6-DOF工业机器人逆解优化及其工作空间的研究

为实现6-DOF工业机器人的精确控制,对其运动学逆解进行了分析以及工作空间予以仿真研究。据D-H法建立机器人运动学模型,得出正逆解,并提出了基于最短行程原则的运动学逆解优化方法,确保机器人系统取得合适的逆解。最后基于Matlab的数值解法对工业机器人的工作空间进行求解并进行了仿真,结果切实有效。     

基于工作空间的踝关节康复广义球面并联机器人运动学参数优化

为了解决现有踝关节康复机器人难以完全拟合人体踝关节运动的问题,在仿生学的基础上,提出了一种高匹配度的踝关节运动串联拟合模型,并研发了一款新型的三自由度广义球面并联机器人.为研究该并联机器人的拟合能力,基于螺旋理论分析了其自由度特性,建立了机构的运动学模型,并在逆运动学的基础上阐明该机器人具有部分解耦特性.根据机器人具有...     

仿生机器蟹机构设计及结构参数优化

通过对原型生物体的结构简化 ,确定了仿生机器蟹步行机构的结构框架 ,引入了变向性、灵活性的概念 ,提出了以变向角、灵活度作为评价躯体灵活性的综合指标 ,在仿真环境下测试了仿生机器蟹结构参数对其变向性、灵活性的影响 ,并据此得到了优化的仿生机器蟹结构参数     

3-RPS并联机器人工作空间分析及参数研究

针对3-RPS并联机器人的结构特点,运用Pro/E建立机构的三维模型。采用新型数值算法求得机构的运动学逆解,在此基础上借助MATLAB软件运用极限搜索法对工作空间进行了仿真。仿真结果与采用欧拉角的算法进行对比。分析了机构参数对机构工作空间的影响,求出机构参数范围内工作空间的最大体积值。     

一种三自由度仿生咀嚼机器人的建模与分析

为了解决老年人等咀嚼障碍人群的咀嚼困难问题,提出一种三自由度仿生咀嚼机器人.根据人类咀嚼特点与咀嚼方式,将咀嚼运动简化为切碎与研磨两种运动方式,设计出三自由度咀嚼机器人,并对咀嚼机器人进行运动学计算与仿真分析,验证了设计的合理性与可行性.     

四足仿生机器人足端工作空间的分析

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用。在简化的四足仿生机器人模型的基础上,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在MATLAB软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的体积大小并对几何误差进行了分析。     

Stewart衍生型并联机器人的工作空间分析

以一种新型Stewart衍生型并联机器人为研究对象,对其位置反解及工作空间进行了分析。首先,结合矢量法与旋转矩阵推导得出并联机器人位置反解的全解析表达式,并在Mathematica中构建了并联机器人虚拟样机,通过算例仿真验证了位置反解数学模型的正确性;然后,基于带杆长约束条件的全解析式位置反解,运用有限离散法,获得并联机器人在三种不同姿态下的位置工作空间和z=0 mm工作空间点云的姿态工作空间;进一步的,研究了结构参数对零姿态位置工作空间的影响趋势,总结得出适当减小并联机器人的动平台边长和增大初始杆长,能够增大位置工作空间。研究内容为Stewart衍生型并联机器人后续的奇异位形研究打下基础。     

四足仿生机器人足端工作空间的分析

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用。在简化的四足仿生机器人模型的基础上,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在MATLAB软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的体积大小并对几何误差进行了分析。     

三平移并联机构3-RRC的工作空间分析

机器人的工作空间是衡量机器人性能的重要指标之一。并联机器人的工作空间决定着并联机器人的整体尺寸。通过矢量法建立了三平移并联机器人机构3—RRC的位置正反解方程，探讨了结构参数对该并联机构工作空间的影响规律，为扩大工作空间提供了途径，且为工作空间的综合提供了依据。该并联机器人机构在工业装配机器人、力与力矩传感器、虚拟轴机床、坐标测量机等领域具有广泛的应用前景。     

一种机器人工作空间优化分析的数学方法

机器人的工作空间的大小对机器人的应用范围、工作效率以及灵活程度有着至关重要的影响。在概括串联机器人的典型结构,对串联机器人进行几何分析的基础上,介绍一种对机器人工作空间进行优化分析的数学方法。该方法通过采用几何法和解析法相结合的方式对机器人的末端工作空间进行分析。采用该方法分析一种现有机器人的末端工作空间,建立其几何模型和解析模型,基于机器人实际的关节装配关系及约束给出各个关节的运动范围,并将此运动范围作为约束条件,探讨机器人所能达到的实际工作空间。求解机器人在某种特定约束条件下所能达到的最大工作空间,并绘制了机器人最大工作空间的截面图。采用蒙特卡洛方法对求解的机器人工作空间进行验证,绘制机器人工作空间的三维云图,将三维云图的包络面与之前求解的工作空间相对比,两者基本吻合,充分验证了分析结论的正确性。     

