由支链构造并联机器人雅可比矩阵

为获得并联机器人雅可比矩阵,以移动平台上两点速度关系为基础,推导出一种由各支链机构雅可比矩阵构造并联机器人机构雅可比矩阵的表达式.该方法可用于并联机器人机构或混联机构雅可比矩阵的自动运算,乘法运算次数比排除了柔性杆件的Monsarrat和Gosselin推出的并联机器人机构雅可比矩阵形式少.通过平面5R并联机器人机构算例验证了该方法的正确性.     

连续三轴平行机器人的避奇异规划

针对具有连续三轴平行结构的六自由度机器人,提出一种新的回避奇异的方法。通过分析机器人雅可比矩阵的结构,对雅可比矩阵进行改造;将六维的雅可比矩阵分割成两个三维雅可比矩阵。在此基础上,确定了机器人发生奇异的条件;并利用二次规划实现了机器人的避奇异;最后,通过实验验证了该算法的适用性,并与现有的最小阻尼方差等方法进行了比较,有较大的优越性。     

新型6-PRRS并联机器人运动学和动力学研究

利用旋量理论和指数积方法求解了6-PRRS并联机构主动关节与被动关节的位置逆解。根据该并联机构的输入输出映射关系,推导出一种基于速度投影的雅可比矩阵求解方法。提出一种解决新型6-PRRS并联机器人逆动力学问题的系统方法,采用Lagrange法建立并联机器人的刚体动力学关系,应用虚功原理最终获得动力学模型。解决了6-PRSS并联机器人一系列运动学和动力学问题,这些方法具有一定的通用性,适用于类似并联机构的分析与研究。     

6-HTRT并联机器人动力学分析

等效元素集成法是复杂机构动力学分析中一种规范、高效的建模方法.用等效元素集成法建立空间机构动力学方程的关键是确定系统各运动关节及结点与广义坐标之间关系的二阶转换张量以及相应的三阶转换张量.针对并联机器人中各构件之间复杂的运动关系,基于等效元素集成法,列写出6-HTRT并联机器人动力学方程,其求解思路适合于机器人工作空间中的不同点及不同机构尺寸的该型号机器人,求解过程较为简捷、方便.     

Error correction method of 6-HTRT parallel mechanics

Errors of mechanisminclude designing, makingandusing by error origin[1,2]. We mainly analyzed error ofmaking, because other errors affect system smaller. Thecauses of making error mainly involve in next aspects.1) Quality of making and fitting;2) Abrasion…     

一种新的机械手逆运动学求解法

本文结合几何法和解析法的优点,提出了一种新的机械手逆运动学求解法。这种方法先应用几何法的直观性,确定各关节角和机械手末端姿态角的关系,再运用解析法求出各关节角,大大减少了逆矩阵相乘的次数,适合机器人的实时在线控制。     

基于柔顺控制的机器人装配技术

针对复杂接触环境下机器人柔顺装配困难的问题,提出了一种基于受力信息精准获取与改进力/位混合控制算法的柔顺装配方法.在对机器人末端力传感器进行零点补偿及负载重力补偿后,通过矩阵变换实时计算出装配接触点处机器人末端执行器的真实受力,并在力控制过程中让机器人的运动遵循双曲正切速度-力关系.实验结果表明,机器人在装配过程中并未发生明显的抖动,所提算法具有良好的柔顺装配效果.     

Study on singularity analysis with differential transform method for 3-RRUR parallel robot based on Jacobian matrix

Parallel robot is used in many different fields nowadays,but the singularity of 3-RRUR parallel robot is more complicated,so a method to analyze the singularity of the 3-RRUR parallel robot is very necessary.First,the Jacobian matrix was built based on the differential transform method through the transfer matrixes between the poles.The connection between the position parameters and singularity condition was built through the analysis of the Jacobian matrix.Second,the effect on the singularity from the position parameters was analyzed,and then the singularity condition was confirmed.The effect on the singularity condition from position parameters was displayed by the curved surface charts to provide a basic method for the designing of the parallel robot.With this method,the singularity condition could be got when the length of each link is firmed,so it can be judged that if a group of parameters are appropriate or not,and the method also provides warrant for workspace and path planning of the parallel robot.     

