基于包络法六自由度工业机器人工作空间的分析

论述六自由度工业机器人工作空间的问题,利用基于分组解法的包络理论求解两次包络得理论上的工作空间包络面方程,进行混合编程仿真,将求解工作空间的Matlab仿真程序嵌入到C#控制界面中,从而在控制系统界面中得到工作空间二维视图,求出机械手的最大工作范围,为机器人示教和轨迹规划提供了理论依据.     

平面2自由度冗余驱动并联机器人的非线性同步控制研究

为改善平面二自由度冗余驱动并联机器人由于自身的多运动链以及关节间强耦合性的结构特点而造成的各支链间运动不协调的问题,基于并联机器人同步耦合误差控制技术提出一种非线性同步控制方法,并利用Lyapunov稳定性理论和La Salle不变性原理分析证明了所提出的控制方法能保证并联机器人系统的全局渐近稳定性。同时,利用MATLAB软件对并联机器人在典型的计算力矩控制和所提出的非线性同步控制下进行运动仿真,仿真结果表明,非线性同步控制能进一步减小并联机器人在运动中的位置误差,提高机器人协调运动的精度,获得更好的同步性能。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的性能分析

以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象,对该机器人机构尺寸进行量纲一化,给出反映机构几何参数变化范围的空间模型,建立机构的运动学方程,得到位置反解和速度雅可比矩阵。定义并计算机器人的全域性能指标,探讨机器人的雅可比矩阵条件数、承载能力及刚度等全域性能指标与机构杆件尺寸之间的关系,并在空间模型内绘制相应的性能图谱;根据性能图谱,总结三种性能指标在空间模型内的分布规律,分别给出每种性能指标值较好的机构尺寸范围;最后对三种性能指标较好的尺寸范围进行了综合,得到同时考虑三种性能指标优化的最佳尺寸范围。这些图谱使机器人依据运动学性能指标进行优化设计成为可能,图谱分析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。     

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。     

七自由度仿生机器人系统冗余问题研究

人体下肢的七自由度模型包括髋关节,膝关节和踝关节,但实际中下肢的运动只需要6个自由度即可,由于冗余引起的运动学干涉却没有现成的数学方法可以解决,同时又期望可穿戴机器人即外骨骼与人的交互能够同步,因而从运动学角度解决系统冗余问题。为了用数学方法描述冗余,定义一个旋转角度:由下肢大腿和小腿组成的平面绕髋关节和踝关节之间的虚拟轴的旋转角度。通过Matlab软件得到机器人的运动空间并与正常人体的运动空间进行比对,从而验证其可行性。     

平面冗余与非冗余并联机器人工作空间图谱的比较研究

并联机器人的结构参数决定其工作空间的特性。本文对并联机器人的杆件尺寸参数采用无量纲处理方法,建立了平面冗余与非冗余并联机器人的结构参数与工作空间形状的函数关系,绘制了两者基于无量纲参数的工作空间图谱,比较了两类工作空间的特点与优缺点,为并联机器人的机构设计提供了系统的参考依据。     

球面3自由度串联机器人工作空间的研究

首先研究了球面3自由度串联机器人的可达工作空间,并对之进行了分类;在讨论了空间球面四杆机构曲柄存在条件的基础上,对该机器人的灵活工作空间进行了研究;采用保角变换的理论,把该机器人可达工作空间、灵活工作空间的形状在平面上表达出来。这些结果对设计者系统地了解和掌握该机器人工作空间性能有着很重要的意义。     

基于运动可优化度的冗余自由度机器人运动学实时控制研究

为解决冗余自由度机器人的运动学实时控制问题,给出了冗余自由度机器人运动学速度级的解析解。针对机器人系统振动及多性能指标融合控制,提出了“运动可优化度”的概念,并引入了运动可优化度函数。仿真和实践结果证明了这一新的控制方案的有效性。     

基于蒙特卡洛法六自由度机械臂工作空间研究

以六自由度机械臂作为研究对象,分析了机械臂机械结构特点,利用D-H法则完成了机械臂的运动学建模。采用蒙特卡洛法求解得出机械臂的工作空间,利用MATLAB绘制了该机械臂工作空间的三维点云图,并进行了位置分析。     

平面2自由度驱动冗余并联机器人的输出速度分析

机器人的性能分析是机器人机构设计的前提和基础。以一种平面2自由度驱动冗余并联机器人为研究对象，根据该并联机器人机构的空间模型和运动学反解，探讨了该并联机器人机构的末端输出速度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机构设计的重要参考依据。     

六自由度工业机器人工作空间的研究与分析

GB/T 12642中规定了在机器人性能测试时,需要在机器人工作空间中预期应用最多的那一部分找一个最大立方体,但并没有给出确定最大立方体的具体方法步骤,而有相关研究表明,机器人最大立方体的选取对性能测试存在一定的影响.因此,如何确定满足国标要求的最大立方体是非常有必要的.提出了一种确定六轴工业机器人性能测试所用最大立方...     

