基于时间最优的3R机械手轨迹规划研究

在3R关节型机械手设计过程中,通过对机械手的速度、加速度、加加速度进行约束,在三次B样条插值的基础上,以达到机械手轨迹规划最优时间为目标,利用MATLAB遗传算法工具箱对各关节每段运动轨迹进行时间最短优化,并利用MATLAB进行轨迹规划运动仿真分析。仿真结果表明:该方法具有有效性,显著提高了机械手的工作效率。     

基于IAGA的机械手时间最优轨迹规划

为了实现机械手在约束范围内以最快的速度运动,将遗传算法应用于机械手时间最优轨迹规划的研究。在遗传算法进化过程的基础上,提出了一种基于种群集散状态的改进自适应遗传算子,同时采用了优胜劣汰的选择方式,进化后期交换交叉和变异的顺序,有效地解决了简单遗传算法的两大缺陷。对PUMA560的前三铰进行了仿真试验,并与混沌优化法进行了对比分析。实验结果表明,所提出的算法可以有效地防止早熟,收敛速度更快,鲁棒性更好且拥有较强的寻优能力。     

机械手时间最优轨迹规划方法研究

提出一种基于模糊遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方案。该方案对简单遗传算法进行了改进，将模糊原理应用于遗传算法，形成了模糊遗传算法，对遗传算法中的交叉概率及变异概率进行模糊控制，提高了算法的收敛速度，有效地避免了初期收敛的发生，在进行时间最优轨迹规划时，综合考虑了机械手的运动学与动力学特性，采用罚函数方法来处理力矩约束。经仿真研究表明，该方法简单实用，适用于大范围空间的轨迹规划，克服了传统的非线性规划方法容易陷入局部极小的不足。     

SCARA机械手的轨迹规划及运动学分析

针对药品包装机(DPP-400铝塑平板泡罩机)上使用的SCARA机械手进行轨迹规划,使用运动学逆解求出目标点处各关节的变化量,采用五次多项式插值的关节空间规划法对机械手进行轨迹规划,并结合MATLAB软件的ROOT工具箱建立机械手的三维模型,通过仿真得到位移、速度和加速度3个光滑连续运动曲线;然后在ADAMS中建立1:1的虚拟样机简化模型,通过编写五次多项式驱动函数,仿真得到关节在X、Y、Z三个方向的光滑连续的受力曲线,最后综合分析运动曲线和受力曲线证明轨迹规划的函数满足使用要求。     

5-DOF机械手运动学与轨迹规划分析

针对所设计的5-DOF机械手,使用D-H参数法建立正运动学模型,并利用反变换法结合几何法得到了逆运动学的封闭解表达式。通过求解目标轨迹上路径点的逆解,利用MATLAB软件进行了逆运动学仿真,分别对两组逆解进行轨迹规划,得到相同的末端轨迹,验证了关节角逆运动学方程关系及其正确性。在此基础上,对符合关节转角范围的一组逆解进行多项式拟合,并采取分段拟合的方法,降低多项式次数并减小了误差,得到关节变量关于时间t的显示解析式,拟合结果精确,便于实现对输入舵机的实时控制。最后,利用机构测量仿真,证明了拟合解析式的准确性。     

新型装夹机械手的运动学分析与轨迹规划

三自由度机械手广泛地应用于工业领域中,随着工业生产线自动化要求的不断提高,对机械手的需求也越来越广泛.本文所涉及的可调式机械手是一种用于数控机床上的装夹机械手,通过一次装夹完成上料、加工、下料整个过程.采用动力学仿真软件Adams对机械手进行了虚拟样机建模与仿真分析,利用点驱动的方式使机器人按优化后的轨迹运动,得到机械手各关节的运动参数,为机械手的控制提供了重要依据.     

基于Adams的4R机械手生产参数仿真研究

针对4R机械手,通过三维实体建模仿真模型,利用三维软件与Adams的接口导入,建立虚拟样机,在不同的速度、轨迹、节拍下进行动力学仿真,得出关节力矩曲线,分析了动力学模型下机械手设计的可行性,为提高性能和减少研发成本提供依据.     

