空间一般6R机械手的位置反解的新算法

使用D-H方法建立一般6R机械手的齐次坐标矩阵方程,引入酉矩阵将矩阵方程中关节角的三角函数转化成复指数函数,在复数域内找到10个形式相同的方程式。通过分离方程组中多项式的系数,构造一个16×16实数矩阵,计算矩阵的特征值和特征向量求出机械手的位置反解,并将该算法用C++来实现。     

一般6R机器人的位置反解与运动仿真

在建立D—H矩阵空间位移封闭方程的基础上，结合理论分析找出10个运动学方程，通过结式消元得到没有增根也无漏根的一元十六次方程。反解结果在机器人的运动仿真中加以验证，为进一步应用创造了条件。仿真过程采用OpenGL进行三维实体造型，通过文件传输及数据交互实时显示机器人的运动情况，使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的位姿，为进一步进行轨迹规划和误差补偿的研究与验证等问题提供了良好的平台。程序中采用尺寸链驱动，使机器人的结构尺寸可变，从而使其应用范围进一步扩大，尤其适用于模块化机器人。     

一种特殊6R机器人的位置反解

在实时控制中，6R机器人的位置反解具有非常重要的理论和实际意义。构造了一种特殊的6R串联机器人机构，结合了代数消元和结式消元法，得出了6组方程，求出了对应的全部8组符号解。     

基于切断点自由度解耦的手腕偏置型6R机器人位置反解

手腕偏置型6R机器人的位置反解没有封闭解.将机器人的偏置型手腕分为侧端偏置、上端偏置和前端偏置.针对手腕前端偏置型6R机器人位置反解问题,利用机器人几何结构特征,将机构运动链在关节坐标系原点或相邻坐标系轴线交点处切断为两部分,使两条子运动链在切断点处运动自由度的某个分量上的耦合度最小,从而便于导出关节变量之间的关系.将含6个未知数的高维方程组转化为仅含1个未知数的非线性方程,通过一维迭代搜索获得机器人位置反解的数值解.     

六自由度机械手的运动学分析

对六自由度机械手建模,利用D-H法建立运动学正模型,并在Paul等人提出的代数法求机械手反解的基础上进行了改进,根据机器人的结构特点提出了一种基于空间几何反解的方法,大大简化了计算过程,实验和仿真结果表明该方法正确可行。     

一种六自由度机械手的运动学分析

讨论了一种六自由度排爆机械手运动学问题,利用D-H坐标变换方法来建立了机械手的运动学数学模型和目标矩阵,利用MATLAB强大的符号运算功能,对方程进行求解,得出正逆运动学的解。通过正运动学的解,可以得出了解机械手各关节在执行任务时的运动轨迹;而逆运动学的解则可以求出机械手要到达某一位姿机械手各关节的扭角。运动学分析也为今后实现机械手的自动控制提供了设计参数。     

6自由度关节机器人运动学反解的共形几何代数方法

机器人运动学模型的建立普遍利用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法和旋量法,但是D-H参数法的几何意义不够明确,旋量法则有低自由度、关节轴线相交于1点的结构限制。针对6自由度关节机器人反解问题提出一种利用共形几何代数求解的新方法。首先以旋转关节轴线和旋转平面为基础建立无坐标系机器人模型,并定义肩部、肘部和腕部3种机器人结构设计形式。然后在上述模型和机器人结构下利用已知共形点建立直线、平面、圆周和球体等共形几何对象,通过几何对象的约束关系进行简单的代数运算完成各关节轴的旋转角计算。另外,该方法在进一步简化代数运算的基础上,利用2直线对象和旋转平面法矢量的约束关系唯一确定旋转角,从而完成运动学反解计算。最后,以常用的人机协作的UNIVERSAL ROBOT UR5 6自由度关节机器人为例,利用该算法进行运动学反解的验证,计算结果表明该算法的正确性。     

六自由度串联机械手运动学逆解研究

根据一种小型六自由度串联机械手的结构,建立机械手的连杆坐标系,采用分离变量的方法求得机械手的运动学逆解,并利用MATLAB编写的逆解求解程序,通过实例验证了机械手运动学逆解的正确性。     

基于四自由度的铝锭堆垛机械手的结构设计与运动学分析

针对传统的铝锭堆垛作业方式存在的问题,研制了一种具有搬运与堆垛功能的机械手。根据堆垛作业的需要,建立了四自由度铝锭堆垛机械手的运动系统,给出了其结构设计方案,采用D-H方法建立了机械手的运动学方程,并讨论了该机械手的运动学问题,为机械手的动力学分析、控制及轨迹规划的研究提供了可靠的依据。     

3-RPS控制位置用并联机器人机构的位置反解

系统研究了３－ＲＰＳ控制位置用并联机器人机构的位置反解问题。文中首先揭示了３－ＲＰＳ控制位置用并联机器人机构位置反解方程组解的分组特点,然后应用文［１］提出的用连续法求解多项式方程组时构造初始方程组的一条新原则,给出了该机构位置反解的高效算法。对于给定的输出,３－ＲＰＳ控制位置用并联机器人机构位置反解的数目为６４（对于一般形式）、３２（当机构有且仅有一个最简ＲＰＳ支路时）、１６（当机构有且仅有两个最简ＲＰＳ支路时）、８（当机构各个支路均为最简ＲＰＳ支路时）,这些位置反解可分别通过跟踪６４、３２、１６和８条同伦路径得到。     

