PITCH－YAW－ROLL全方位关节机构运动学分析与控制

研究的ＰＩＴＣＨ—ＹＡＷ—ＲＯＬＬ全方位关节是基于双万向节传动实现俯仰、偏转、滚动三自由度的新型单关节并联机构，其回转轴线不具备正交性，因而其运动学分析与一般的串联三自由度机构不同。根据双万向节传动的特点运用矢量分析方法解决了该机构的运动学问题，得到了运动学正、逆解及速度Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，在运动控制软件和硬件研制的基础上，运用微机实现了该关节机构的全方位运动控制。本文的研究内容是进一步研究由该关节构成的仿人臂机构的理论基础。     

三自由度机械臂运动学分析与轨迹规划算法研究

为实现三自由度机械臂运动控制,采用D-H参数法建立运动学模型,运用机械臂的齐次变换矩阵,求得运动学正解;对比代数法和几何法求运动学逆解的优劣,采用一种三自由度机械臂逆运动学求解的几何法,避开多解性问题。运用Bresenham插补算法,在笛卡尔空间坐标系中对机械臂进行轨迹规划,最后通过Matlab Robotic Tool仿真分析,得到各关节的位移、速度和加速度随时间变化曲线,并验证算法的准确性。该方法可为其他多关节机器人动力学和轨迹规划等研究提供理论分析和依据。     

高集成三自由度解耦球型手腕

针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计,推导正、逆运动学方程和雅克比矩阵,分析结构解耦和运动解耦特性,建立作业空间与关节空间的运动传递关系.构建三自由度解耦球型手腕试验平台,进行侧摆、俯仰、自转试验和末端运动轨迹验证试验.研究结果表明,解耦球型手腕运动灵活、平稳,姿态角调整范围大,轨迹跟踪准确.     

基于MATLAB的PUMA机器人运动学仿真

机器人运动学是机器人学的一个重要分支，是实现机器人运动控制的基础．文中主要针对PUMA机器人操作机运动学正问题分析，以D—H坐标系理论为基础并建模，利用MATLAB工具，实现了简单的仿真，有助于对机器人关节运动角度的深入理解，并为工程人员提供一种有效的分析手段。     

基于闭环矢量法的六足机器人关节位姿研究

设计出了一种新型的三自由度缩放式的并联机构,并把该机构作为六足步行机器人的腿机构.采用闭环矢量法求解腿机构运动位置的正运动学问题,用MATLAB软件编写函数来求解腿机构的最大腿行程和最大抬跨高度/研究表明,原动件较小的位移可以获得较大的足端运动空间.     

变运动学模型下动力学模型变换定理及其在多自由度关节并联机构中的应用

本文基于拉格朗日动力学方程推导并提出了变运动学模型下动力学模型变换定理．运用该定理建立复杂机构系统动力学模型可以得到结构良好的动力学方程，该定理也正是作者在研究复杂多自由度关节并联机构动力学建模问题中得出的一般性定理．最后运用该定理讨论了Ｐｉｔｃｈ－Ｙａｗ－Ｒｏｌｌ全方位关节机构的动力学建模问题．     

平面并联机器人的运动及灵巧度分析

研究一种三自由度平面并联机器人的运动学求解,同时探讨了该机构灵巧度指标在工作空间内的分布规律、并联机器人的任务规划和控制意义,为该种平面并联机器人的进一步研究和实用化提供理论基础.     

三自由度转载机械臂运动学建模及逆运动学求解

针对三自由度转载机械臂各关节的运动特点建立连杆坐标系。采用D-H方法建立了以关节为变量的机械臂运动学模型。采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程;采用反变换法求取运动学的逆解。通过运用Matlab软件中Robotics Toolbox进行仿真实验,验证了三自由度机械臂运动学模型及逆解计算的正确性。     

含有柔顺关节的并联机器人应力分析

为了研究含有柔顺关节的并联机器人系统疲劳寿命和优化设计,基于含有柔顺关节的三自由度平面并联机器人动力学模型,推导动应力理论公式.运用MATLAB软件进行计算,并且与SolidWorks、ANSYS和ADAMS三种软件联合共同构建的仿真模型结果进行了对比.结果表明：理论计算和软件仿真所得的应力值变化趋势总体一致,两者相对误差最大值为6.71%,从而相互验证其基本正确有效.     

三自由度搬运机器人运动学分析及仿真

为实现某类MOCVD设备中衬底的自动化上下料,提出一款三自由度搬运机器人机构。通过对设计约束分析,建立了其D-H坐标系,推导出该机器人运动学正、逆解,并用Matlab进行验证。最后,在ADAMS中对所建立的机器人虚拟样机进行了搬运仿真,证明该机器人能实现衬底的自动上下料。     

气动柔性关节六足机器人腿关节提升机构设计与仿真

针对气动柔性关机六足机器人腿部关节提升高度小,越障能力差的问题,设计了一种基于平行四杆机构的腿关节提升机构。搭建了运动学实验平台,并对样机进行运动学实验研究。实验结果表明：该提升机构能够有效的将腿部关节提升高度增加19mm,使机器人越障能力扩大为原来的1.63倍,为气动柔性关节六足机器人的研究奠定了基础。     

