微创手术机器人灵活工作空间的分析与优化

以冗余八自由度微创手术机器人为研究对象,通过对手术机器人构型,采用D-H法和坐标变换相结合的方法,建立构件固连坐标系对机器人进行正运动学分析,利用蒙特卡罗法方法生成手术机器人的工作空间,满足了机器人的工作要求。以雅克比矩阵条件数的倒数为理论基础,通过MATLAB编制程序,求出微创手术机器人工作空间任意一点的灵活度,用图形仿真出工作空间任一点的灵活度分布以及灵活工作空间,为手术切口位置的布置及手术路径的规划提供了可靠数据。利用全局性能指标GCI作为优化指标,建立了优化目标函数,通过遗传算法进行优化计算,得出影响机构灵活工作空间的最优机构参数,满足了机器人灵活性的要求。     

一种新型变形移动机器人腿部机构灵活性分析

机器人的灵活性是机器人运动学中比较重要的一个性能;本文利用几何构图法和数值分析方法对一种可变形多足移动机器人腿部机构的灵活性进行了分析研究;研究证明了可变形多足移动机器人腿部机构在平面内的灵活度;并通过计算空间自由度,对可变形移动机器人腿部机构在空间内的灵活性进行了初步研究;通过解算几何关系,给出仿真结果;最后依据灵活性分析结果对腿部机构的工作性能和逆解存在状况进行了分析研究。     

面向目标空间高灵活性的协作机器人尺寸优化

为提高协作机器人在目标空间内避开实时障碍物的灵活性,提出了一种综合性优化指标并对其关键杆件进行尺寸优化。首先,对优化的协作机器人进行运动学分析,建立数学模型,求解可达工作空间;然后,以拿取任务路径为参考,选取目标空间,定义灵活性综合评价指标为优化目标,运用粒子群算法对关键尺寸参数进行优化设计;对比了优化前后机器人灵活工作点在任务空间内的分布。结果表明,优化后的机器人灵活工作点占比明显增大,验证了该优化设计方法的有效性。     

焊接机器人的工作空间灵活性分析及优化

针对焊接机器人与焊接工件相对位置安装问题,通过对机器人的工作空间灵活性进行分析.首先,运用D-H法对机器人的运动学进行建模,并通过蒙特卡罗法对机器人的工作空间进行求解;然后借助服务球的概念提出了适合该焊接件的灵活性计算方法,并求解了机器人工作空间中的灵活性;最后分析了各参数对机器人灵活性的影响,并通过遗传算法对灵活性进行优化,得到机器人工作空间中灵活性较高的位姿.该研究为机器人与焊接工件的相对安装位置提供了参考,保证了焊接的可靠性.     

三自由度并联机器人结构参数优化与仿真方法研究

研究一种三自由度平动并联机器人机构特点,在求解其运动平台工作空间达到指定范围基础上,应用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法近似得到全局务件指数,以此作为主要优化指标,获得运动灵活性和尺寸值达到最优时的结构参数。提出了一种新并联机器人运动学仿真法,用优化后所得结构参数在Envision软件上进行了仿真方法研究和验证。     

码垛机器人运动学分析

针对四自由度码垛机器人采用的四连杆机构进行结构分析,利用D-H法建立机器人运动学模型进行运动学分析,包括机器人的正运动学、逆运动学、作业空间和灵活性的分析,利用MATLAB软件进行了作业空间的仿真,并在实验室环境下对码垛样机进行了试验验证,试验结果验证了机器人作业空间和工作能力的可行性。     

三自由度解耦液压自伺服关节运动特性分析

针对机器人关节中普遍存在的运动耦合、运动不够平稳、输出力矩小等问题,设计了一种径向配油的单叶片转角自伺服液压摆动缸,将其作为液压机器人关节的驱动机构,该液压摆动缸具有运动平稳、输出力矩大的优点,且其降低了液压机器人关节尺寸。通过ADAMS对三自由度解耦液压自伺服关节进行运动解耦性分析验证,然后利用MATLAB/Simulink仿真记录三自由度液压自伺服关节末端所能到达的空间轨迹,最终绘制出该三自由度液压关节的工作空间。仿真结果表明,该三自由度液压自伺服关节具有运动平稳、输出力矩大、运动解耦、工作空间大的特点。     

基于MATLAB的焊接机器人工作空间及轨迹规划仿真

以六自由度关节式机器人为研究对象,基于D—H坐标系理论讨论机器人的运动学问题,提出采用随机抽样生成机器人关节变量的蒙特卡洛法对机器人的工作空间进行仿真计算,利用MATLAB机器人工具箱Robotics Toolbox对机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划进行仿真分析。仿真结果表明,机器人工作空间求解正确,机器人轨迹规划可靠,能够高效地到达预定位姿,仿真生成的数据文件为机器人的离线编程和复杂空间轨迹规划的研究提供了重要的数据支持。     

6轴工业机器人工作空间快速求解

由于机器人设计过程中需要反复计算机器人工作空间,提升工作空间的计算效率与精度具有重要意义。本文针对传统方法求解工作空间精度不高、速度慢的问题,提出了改进方法。用传统方法生成种子空间并离散为多个子空间,利用正态分布拓展工作空间点数量不足的子空间,并根据拓展后工作空间点的位置调整正态分布参数,得到可达工作空间。进一步,利用可操作度值评估机器人的灵活性,从可达工作空间筛选出灵活种子空间,利用可调参数的正态分布拓展灵活种子空间边界,得到灵活工作空间。以6轴机器人为对象,对本文方法进行仿真分析。结果表明,本文方法在保证求解精度的前提下可极大的提升求解效率,为后续的机器人优化设计提供了便利。     

五自由度教学机器人运动学及工作空间分析

以一种教学五自由度机器人为研究对象,对其进行了运动学分析和工作空间仿真。采用D-H方法推算出运动学方程的变换矩阵,得到运动学正解及利用反变换法获得运动学逆解;根据矢量积方法给出了机器人的速度雅可比矩阵。最后利用包络法分组解法求解了该机器人实际工作空间曲面,为该教学机器人的结构优化、动力学分析和运动控制提供了依据。