RBF networks-based inverse kinematics of 6R manipulator

From the point of view of set theory and mathematics, the relation between the forward kinematics (FK) and the inverse kinematics (IK) can be regarded as a nonlinear mapping between the joint space and the operation space of the robot manipulator. Considering the powerful ability of the artificial neural networks (ANN) to process nonlinear mapping relations, the IK problem can be transformed into the problem of training the weights of ANN. In this work, the solution of the IK of the MOTOMAN manipulator is implemented by using ANN. Because of its local approach ability, the radial basis function (RBF) networks of six inputs and one output are designed. The method avoids the traditional complicated deriving equations procedure and programming. Examples are given to illustrate that RBF networks not only have better computation precision than back propagation (BP) networks but also converge faster than BP networks.     

假肢用机械手的机构设计与运动学分析

介绍了一种灵巧机械手的设计和控制,这种机械手可以作为多功能的上肢假肢。此机械手包含了“手”和腕的设计。它的手部可以完成4种抓取模式（握、捏、侧握、侧捏）,腕部可以屈曲和旋转。在动作上可以实现腕屈、腕伸、旋前、旋后、握持、张开,以及拇指从一侧开始的侧握和侧张开等8种动作。所有的这些动作仅由4个电机来控制。在尺寸优化的基础上,建立了基于前臂基座食指的运动学模型,并求出了食指运动学的正解逆解。从而为进一步研究机械手的轨迹规划和控制问题,提供了理论依据。     

基于D-H变换矩阵的Stewart型并联机床位姿方程及运动学反解

以D-H变换矩阵为建模工具,建立了包含铰链结构、支链类型、铰座安装住姿、杆件结构尺寸和运动参数等各类几何特征信息的6自由度并联机床的通用位姿方程,并进行了运动学反解.得到了以显式表达的主、从动关节运动参量计算公式.     

3支链6自由度并联机构位置分析

提出一种新型的3支链6自由度并联机构，并对其进行位置正解和反解分析。首先利用三角平台型并联机构的位置正解方法，分析该机构的位置正解，得到位置正解的封闭方程，其次用解析法对机构进行位置反解分析，得到封闭的位置反解方程，并给出数值实例，绘制了机构的工作空间形状。     

基于逆向工程的孔浮动位置度公差建模和配准

在应用逆向工程技术对零件孔浮动位置度误差的检测中,提出一种孔位置度公差边界模板与被测孔的配准算法。根据位置度公差的平面浮动特点,将被测孔与孔公差边界模板向基准平面投影,建立被测孔的平面影响区域、区域中心以及边界模板中各孔中心线在基准平面的投影。定义了模板孔投影中心到被测孔影响区域中心的距离测度和相应的权重系数。结合对应点的加权利弗博格—马夸特迭代计算,实现了孔位置度公差边界模板与被测孔的合理配准。通过实例验证了算法的可行性和有效性。     

Precise semi-analytical inverse kinematic solution for 7-DOF offset manipulator with arm angle optimization

Frontiers of Mechanical Engineering - Seven-degree-of-freedom redundant manipulators with link offset have many advantages, including obvious geometric significance and suitability for...     

Design and nonlinear analysis of a 6-DOF compliant parallel manipulator with spatial beam flexure hinges

In this paper, a compliant parallel manipulator with six compliant limbs is proposed for micro positioning applications. The load–displacement model of a single compliant limb is established using a nonlinear closed-form spatial beam model. The inverse solution to the compliant parallel manipulator is then implicitly derived by applying load equilibrium to the moving platform. Finally, the compliant model of the limb and the implicit inverse kinematic solution of the manipulator are fully tested by FEA. Discrepancies between results of the presented models and the FEA are analyzed within planned workspaces. The validations demonstrate that accuracies of the proposed models are acceptable and can be improved by shrinking the planned workspace.     

基于单开链单元的2T-2R并联机构位置正解

给出了一种2T-2R空间并联机构正运动学位置分析的新方法——序单开链法。该方法基于并联机构序单开链结构组成及耦合度算法原理，将机构分解为若干个有序单开链单元，又进一步划分为各基本运动链，计算出各基本运动链的耦合度。根据有序单开链单元之间的约束关系建立与机构拓扑结构相统一的机构位置分析数学模型，无需技巧性降维即可得到维数最少且恰等于机构耦合度的位置正解方程。通过一维搜索得到该机构位置正解的全部实数解。序单开链方法分析过程简明、物理意义明晰，且具有通用性。     

6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手动力学研究与仿真

针对6自由度轮式悬架柔性单杆移动机械手(平面)动力学问题进行了系统研究。该轮式悬架柔性单杆移动机械手由2自由度线弹性-阻尼悬架系统的移动载体和4自由度柔性机械手所组成,并假定移动载体以恒速通过不规则路面(路面以正弦函数描述)。综合利用拉格朗日原理和牛顿-欧拉方程,并采用浮动坐标法,以矩阵、矢量简洁的形式构建了该轮式悬架柔性单杆移动机械手系统的完整动力学模型。该动力学模型综合考虑了机械手的弹性变形(率)和悬架对整体系统动力学的耦合影响,最后采用数值的方法给出了该动力学模型正解的仿真结果。通过与刚体模型(假定弹性变量为0)仿真结果比较,证实了该柔体系统存在动力学耦合现象。