一种机器人学习控制方法的实现

针对具有可重复工作方式的机器人，提出了一种ＰＤ迭代学习控制方法。该方法采用机器人关节角位置信号和关节角速度信号实现控制。文中给出了这种方法在三自由度机器人上的应用实例。     

三自由度并联姿态测量机构误差建模

提出了并联结构的三自由度姿态测量装置，将其连接到三自由度串联结构位置测量仪的末端可实现对被测物体六自由度位姿综合测量，通过机构分析得出了被测物体姿态的显式解。对三自由度并联姿态测量机构的测量误差进行建模，姿态角的测量误差以显式给出，测量时各位姿下的测量误差可实时显示，为机构设计参数的优化奠定了基础。     

基于雅可比矩阵分析法的多关节机器人机构设计技术研究

鉴于多关节机器人机构参数的设计是极其复杂的难题,研究出一种平面6自由多关节机器人的机构设计方法。通过分析小载荷6自由度多关节机器人机构设计的特征,提出一种从末端工作载荷任务反推各个杆件所需驱动力与功率作为选取驱动部件、设计机构依据的思路。通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,引入雅可比矩阵解决机器人逆运动学解析问题,得到多关节机器人各关节的运动速度,在速度选定基础上,计算出驱动力矩,综合考虑性价比选择出电机与减速器,根据电机与减速器的外形尺寸,从多关节机器人末端反向设计出机构外形。设计实例表明,该机器人结构具有良好的运动特性,为多关节机器人的详细结构设计提供了一种简单、有效途径。     

Delta型并联机器人运动学正解几何解法

并联机器人运动学正解的封闭解问题到目前为止没有得到全面解决，常用的解决方案是采用基于代数方程组的数值解法，该方法不足之处是推导过程复杂，实际应用过程中存在多解取舍的问题。为此运用空间几何学及矢量代数的方法建立了三自由度Delta型并联机器人的简化运动学模型，求解并联机器人运动学正解。与基于代数方程组的求解方法相比，推导过程简单、直观，回避了并联机器人运动学正解多解取舍的问题，可直接获得工作空间内满足运动连续性的合理解。     

五自由度操作臂笛卡尔空间内运动控制的实现

为实现操作臂各关节间在移动过程中抓取任务完成的准确性,设计了五自由度操作臂,采用DH法则对该操作臂进行运动学分析,建立了末端位姿信息与各关节角间的变换关系。采用轨迹插补的方法得到这两点间若干轨迹中的间断点集,根据运动学中关节角的变化量,利用最小二乘法来寻找总增量的最小解,实现操作臂末端在笛卡尔空间内跟踪所规划的轨迹。研究结果表明：为避免工作空间奇异点的存在影响运动控制过程,对各关节角度与末端位姿间关系采用最小二乘法来寻找关节角总增量的最小解,实现操作臂末端在笛卡尔空间内的轨迹跟踪,并准确地完成了空间抓取动作。     

三自由度类球面并联机构的动力学建模及分析

提出一种可应用于电子装配领域的三自由度（2R1T,R表示旋转,T表示平移）类球面并联机构. 该机构由上下2个等半径的动、定平台通过3个相同的RSR（R表示转动副,S表示球关节）支链连接而成. 在运动过程中,动平台与定平台始终关于一个中间平面对称,且动平台可绕着对称面内的任意轴线连续旋转和沿着两平台中心连线方向连续平移. 基于机构特殊的几何对称性,建立了其等效运动学模型,在此基础上运用Lagrange方法建立了机构的动力学模型,并通过具体的运动算例,利用Mathematica计算和ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,机械系统动力学自动分析）仿真验证了该动力学模型的正确性和有效性,为进一步研究机构的动态特性及系统运动控制提供理论指导.     

双臂三自由度柔性连续体机器人的运动分析及实验研究

柔性连续体机器人在手术医疗、救险勘探和农业作业等领域得到了广泛应用,为了对其进行更广泛的应用和得到此类柔性体结构运动学理论,进而进行精确的姿态控制,提出了一种双臂三自由度柔性连续体机器人,并结合常曲率变形原理,建立了柔性连续体机器人弯曲变形运动的姿态参数运动学和驱动参数运动学的理论模型,分析了双臂协调运动工作可达空间.以运动理论模型为基础,运用MATLAB对三自由度柔性连续体机器人进行了变形运动仿真,并搭建了原理样机,对双臂柔性连续体机器人运动学理论模型的末端点轨迹和姿态进行了实验,验证了理论运动模型的准确性,并分析归纳了双臂三自由度柔性连续体机器人样机实验与理论误差的影响因素,其末端轨迹和整体姿态的理论与实验误差均不超过5.9%.     

一关节型机械臂运动学分析及雅可比矩阵求解

为了研究操作臂各连杆之间的位移关系,求解了三自由度关节型机械臂的正运动学和逆运动学过程,建立了相应的运动学模型,并在此基础上求解其雅可比矩阵,建立了操作空间速度与关节空间速度之间的线性映射关系,为类似情况下的计算提供了参考．     

三自由度球面并联机器人机构的边角关系

用一种新方法解决球面并联机器人的运动学问题。首先使球面机构平面化，然后用类似于平面机构分析的方法导出一般三自由度球面并联机器人Stewart平台的位姿方程，进而导出类似于平面并联机构的输入输出速度方程。这种方法方便易学，便于实际应用。