家用机器人手臂及其运动学研究

运用机械设计和三维仿真技术,设计制作了家庭服务型机器人手臂,并在此基础上运用人工神经网络技术研究该手臂的运动学问题,为进一步的手臂行为控制及机器人服务功能开发奠定了基础。     

2自由度手臂康复机器人运动学及动力学分析

针对上肢康复训练需求,设计一种采用二连杆串联结构的2自由度手臂康复机器人。基于D-H法对机器人的正、逆运动学进行理论分析,采用Matlab/Simulink和SimMechanics工具箱分别搭建机器人的正逆运动学理论模型与机构模型进行仿真对比,分析结果验证了机器人运动学建模的正确性。结合人体工程学相关标准和手臂关节运动范围要求,建立机器人与手臂机构的联合仿真模型,确定机器人的工作空间;并完成机器人进行画圆训练的轨迹规划,为机器人运动控制奠定了基础。基于联立约束法建立机器人的动力学模型,确定了机器人各关节驱动力矩大小,为驱动电机选取和控制器参数选择提供了依据。     

排爆机器人手臂的研制及运动学分析

阐述了排爆机器人作业手臂的结构设计以及运动学分析,建立了相应的运动学模型,并在此基础上求解了机械臂的正、反运动学方程。最后为了验证结构以及运动学分析,用Matlab软件中的Robotics Toolbox对整个系统进行了仿真,结果说明该设计方法是可行的。     

机器人手臂连杆放大机构的设计与分析

结合一种机器人手臂的研制设计，简单介绍了铰链四连杆比例放大机构的工作原理，并通过对具体结构参数的分析、说明四连杆比例放大机构在机器人手臂设计中的应用。     

多自由度机器人的运动学仿真的研究

为了研究多自由度机器人的运动情况,讨论机器人的运动学问题,利用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对该机器人进行正运动,逆运动分析,以及对机器人运动轨迹规划。然后将MATLAB中机器人运动得到的数据制成spline曲线导入ADAMS进行仿真,直观的观看机器人的每一个动作。实验证明从ADAMS中得到各关节的运动速度以及加速度与MATLAB中的运动情况完全一致,从而达到了对机器人运动轨迹的观测和控制以及利用 MATLAB 和ADAMS对机器人进行联合仿真的目的,为下一步对机器人进行动力学分析提供了较好的方法。     

机器人手臂的新型弹簧平衡机构

介绍一种用于机器人手臂平衡的新型弹平衡机构的结构设计与分析方法。与过去的弹簧平衡机构形成互补，从而扩大了弹簧平衡机构的使用范围。新机构特别适用于类似美国ＰＵＭＡ型机器人大臂的平衡上。在新研制的喷浆机人主手手臂上得到了应用。     

基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂运动学研究

针对目前机器人拟人手臂的结构特点及局限,提出一种将Sarrus结构作为运动关节的新型手臂,并设计一种基于Sarrus结构的5自由度拟人手臂.为验证该优越性并研究其工作空间,同时为结构设计优化提供基础,用齐次坐标变换法对正向运动学进行分析,推导出腕部质心到基准坐标系的姿态变换矩阵,并通过数值计算,得到手腕质心的轨迹曲线.分析结果表明基于Sarrus结构的拟人手臂在具备一般机器人手臂性能的同时,还具有高度的柔性;采用这种新型关节的手臂能够克服自身连杆的限制,并且能够在结构上进一步拓展其工作空间,满足不断变化的工作和环境需求.     

机械式娱乐机器人手臂联动机构的设计与研究

针对目前娱乐机器人多自由度手臂机构设计存在成本高、发展速度缓慢等问题提出机械式手臂联动机构,即利用六杆机构实现手臂前、后、左、右同步或交错摇摆,从而完成鼓掌、欢呼的动作。将优化设计思想与Matlab相结合,利用外惩罚函数法对两次简化后的手臂异步联动进行建模优化,求解出参数并用分支定界法确定杆件参数;利用控制变量法对手臂同步联动进行参数优化,以SolidWorks、ADAMS软件为工具,建立其仿真模型,进行运动学仿真,结果显示,优化设计的六杆机构异步联动行程比系数最优、同步联动两臂相位差最小,能很好地满足机器人手臂娱乐需要。最终从六杆机构参数映射到手臂联动机构,为娱乐机器人手臂联动机构的设计和计算提供参考。     

仿蟋蟀机器人跳跃运动学研究

基于对蟋蟀的身体结构及运动的研究,提出了仿蟋蟀机器人跳跃机构的分析模型,采用D-H法,建立了机器人着地阶段的运动学方程,给出了机器人在跳跃过程中的运动姿态及躯体质心的运动轨迹表达式,建立了机器人躯体质心与关节转角间的微分运动关系及速度分析方法.结合实例对机器人进行了运动学仿真并对结果进行讨论.研究结果与生物学实测结果相近,从而证明了仿生跳跃机构模型的可行性和运动分析方法的有效性.     

