篮球投篮机器人手臂运动轨迹优化方法研究

篮球投篮机器人是对投篮动作进行规划和控制的机械装置,而手臂是机器人投篮过程中的关键部位。在投篮过程中,机器人手臂易发生非可抗振动,影响机器人投篮轨迹的参数起伏较大。提出了一种篮球投篮机器人手臂运动轨迹优化控制方法。该方法建立了篮球投篮机器人手臂的运动模型和反馈模型,获取投篮机器人在运动过程中的相关数据。以此为依据采用五次多项式插值方法,结合粒子群优化算法和迭代方法,优化控制篮球投篮机器人手臂运动轨迹。实验结果表明,所提方法能够有效优化控制机器人手臂运动轨迹,在运动过程中保持轨迹的角位移、角速度、角加速度和振动响应起伏稳定。     

篮球投篮机器人运行轨迹跟踪方法研究

由于当前已有方法未能对运动目标进行检测，导致机器人运行轨迹跟踪结果不准确。基于此，提出一种篮球投篮机器人运行轨迹跟踪方法，分析篮球投篮机器人的基本运动特性，组建全向机器人运动学模型。对篮球的投篮特性进行分析，采用改进的帧差背景建模方法对运动目标进行检测。同时通过动力性和模型，加入滑膜控制算法，利用自适应模糊控制对滑膜增益值进行在线调整，最终实现篮球投篮机器人运行轨迹跟踪。仿真实验结果表明，所提方法可获取高精度的机器人运行轨迹跟踪结果。     

基于MATLAB的篮球发球机的运动分析

根据篮球传接球的基本原理,设计一种发球机构,并对篮球飞行过程进行受力分析,建立其运动过程的数学模型,利用MATLAB仿真其过程,分析控制不同投篮训练位置接球点各参数的合理取值范围,得出其实现准确传球所需的最小速度及相应的传球角度。     

基于多目标遗传算法的水陆两栖可变形机器人结构参数设计方法

水陆两栖可变形机器人是一种兼具变形能力与两栖环境适应能力的新型移动机器人。在其机构设计中,结构参数直接影响该机器人在任务环境中的各项机动性能。针对水陆两栖可变形机器人工作环境复杂性和任务多变性,提出一种基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法,以得到该型机器人在两栖环境中的最优的综合性能。在水陆两栖可变形机器人陆地环境和水环境中运动学和动力学模型基础上,建立两栖环境中机器人的机动性能指标函数与结构参数的映射关系,并在此基础之上构建面向水陆两栖可变形机器人的结构参数设计的多目标优化问题。利用多目标遗传算法得到该多目标机构参数设计问题的Pareto最优解集,并且通过组合赋权方法确定各目标决策属性的权重,从Pareto最优解集中得到符合设计要求的水陆两栖可变形机器人的各项机构参数最优解,进而指导机器人最终结构参数设计。根据最终得到的结构参数研制出水陆两栖可变形机器人样机Amoeba-II,并在两栖环境下进行样机的各项性能试验,最终验证了基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法的有效性以及在机器人设计中的适用性。     

腿轮式机器人的运动原理及参数优化

分析了一种腿轮式机器人的运动原理，基于腿轮式机器人的运动参数对机器人的运行性能有较大影响，提出采用遗传算法进行参数优化设计。给出了遗传算法的具体寻优步骤，并得到了最优解，为机器人的机构设计和运动控制提供了理论依据。     

混合机构式机器人的动力学建模及参数优化

建立了一种混合机构式机器人的动力学模型 ,并研究了其运动学性能。基于动力学参数对其运行速度有较大的影响 ,采用改进遗传算法对动力学参数进行了优化 ,得到了动力学参数的最优解 ,为机构设计和系统控制提供了理论依据。     

2-DOF并联行程放大机构结构参数优化

为研制一种能实现快速行走、运动灵活性好的仿生四足机器人,对一种能够实现机构末端位置行程放大的2自由度并联机构进行运动性能分析与结构参数优化,并将优化结果应用到仿生四足机器人的腿部机构,研制出样机。首先,推导2自由度并联行程放大机构位置反解,建立机构的线速度雅克比矩阵,对机构的工作空间进行分析。其次,建立机构运动灵活性能评价指标,揭示主要结构参数对灵活性能指标的影响规律。然后,采用容限加权法确定一组合理的结构参数,使运动灵活性能指标达到最优。最后,根据优化的结构参数设计出仿生四足机器人腿部机构和整体的虚拟样机,并进行虚拟样机运动仿真。仿真结果表明:并联行程放大机构各驱动参数变化平稳,理论速度和仿真速度误差在±1.6×10~(-6)m/s范围内,验证仿生四足机器人腿部机构设计方案和结构参数的合理性及理论推导的正确性,为该仿生四足机器人的进一步研究奠定了基础。     

躲闪机器人同步移动转向机构运动学分析

针对现有的机器人移动机移动慢、转向能力差以及难控制的问题,设计了一种运动分级明确、结构简单的躲闪机器人同步移动转向机构,用于实现xOy平面内全方位快速移动。介绍了该机构的运动学原理以及关键参数的设计依据;利用差速原理对移动机构进行转向差速分析,得到了移动机构的运动学方程以及正逆解。同时,通过UG软件建立了该结构的三维模型,对模型进行合理简化后导入Adams软件中进行模拟分析,其结果验证了理论设计的准确性,达到了预期目的,为机器人的设计与开发提供重要参考。     