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。     

基于多体动力学特性的机械手时间最优轨迹规划

基于系统动力学模型,针对2点间获取具有最优工作时间负载轨迹问题进行了系统研究。考虑到机械手本身构型特点及动力学模型的完备性与通用性,以多体动力学理论为指导,建立在罗德里格公式定义的系统构件旋转矩阵和Chales定理基础上,采用拉格朗日原理构建系统动力学模型。进而采用线性迭代法(Iterative linear programming,ILP)与系统动力学方程修正相结合的方法,并以一维时间搜索法获取系统最优工作周期。最后针对一3自由度空间机械手进行工作周期优化仿真,并对仿真结果进行分析。     

基于运动学性能指标的机械手参数优化研究

针对现有的移摆型机械手,建立了其运动学模型;将多个性能指标构造成综合性能指标作为目标函数,以杆长为设计变量,并将机构参数和多个性能指标作为约束条件,建立了移摆型机器手优化模型;最终通过MATLAB对其进行求解优化,并与初值进行了对比和分析。     

一种新的机械手最优轨迹的规划算法

机械手轨迹规划的目标是其运行的快速、准确和平稳.基于这一目的,我们提出了一种新的获取机械手最优轨迹的能量最小准则:给定机械手末端轨迹的始末位置,根据其各自由度的加速度积分和最小的能量最小准则寻求满足约束的最优(平滑)轨迹.实验表明,规划的轨迹不仅平滑,而且安全(具有最优的速度、加速度轮廓).     

高速并联机械手最优时间轨迹规划及实现

以一种新型二维平动两自由度爿：联机械手为研究对象,为满足机械手高速精确平滑工作的要求。在关节空间进行了三次样条插值轨迹规划,并在考虑关节速度和加速度等约束条件下运用遗传算法对各分段轨迹时间间隔进行了优化。理论和实验结果表明,该轨迹规划方法能够满足工作要求。     

工业机械手的时间最优轨迹研究

本文以六轴工业机械手为研究对象,深入研究了三次样条函数用于关节空间下点位运动的计算方法,考虑速度约束、加速度约束、冲击约束条件下,应用遗传算法,对已规划轨迹寻求时间最优解,后续在MATLAB Robotics Toolbox中仿真运行,结果表明机器人各关节运动平稳,优化后能使机器人运行效率大大提高从而延长机器人使用寿命。     

基于ADAMS搬运机械手轨迹规划

通过Solid Works建立搬运机械手模型,导入ADAMS软件。根据末端的工作路径要求,通过点驱动的方式计算各关节角随时间的变化曲线。通过ADAMS的后处理模块将曲线转换为样条曲线,在各关节上添加驱动,观察求解的准确性,为物理样机调试提供依据。     

基于Matlab的4R搬运机械手机构参数优化设计

根据工作空间要求,以机械手的工作主截面最小和杆件长度之和最小为优化目标,建立综合优化目标函数,通过Matlab编程得到机械手的结构参数优化解,为机械手的结构设计及运动学与动力学提供基础参数,同时对所优化结果做进一步分析,为机械手的结构修改和调整提供理论依据。     

基于轨迹规划的水下机械手电液控制系统研究

水下机械手是海洋油气开采及应急作业的重要装备,针对其作业特点,建立了机械手三维结构模型,分析了其运动学正逆解,研究了其末端执行器直线运动轨迹规划方法、电液系统模型及控制方法,以此为基础提出了基于轨迹规划的水下机械手电液控制方法。在Matlab／Simulink环境下建立了电液控制系统的仿真模型。     

机械手笛卡尔空间轨迹规划研究

研究PUMA560机械手在笛卡尔空间中的轨迹规划问题。通过分析机械手轨迹运动中的启停加减速和连续轨迹过渡算法,提出在机械手末端轨迹曲线的启停段加入正弦加减速过程,同时在连续轨迹的两条曲线间运用5次多项式过渡曲线的新算法,使得机械手末端轨迹速度连续平滑和加速度连续,有利于提高机械手的运行速度和减少机械手的机械本体的振动和关节磨损。该算法运用VC++6.0和Matlab联合编程并在计算机上仿真PUMA560机械手模型轨迹运动,验证通过轨迹规划算法。     

医药灌装机械手轨迹规划的研究

针对灌装机械手运动的平稳性要求,提出了基于三次样条函数插值的轨迹规划方法。根据作业任务的要求,在笛卡尔空间中规划机械手末端的运动轨迹。选取轨迹上若干离散点,通过运动学逆解将这些离散点映射到关节空间,并利用三次样条函数对关节空间中的点进行插补,生成连续平滑的轨迹。使用MATLAB编程仿真,结果表明该方法精度高,能满足灌装要求。     

6R操作臂逆运动学分析与轨迹规划

提出一种依赖初始位形的6R串联操作臂运动学逆解模型与轨迹规划方法。以折叠状态下6R串联操作臂各关节轴线方向单位矢量和位置矢量为基础,运用旋量理论与指数积方法建立该操作臂在初始状态下的运动学模型,以解析法得到该操作臂的16组运动学逆解,通过规划末端执行器在全局坐标系下的位置和姿态运动轨迹,应用运动学逆解得到各关节的运动轨迹。仿真结果表明该操作臂运动学模型、逆解方法与轨迹规划结果正确。该方法建立的6R串联操作臂运动学模型及逆解方法具有建模简单、易于求解、便于轨迹规划等优点。