基于MATLAB的七自由度机器人运动学及工作空间仿真

在充分调研国内外先进机器人构型设计的基础上,设计出一种基于UG三维建模的七自由度机器人。基于D-H矩阵理论,建立了七自由度机器人的正运动学方程。基于MATLAB软件,采用了随机抽样的数值方法。针对本体结构和运动方式特征,分析了七自由度机器人的工作空间,得到了其末端的工作空间点云图。仿真结果表明,用蒙特卡洛法分析七自由度机器人的工作空间变化平缓,无突兀现象,从而验证了结构设计的合理性,对其后期的结构及其控制系统的优化设计提供了依据。     

冗余自由度TT-VGT机器人的最优轨迹规划

应用分离矩阵法 ,对冗余度 TT- VGT机器人的逆运动学进行了研究。基于速度欧拉范数值最小 ,提出了冗余度 TT- VGT机器人轨迹规划的一种方法。并对四重四面体的变几何桁架机器人进行仿真计算 ,与伪逆法求解进行了比较 ,证明了方法的优越性。     

六自由度检修机器人工作空间仿真分析

针对核电站蒸汽发生器主管道堵板安装拆卸人工操作不便的问题,提出了一种六自由度的检修机器人构型。在分析检修机器人正逆运动学的基础上,建立检修机器人的D-H参数模型,并运用蒙特卡洛法对检修机器人的工作空间进行仿真分析,得到了机器人工作空间的三维点云图、投影图及剖面图,构建了机器人工作空间的外部三维图形及内部空间轮廓,给出了确定检修机器人工作范围的方法,对检修机器人实际操作具有重要现实意义。     

空间2自由度冗余驱动并联机构运动学性能分析

面向建筑机器人领域的高性能机械臂需求,提出了一种空间2旋转自由度的3-UPS&U冗余驱动并联机构。基于螺旋理论和修正的G-K公式对机构的整体自由度进行分析,确定了其围绕恰约束支链万向副旋转的运动特性。建立驱动参数与末端参数之间的映射关系,得到其工作空间模型。通过主驱动并联、从动约束串联的独立建模,构造了该并联机构完整的广义雅可比矩阵,进一步得到动平台末端中心点线速度与驱动关节速度之间的无量纲化雅可比矩阵,并据此建立了特定工作空间下机构的灵巧度、承载能力和刚度性能评价指标。最后结果表明,3-UPS&U冗余驱动并联机构进行较高频次上下摆动作业时,在约束支链所布置的对应转轴方向上,具有更佳的综合运动学性能,且能大大降低性能衰减的幅度。     

新型六自由度并联机器人工作空间分析

工作空间是评价并联机构工作能力的重要指标。本文主要研究一种平面连杆式六自由度并联机器人的工作空间。首先求解了其运动学逆解,在此基础上详细研究了取不同结构参数时的工作空间截面形状,运用极坐标搜索法得到其工作空间。为并联机器人的结构参数优化及轨迹规划等奠定了基础。     

基于活动标架法的2自由度机器人轨迹规划

将2自由度机器人的轨迹弧长指标视为黎曼度量,在黎曼空间内进行了机器人的轨迹规划.基于微分几何的活动标架法,求出了具有此种黎曼度量的黎曼曲面上的测地线作为机器人的最佳轨迹,并进行了计算机数值计算.该方法同样适用于其他不同指标下的机器人轨迹规划.     

基于工作空间分析的9自由度超冗余串联机械臂构型优化

提出基于工作空间分析解决超冗余串联机械臂构型选择问题的方法。首先,采用正态分布对求取机器人工作空间的蒙特卡洛法进行改进。用归一化可操作度指标分析机械臂运动的灵活性,用数值仿真的方法得到了最大可操作度值与随机关节角组合的数量之间的关系,提出求取灵活工作空间的算法。其次,基于得到的工作空间,提出一种体元化算法求取工作空间的体积,寻找到工作空间的边界部分和非边界部分,通过对边界部分的不断细化,降低了体积求取误差。然后,分析多自由度串联机械臂构型设计方法,针对9自由度超冗余串联机械臂,确定出了36种待选择的构型方案。仿真分析9自由度超冗余串联机械臂的工作空间,在待选构型中选取了一组最优构型。结果表明：改进的蒙特卡洛法生成了精确的工作空间;体积求取算法效率较高,相对误差小于1%;所选构型的工作空间指标优于已研制的构型,其中可达工作空间体积提高了26.49%,灵活工作空间体积提高了36.63%。     

六自由度3-PRPS并联机器人工作空间分析

以六自由度3-PRPS并联机器人为研究对象,根据其机构特点,对其进行运动学反解分析.在运动学反解的基础上运用搜索法得到满足各约束条件时该并联机器人在定姿态下的工作空间,并研究了并联机器人在约束条件与给定的球铰安装方式下,上、下平台的比值p对机器人工作空间的影响.