面形貌的影响,以提高其工作性能,延长其工作寿命。方法在上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈的转速大小恒定的条件下,对不同的运动形式进行研究,观察加工前后圆柱面的宏观形貌和微观形貌,并进行比较。结果当上研磨盘、下研磨盘、偏心轮和外齿圈同时转动时,加工后的圆柱面宏观形貌没有明显的划痕和加工纹路,表面形貌最好,表面粗糙度为0.124μm;当偏心轮和外齿圈转动,其他不转动时,加工后的圆柱面存在最明显的条纹状加工纹路和划痕,表面形貌最差,表面粗糙度为0.171μm。结论在运动形式和转速组合的设计时,应使加工轨迹均匀分布,尽量增加圆柱面圆周方向的材料去除,减少圆柱面轴线方向的材料去除,选择合理的比例有助于改善圆柱面的表面质量。     

柔性气动连续体机器人关节结构设计与运动学分析

基于气动人工肌肉和缆绳组合驱动,提出了一种三自由柔性气动连续体机器人关节,该关节具有结构紧凑、柔顺性高、控制简单等特点。通过分析该机器人关节结构特性,采用修正的D-H法,建立了其正反解运动学模型,求解了其位置运动学解和速度运动学解,通过仿真验证了关节结构的合理性和运动学方程的正确性。