6-RSS型并联机构的工作空间分析与参数优化

以6-RSS型并联机构为研究对象,建立解析形式的反向运动学方程,给出考虑驱动副转角范围、球副转角范围、连杆干涉等约束条件时的反解选取准则,推导出每种约束表达与机构参数间关系,特别是复合球副独特的附加约束表达.基于带约束条件的反向运动学方程,利用三维边界搜索法,绘制并联机构多个定姿态工作空间的截面图和三维实体图.最后以工作空间体积为优化目标,获得结构参数和约束条件对工作空间体积的影响关系曲线,为定量分析影响效果提供解决途径,最终利用全局搜索法得到6-RSS机构的一组最优机构参数,在机构整体尺寸基本不变情况下使工作空间增大60%,达到优化机构参数的目的.     

手术机器人的协同工作空间分析

根据随机抽样的蒙特卡洛方法,对冗余自由度的手术机器人的工作空间进行了分析,并根据分析过程编制算法程序,利用计算机辅助制图,得到手术机器人末端的工作空间仿真图形。由仿真图形可以看出,该工作空间符合设计要求。     

新型大工作空间仿生被动球面铰链构型及工作空间分析

被动球面铰链是构成机构的基本单元之一,但是,较小的工作空间制约了其在机械结构设计中的应用。以普通被动球面铰链为原型,在对其结构及工作空间进行分析的基础上,采用运动与约束单项分解、交叉匹配的方法,提出并设计完成了具有较大工作空间的双耳支架固定型被动球面铰链和球/窝换位型被动球面铰链;基于仿生设计理论,对照人体肱骨结构,提出偏置输出的设计新思想,进而,设计完成具有大工作空间的偏置输出的横向剖分球窝型被动球面铰链和偏置输出的球/窝换位型被动球面铰链;建立两空间映射的函数方程。分析发现,随着铰链输出杆偏置角的增大,铰链的工作空间随之增大,并且形状发生相应变化。所提出的新型铰链,解决了被动球面铰链因工作空间小而在工程应用中受到限制的问题,对新型被动球面铰链的研制具有理论指导意义和工程实践价值。     

3-RRR+(S-P)人形机器人仿生肩关节主参数设计及其工作空间分析

通过实验测量得到人体肩关节的运动空间。依据结构仿生原则,对比人体肱骨结构参数,将3-RRR+(S-P)人形机器人仿生肩关节的输出偏置角定为45°,并通过坐标变换得到其安全工作空间。依据空间一致性原则,对比人体肩关节的运动空间,确定仿生肩关节定平台在“人体”中的安装位姿角,使仿生肩关节相对于“人体”的安全工作空间与人体肩关节运动空间的中心位置（对称轴线）重合,从而设计完成3-RRR+(S-P)人形机器人仿生肩关节。最后,建立3-RRR+(S-P)人形机器人仿生肩关节与人体肩关节的空间映射关系。     

护理机器人运动学及其工作空间分析

根据护理机器人的工作特点和设计原则,提出两种不同的六自由度机器人构型,对两种模型建立了D-H运动学的分析方法,运用MATLAB求出正解,并代入初始值验证了正解的正确性。运用蒙特卡洛方法,借助MATLAB软件进行编程,得出两种模型工作空间/云图0,通过对比,得出一种构型的合理性,可以完成相应的动作要求,为后续工作奠定基础。     

弧焊机器人工作空间分析与仿真

根据弧焊机器人的结构特点与工作情况,通过对比现有机器人工作空间求解方法,采用蒙特卡洛方法求解多关节弧焊机器人的工作空间,且使用D-H法获得机器人的正运动学方程,运用Matlab进行工作空间仿真.     

一种新型6-PTS并联机器人工作空间分析

工作空间是评价并联机器人工作性能的重要指标.以一种由Stewart平台演绎而来的正交6-PTS并联机器人为研究对象,介绍了其机构特点.基于运动学逆解,分析了各分支间的干涉约束、运动副的转角约束和杆长约束,运用搜索法得到其不同高度截面的工作空间图以及三维定姿态工作空间图.工作空间的研究为此类并联机器人的应用与设计提供了直接依据.     

仿青蛙游动机器人动力学分析

仿青蛙游动机器人的动力学分析,是研制仿青蛙水下机器人的基础。通过对所研制的仿青蛙游动机器人机构进行简化,建立机器人系统运动学模型。在此基础上,利用拉格朗日法建立机器人系统的动力学方程,通过逆动力学分析将前期生物青蛙观测实验获取的各关节运动轨迹转化为各关节驱动力矩,最后通过对比分析分别利用MATLAB和ADAMS得到的各关节驱动力矩在一个运动周期内的变化曲线,不仅验证了动力学方程的正确性,也为后期机器人控制系统的设计提供了理论依据。