Delta并联机器人参数优化设计

参数优化是Delta并联机器人设计的主要内容。对Delta并联机器人进行运动学、动力学分析,将雅克比矩阵条件数和单轴最大输出扭矩作为机构操作性能衡量指标进行参数优化,得到机构操作性能最优的尺寸参数。     

Delta机器人的尺度综合方法研究

尺度综合是并联机器人运动学设计的最终目标.为此,本文针对Delta机器人提出了一种最优尺度综合方法.首先对机构进行运动学分析得到局部灵活度的性能评价指标,其次将局部性能评价指标综合为全域性能指标,并将尺度综合问题归结为一类参数优化问题.上述方法对这类高速轻型并联机器人以及其它并联机构的运动学设计理论有一定指导意义.     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计

机器人机构参数的设计是极其复杂的难题。研究一种平面2自由度驱动冗余并联机器人的机构设计方法,首先建立了该并联机器人机构的空间模型,在此基础上探讨了该并联机器人机构的工作空间性能指标与杆件尺寸之间的关系,并绘制了相应的性能图谱,这些图谱是该并联机器人的机构设计的重要参考依据,该方法为实现并联机器人机构设计的计算机辅助设计提供了一种简单、有效途径。     

一种平面冗余驱动并联机器人的优化设计

以一种平面2自由度冗余驱动并联机器人为研究对象,在已有文献对机构的空间模型、运动学方程、工作空间和运动学性能指标分析的基础上,提出了全域性能指标和局域性能指标的概念,讨论了各种局域性能指标之间的关系,并结合运动学性能指标,在各种性能指标综合最优的基础上进行了机构尺寸参数优化设计,优化出尺寸参数范围,并选取典型尺寸设计实际机器人机构;再利用实际机器人机构的各项全域性能指标值和局域性能指标在可达工作空间内的分布,首次提出了组装构型优化概念,在反解多的机器人机构设计中选择最佳反解组装构型.     

液压驱动煤矿救援机器人优化设计

针对矿井非结构化环境中人工搜救困难、危险性高的问题,提出了一种仿多腿动物的液压驱动轮式救援机器人。机器人由主体和轮腿机构组成,轮腿机构在摆动马达的作用下可绕固定铰点摆动,控制机器人四摆臂的摆动动作,可实现机器人的姿态调节,实现矿井复杂地形的适应性。对机器人在台阶和壕沟两种典型障碍下的通过性进行了分析,得到机器人的设计参数;在此基础上,基于GA算法对机构参数进行优化,并基于ADAMS进行了越障运动学仿真。研究表明,液压轮式救援机器人具有良好的地形适应能力,为新型煤矿救援设备提供了一种新的设计思路。     

跳跃机器人弹跳机构的设计

基于机器人力学理论与机械知识,设计了跳跃机器人弹跳机构。对这一弹跳机构的结构和工作原理进行了介绍,对相关参数进行了计算。这一弹跳机构由弹簧储能装置和中间连杆装置组成,能够实现跳跃机器人的周期性跳跃。     

Tricept机器人的尺度综合方法研究

Tricept机器人是目前商业上最为成功的并联机器人之一。提出一种Tricept机器人中三自由度并联机构的最优尺度综合方法。该方法首先导出尺度参数间的关系,其次构造一种均衡条件数全域均值及其极差间矛盾的综合操作性能指标,进而将尺度综合问题归结为一类双参数优化问题。该方法对掌握这类及其他并联机构的运动学设计理论有一定指导意义。     

码垛机器人运动学分析与仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行工作空间计算和轨迹规划。以ABB IRB660码垛机器人为例,建立D-H矩阵并对其工作空间进行仿真;然后对码垛机器人完成特定码垛任务进行轨迹规划。工作空间仿真结果表明,码垛机器人杆件参数和关节参数设计满足工作要求;对拟定的码垛任务轨迹规划结果表明,此轨迹规划达到了考虑速度、加速度等边界条件的前提下运动时间最优的目的,验证了机构设计的合理性。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,并为码垛机器人的精确控制和动力学研究奠定了基础。     

一种三平动并联机构的设计与运动学分析

针对Delta并联机器人在食品、医药、电子等轻工业上的广泛应用,对一种T型轴铰链Delta三平动并联机器人的构型设计进行了系统研究。分析了运动副在机构组合中自由度约束关系,得出了一种最小支路位移参数特性,以此遴选出3TOR并联机构所含的支路类型,综合出多组三平动并联机器人机构。经过机构演变法,设计出一种支路类型为HSOC{■}的新型T型轴铰链的Delta并联机器人机构。并基于位移参数特性,验算了其机构空间自由度。基于设计的Delta并联机器人机构,进行了运动学分析,建立了逆解位置模型、正解位置模型和速度模型。     

磁吸式柔性机构的设计

介绍了一种用于无导轨全位置多层焊自动跟踪球罐焊接机器人的磁吸式柔性机构,就其设计思想、工作原理、参数计算等要点进行了阐述。     

一种串联机器人的全局参数优化设计方法

针对串联机器人物理参数方程的非线性导致的只能对串联机器人进行局部优化的问题,提出了一种基于线性矩阵不等式的全局优化方法。该方法从串联机器人机构与控制协同设计的理念出发,通过将非线性动力学方程的求解转化为线性矩阵不等式的优化问题,以消耗能量最小的方式来分析串联机器人指定动作下的动态特性,进而从全局角度来获取质量、几何尺寸、惯量等最优物理参数。用该方法指导4自由度重载机器人样机设计,运行效果验证了该方法的有效性。     

无人加油机器人自动加油枪的设计

设计了一种用于无人加油机器人的自动加油枪,实验验证了机构的效果,确定了具体的关键参数。