机构影响系数和并联机器人雅克比矩阵的研究

基于刚体运动学的原理，对机构影响系数进行了研究，用运动坐标系和拟牵连速度的概念给出了机构速度影响系数求解公式，揭示了机构影响系数的物理意义，明确地论证了机构速度影响系数只与机构瞬时位姿有关而与机构的真实速度无关的结论。并将该方法用于并联机器人的运动学研究，由此而给出了求解并联机器人的雅克比矩阵的方法。     

火控系统测试用6自由度运动模拟器研制

为了能够在实验室内对火控系统进行综合性能试验,采用液压驱动6自由度Gough-Stewart机构对载体的各种运动状态进行模拟.利用Gough-Stewart机构机械系统动力学和液压驱动系统之间的力/力矩和速度双向作用关系,将机械系统动力学模型和液压驱动系统模型相结合,建立了并联机构整体动力学模型.对运动模拟器的自由度耦合特性进行分析和实验研究.结果表明,自由度间耦合在系统固有频率范围内具有随着运动频率的提高而增强的特点.针对运动模拟器的安全保护问题,采用一种根据支腿长度直接对工作空间中的奇异区进行判别的方法,避免了使用复杂、耗时的雅克比矩阵条件数判断奇异性的方法,采用幅相控制(APC)和随机波复现技术,使正弦波和随机波的复现精度都得到了明显提高.     

三分支空间机器人的迭代运动学逆解

基于旋量理论指数积公式及空间雅可比矩阵,对三分支空间机器人逆运动学求解问题进行了研究,提出了一种通用的三分支机器人逆解迭代算法,并建立了统一的逆运动学求解模型。对于具有球腕结构的三分支机器人,给出了位姿解耦形式的简化算法。该算法较速度级控制法计算精度更高,且不依赖于机器人的构型,适合于构型不确定的模块化机器人。通过搬运物体的仿真试验,验证了算法的有效性。     

一种新的双目立体视觉伺服控制模型及实验研究

针对目前手眼视觉伺服系统模型中普遍存在深度信息估计的问题,提出了一种用于双目视觉伺服控制的模型,该模型避免了深度值的测量与估计,提高了系统的控制性能,从而解决了未知物点的深度信息估计的问题。本文应用此模型,单独考虑机器人的运动学特性,设计了机器人末端执行器进行定位控制的控制器,仿真结果验证了该模型与控制算法的有效性;进一步提出了模型使用的改进算法,使该模型更具有宽泛的实用性;并且,进行了基于MOTOMAN UP6型机器人的双目视觉伺服控制实验,实验结果验证了该模型在实际控制工程中的有效性、可行性。     

一种基于图象的无标定视觉伺服方法的研究

采用基于图象的视觉伺服方法，绕过了3D空间的重建，直接利用图象特征来控制机器人的运动、给出了一种基于图象的无标定的视觉伺服控制方法，通过动态估算图象雅可比矩阵来代替实际的雅可比矩阵，消除了工业应用中标定的繁琐和由此引起的误差，特别避免了基于位置控制方法成像过程的非线性和图象匹配等带来的视觉重建困难。     

试探性运动在无标定视觉伺服系统中的应用

针对机器人视觉导引任务中，采用基于图像无标定视觉伺服控制策略时存在的图像雅可比矩阵估计随时间推移而变坏的问题，给出了一个快速、有效的解决方案．通过使用在最需要的方向上附加的试探性运动，有效地提高了图像雅可比矩阵估计的精度和速度．所研究的这一试探性运动在视觉伺服任务中所起的作用，将在后续的焊接机器人初始焊位导引任务中采用．     

基于神经网络的复合学习方案及在机器人控制中的应用

利用基于神经网络的复合学习方案实现了机器人操作手末端执行装置的高精度轨迹跟踪.提出了通过对网络输出数据进行补偿以使网络在训练时快速收敛的方法,并推证了广义BP(误差向后传播)算法。它不需要机器人的动力学模型,仿真结果表明,该方法可适用于具有高度非线性和受各种不确定性干扰的复杂系统的控制中。     

一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

载体不加位置控制的空间机器人系统的运动学建模

在分析载体不加位置控制的空间机器人系统的特点后，根据动量守衡定律，给出了该系统速度分析的广义Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵的一种简洁算法，此算法不需要知道载体的位置，较好地解决了此类空间机器人系统的运动学问题。     

并联6-SPS机器人动力学分析

并联 6-SPS机器人是一种特殊结构形式的机器人 .通过对其动力学问题进行探讨 ,给出了并联6-SPS机器人系统的动能、惯性张量、惯性力的矩阵表达形式 ,利用动力学普遍方程建立了运动控制方程 ,得到了机构 6个液压缸的驱动力和上平台所受广义力之间的关系式 ,并进行了计算机仿真计算 ,为并联机器人的结构设计和动力控制提供了依据 .该分析方法简明、实用 ,公式形式整齐 ,便于编程计算 .     

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。     

6—SPS并联机构运动学数值分析

研究了6－SPS并联机构的运动学逆问题的数值计算和分析,详细地分析和讲座了动平台做直线轨迹运动和圆周轨迹运动时各驱动杆的运动速度、加速度、加速度的变化情况,分析结果表明,6－SPS并联机构是增速机构,其增速随动平台位置及运动方向变化;6－SPS动平台做匀速运动时,各驱动杆做变速运动;6－SPS动平台做圆周运动时,各驱动杆按三角函数规律做伸缩运动。