工业码垛机器人运动学与轨迹插值算法研究

针对码垛机器人运动控制和实际应用问题,对码垛机器人运动学与轨迹插值进行了深入的研究。首先利用码垛机器人平行四边形结构特点,建立了连杆相互之间的坐标系,进行了正运动学描述。其次利用了位姿分离法简化了运动学方程,同时使用牛顿迭代法解决了运动学反解的问题。再次,对四自由度码垛机器人进行了数据采集分析,验证了牛顿迭代法解决运动学的正确性。最后,讨论了散乱节点插值算法在机器人轨迹规划中的应用,利用该算法对机器人路径轨迹进行插值以使得机器人运动轨迹更为平滑。实验结果表明,牛顿迭代运动学算法和散乱点插值算法具有很好的鲁棒性,对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。     

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。     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

码垛机器人运动学分析与仿真

高速重载码垛机器人属有色冶金领域关键共性技术。以铝锭连铸生产线专用型层码垛机器人为研究对象,设计开发了一台4自由度关节型码垛机器人,并采用D-H法对该机器人的运动学方程进行研究分析,对机器人运动进行正运动学求解,得到了各关节变量与末端位置运动方程,并应用ADAMS软件对机器人进行运动学仿真分析。仿真结果验证了理论推导的正确性,为以后机器人的静、动态特性分析做参考。     

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人.首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析.仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础.目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中.     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

关节型码垛机器人自主避障的方法研究

码垛机器人在某种具体工作环境中,抓取位置和垛盘之间可能存在障碍物,由此给码垛作业带来了困难。为了解决码垛作业的避障问题,提出一种实现自主避障的轨迹规划方法,该方法主要包括障碍物信息分析、运动检测以及避障规划等部分。首先以一种新型码垛机器人为研究对象,采用解析几何法分析研究此码垛机器人的运动学模型并确定其工作空间,然后通过分析和检测障碍物信息设计出自主避障的方法,最后基于OpenGL仿真软件验证此方法的正确性。仿真结果表明该方法简单有效,通用性强。     

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。     

混联码垛机器人运动学分析及仿真

提出了一种能实现手部空间三维移动及一维转动的混联码垛机器人机构--4自由度码垛机器人机构.分析了该机器人运动学特性,通过参考坐标系单独求解和齐次变换法求解相结合的方式,获得了末端操作器的位置、速度、加速度正反解.并提出了结构尺寸优化方法,使该机构位置正解得到简化,运动学解耦,计算量小,便于该机器人运动控制设计、运动轨迹规划和驱动力实时控制.给出了该机构一般输入时机械手的位置、速度、加速度仿真曲线,描述了该机器人机构的运动学特性.     

码垛机器人关节结构的有限元分析及优化研究

针对大负载码垛机器人关节传动精度的问题,对四关节码垛机器人第二轴关节传动结构中起传递扭矩作用的齿轮轴进行了研究。对机器人装配过程中影响工业机器人运行精度的潜在因素进行了归纳,提出了改善齿轮轴受力情况的改进方法,降低了工业机器人在运行过程中齿轮轴与RV减速机之间产生预压力的可能性;利用SolidWorks软件建立机器人三维模型,采用ANSYS、ADAMS软件对机器人第二轴关节传动结构进行了分析;增设了轴承用于齿轮轴导向与支撑,并进行了仿真分析,对改进后的样机进行了重复定位精度测试。研究及测试结果表明:改进后的结构可改善齿轮轴的受力情况,减少因装配工艺、零部件误差等因素对机器人运行精度的影响,对关节型机器人的结构设计具有一定的借鉴意义。     

混联码垛机器人机构选型设计及最大工作空间分析

随着企业的集团化和生产能力的规模化,对码垛机器人工作能力的要求不断提高,高性能、低成本的码垛机器人将具有广阔的应用市场.针对企业的要求,设计了一种四自由度的混联码垛机器人,即能实现手部空间三维移动及一维转动的混联码垛机器人机构.对机器人的机构选型设计进行了概述,并分析了机器人的最大工作空间,建立了运动学方程,通过推导得...     

基于速度最优的码垛机器人轨迹规划算法

机器人运行轨迹直接影响其运动效率.在码垛工艺要求下,为追求最快的速度和最优的运行轨迹,提出了一种基于速度最优的机器人运行轨迹规划算法.通过设定机器人运行起始点、目标点,自动对运行轨迹进行规划并计算出所经过的中间点.仿真和实际应用结果表明,所提出的算法减少了码垛工艺下机器人的示教点,并且所规划的路径运行时间较短,提高了生...     

渐开线在高速码垛机器人轨迹圆滑过渡的应用

针对高速码垛机器人轨迹规划要求响应快和冲击小的特点,在笛卡尔坐标空间内,以往从路径角度多采用点到点的直线运动、圆弧圆滑过渡的方法。文章提出利用渐开线改进其连续轨迹圆滑过渡,运用Matlab仿真机器人的渐开线运动路径及运动规律曲线。实验结果证明采用渐开线圆滑过渡的轨迹在一定条件下能够很好地满足高速码垛机器人轨迹规划响应快和冲击小的要求。     

码垛机器人本体结构分析与性能研究

以码垛机器人本体为研究对象,通过分析其结构特点与性能参数,明确了设计的基本指标,为码垛机器人产品开发提供参考。     

机器人末端执行器姿态轨迹规划研究

研究了以四元数样条曲线作为插补曲线对机器人末端执行器姿态进行插补的相关算法,并进行了姿态轨迹规划。机器人末端姿态的表示方法一般有欧拉角、旋转矩阵等,但存在万向锁、插值困难等问题。引入四元数样条曲线,同时通过增加示教点,使四元数样条曲线适用于对机器人末端执行器姿态进行插补,并研究了基于S型的姿态轨迹规划算法,最后进行了多姿态示教点仿真实验。实验结果表明,所提出的算法规划出来的轨迹平滑,满足机器人末端姿态轨迹规划的要求。     

motoman up50机器人的轨迹规划及仿真研究

以motoman up50机器人为研究对象,在MATLAB环境下,利用Robotics Toolbox工具箱对motoman up50机器人进行了三维建模。在其正、逆运动学分析的基础上对轨迹规划的问题进行仿真研究,仿真实验结果显示采用七次多项式进行关节轨迹规划时可以得到平滑的关节角速度、角加速度曲线,保证了机器人的作业精度,对motoman up50机器人的教学及轨迹规划的研究具有重要的意义。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

车门板包边机器人六关节角运动分析

机器人包边相对于传统包边技术有较强的适应性,能够针对不同工作做出相应改变来适应工件的不同几何形状,因此具有柔性的优点,这就是决定了各关节角运动对包边机器人的重要性。对包边机器人构型进行选取后,通过对车门预包边和包边的复杂空间曲面进行分析,用NURBS曲面方程推导出滚压机构所走的包边曲面,并做出运动学分析,求出运动学正、反解,最后代入实际SAIL车门数模的空间坐标数据,用MATLAB计算并做出各关节角随时间的曲线图,做相应的分析后得出结论。