模块化六自由度机器人的运动学分析

对模块化六自由度机器人进行了正运动学、逆运动学分析,并在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了机器人对象,同时进行了运动学仿真,为模块化机器人构形的设计提供了验证方法。     

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。     

基于机械臂的运动学研究与应用

传统的机械臂控制算法都需要进行运动学的正解与逆解。通过这两种方法进行直角坐标和关节坐标两者之间的转换,然后通过关节空间的轨迹规划过程给出各个关节电机的进给量,驱动其运动,完成既定的动作。然而,运动学的正逆解需要进行大量的数学运算。因此不但对硬件要求高,而且花费时间长,影响了实时性。有鉴于此,研究针对后三关节交于一点的六自由度机器人,利用旋量理论建立运动模型,成功实现六自由度机器人的运动控制。     

Dobot型机器人运动学分析与仿真

为了获得Dobot机器人的正逆解计算公式、避免解被丢失的可能性和保证角的精度,根据该型机器人的结构特点,运用D-H法建立了机器人的坐标系和运动学方程,进行了正逆运动学的分析,将双变量反正切函数应用到了逆解的表达式中。针对逆解多解和运动平稳性问题,对笛卡尔空间中利用直线插补和调用逆解公式求出的关节角序列进行了分析研究,提出了运用动态规划算法选出一组最优解序列,再利用三次B样条插值进行了连续化处理,并进行了实例验证和Matlab软件仿真。研究结果表明,利用该算法能够选出一组最优解和保证机器人运动的平稳性,为该型机器人的应用及轨迹规划与控制器的研究打下基础,所运用的算法和思想也适用于其他类型的多关节机器人。     

小型化四足机器人的运动学分析及仿真研究

为降低四足机器人的工作能耗,提高其在恶劣环境下的有效工作时间,提出了一种小型化四足机器人的设计方案。首先,说明了该四足机器人的运动方式,详细介绍了其控制系统、减速传动机构、分解传动机构、间歇分配机构和腿部机构;然后,针对该小型化四足机器人的简化模型进行了运动学分析,将运用Pro/E软件建立好的小型化四足机器人模型导入ADAMS软件中,再基于ADAMS平台进行了三维四足机器人模型的运动仿真;最后,重点分析了该四足机器人双侧腿部进行步态切换时的行走状态,总结出了其速度曲线突变的原因。研究结果表明,该小型化四足机器人可以实现稳定的运动,进而验证了机器人设计方案的可靠性。     

Delta并联机器人运动学与动力学仿真分析

本文以Delta并联机器人为研究对象,用Matlab计算出运动轨迹,运用Pro／E软件建立其样机模型,导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供参考依据.     

一种新型的串联中医推拿机械臂的运动学分析

针对中医的按、揉、滚、振4种推拿手法,进行了运动学和动力学特征的分析,基于分析结果进行了机械臂的选型,提出一种新型的混合型推拿机器人,并对该机械臂的运动学正反解进行了计算和分析。利用Pro/E对机械臂进行建模,通过Mechanism/Pro模块导入ADAMS/view模块中进行运动学仿真与分析。结果表明该机械臂能较好地模拟中医推拿师的推拿动作,且具有良好的运动特性。     

五自由度教学机器人的运动学分析及仿真

使用常规的D-H参数法对五自由度教学型机器人进行了运动学分析.在此基础上,利用MATLAB中的SimMechanics工具箱结合Simulink软件包,建立了机器人运动学仿真模型,仿真实验表明,该模型可以方便地得到机器人的运动轨迹及坐标参数,并可以直观地观察机器人的动态运动过程,有利于机器人的分析和优化设计.     

基于ADAMS的五自由度机械手运动学仿真

利用三维实体建模软件Pro/E建立五自由度机械手的实体模型,并导入多体系统动力学仿真软件ADAMS中对其进行运动学仿真分析,使机械手整个运动过程直观化并对机械手的动力学分析及控制奠定了基础.     

Delta并联机器人运动学与动力学仿真研究

以Delta并联机器人为研究对象,用三维设计软件Pro/E建立其样机模型,通过简化Delta并联机器人机构模型,用D-H矩阵法建立其运动学方程,得出正、逆解,给定动平台的运动轨迹进行轨迹规划,用Matlab软件计算出各支链的驱动臂张角,将样机模型和计算结果导入到ADAMS软件中,添加约束驱动等,进行运动学和动力学仿真分析,所得结果与理论计算结果一致,为Delta并联机器人的设计、优化和运动控制提供依据.     

混凝土泵车臂架运动学分析与工作空间仿真

基于混凝土泵车臂架系统的结构特点,对臂架结构进行模型简化,得出臂架系统自由度。将臂架模拟成机械臂,运用D-H法对臂架模型进行运动学分析,列出臂架运动数学模型,进而借助Matlab求解臂架工作空间,绘制出臂架末端参考点的工作空间点云图。分析臂架机构参数对工作空间的影响,为泵车臂架的设计研发和现场施工泵车选型提供了参考。