基于联合仿真的机械臂最优路径筛选

针对机械臂定位精度较高或能量损耗较少的要求,基于联合仿真方法进行了机械臂最优路径筛选的分析研究。介绍了联合仿真的方法,针对多种可行路径的问题,采用Simulink与Adams联合仿真的方式对最优路径进行筛选研究。在Simulink中建立反馈控制系统,对各种可行路径所能到达的位置进行误差比较,确定误差最小的两组路径,再对比两种路径所需力矩大小,确定最优路径。研究结果表明,基于联合仿真的方法能够较好地提高机械臂的定位精度并可降低能量损耗。     

具备启发式路径优化的机械臂路径规划算法

在机器人的路径规划问题中,相较于基于搜索的算法和基于人工势场的算法,基于采样的路径规划算法能在高维状态空间中表现出良好的实时性。基于采样的路径规划算法对空间的探索通常是完全随机的,这不利于快速搜索路径。探讨了一种更高效的路径规划算法,用于帮助机器人在有障碍环境中完成避障作业。提出的Informed RRT^*SR(Informed RRT^*with Smart Rope)算法总体分为无碰路径的搜索和路径优化这两个步骤,路径搜索过程的算法实现与Informed RRT^*算法相同。通常,Informed RRT^*搜索得到的无碰路径是蜿蜒曲折的,结合路径优化算法能够进一步对路径进行优化,从而提高路径搜索效率。Informed RRT^*SR算法在路径优化过程中使用了启发式的路径探索规则,能够有效压缩搜索空间以提高搜索效率。机械臂的路径规划仿真实验结果表明,Informed RRT^*SR算法能够在相同时间内搜索到一条更便捷的路径,搜索得到的路径距离相较于Informe...     

基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究

为提高机械臂设计效率,充分利用了虚拟仿真,搭建了机械臂的虚拟仿真系统。首先在Solidworks中建立了四关节机械臂的实体模型;然后将其导入动力学仿真软件Adams中,进行运动学及动力学仿真;最后通过Adams与Matlab的接口模块Adams/control,利用Matlab/Simulink模块搭建了机械臂的联合仿真控制系统,实现基于Matlab与Adams的机械臂的联合仿真。仿真结果表明机械臂系统具有较好的动态响应特性及较好的轨迹跟踪能力。     

基于视觉的未标定机械臂路径规划

介绍了一种新颖的、未标定机械臂在视觉引导下的寻迹控制策略。在视觉提供手爪的精确位姿条件下,利用欧拉角特性代替非线性的运动学反解计算,不仅简化了控制环节、提高了控制鲁棒性,同时也符合人类视觉操作的工作模式。为服务型机器人的应用发展指出了一个全新的研究思路。     

基于改进RRT算法的冗余机械臂路径规划研究

针对RRT算法在机械臂路径规划的过程中无方向性,在无障碍物处产生过多无用节点的问题,采用目标偏置、双向分段搜索的策略对RRT算法进行改进,提出了具有导向性的双向分段搜索的改进RRT算法并应用于七自由度冗余机械臂的路径规划上,通过Matlab进行了三维环境路径规划仿真实验,并通过ROS平台进行冗余机械臂在简单环境与狭窄环境的避障仿真实验。实验结果表明,改进的RRT算法能够有效地减少路径的节点数量与搜索时间,并提高路径规划的成功率。     

基于A~*算法的空间机械臂避障路径规划

针对空间机械臂在轨操作任务需求,提出一种基于A*算法的避障路径规划算法。根据机械臂和障碍物几何特征,对机械臂模型和障碍模型进行简化。通过研究机械臂本身所固有的几何特性,根据障碍物的位姿坐标,分析机械臂各杆件与障碍物发生碰撞的条件,进而求解空间机械臂的无碰撞自由工作空间。在此基础上,利用A*算法在空间机械臂的自由工作空间进行无碰撞路径搜索,实现了空间机械臂的避障路径规划。通过仿真试验验证了基于A*算法的空间机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性。     

基于虚拟样机的六自由度机械臂轨迹规划研究

轨迹规划研究是机械臂在工作过程中的角位移、角速度和角加速度的问题,目的是使机械臂末端平稳地完成一定的作业。本文利用MATLAB建立了六自由度机械臂虚拟样机,在虚拟样机的基础上研究轨迹规划问题。采用D-H模型对虚拟样机进行运动学分析、求解,分别用关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划两种方法进行了研究,并对比了各自的优缺点。通过仿真结果证明,建立的虚拟样机结构合理,规划方法可以提高机械臂的作业效率,为机械臂操作提高理论指导,为后续机器人更复杂的运动仿真与路径规划打下基础。     

基于改进人工势场法的双机械臂避障路径规划

针对双6自由度机械臂提出了一种基于改进人工势场法的避障路径规划算法。分析了双机械臂的协作工作空间,确认了双臂自碰撞的可能。针对静态障碍物对主机械臂进行避障运动规划,完成主机械臂路径规划后,再将主机械臂作为从机械臂运动时的动态障碍物,为从机械臂规划避障运动路径。利用新的势能函数代替传统人工势场法的势能函数,对双机械臂进行避障路径规划;由于传统人工势场法在机械臂避障路径规划中容易陷入局部极小值的缺陷,因此,增加了虚拟吸引点,避免机械臂陷入局部极小值。仿真实验表明,该方法实现简单,满足双机械臂避障的要求,能够有效地为双机械臂规划出无碰撞路径。     

基于GB_RRT算法的机械臂路径规划

针对五自由度机械臂路径规划问题,提出一种基于快速扩展随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)优化算法—GB_RRT算法。为弥补因基本RRT算法采样盲目性导致的效率低下的缺陷,GB_RRT算法采用高斯采样的方法进行启发式采样,同时结合贪婪扩展算法来提高随机树的局部扩展速度。为进一步缩短规划路径,该算法采用双向同时剪枝取最优的策略来删除不必要的采样节点。最后对机械臂进行了仿真实验和样机实验。实验结果表明,高斯采样法结合贪婪策略不仅降低了采样的盲目性,而且能够提高扩展树的扩展速度,更好地规避开障碍物;双向剪枝取最优的策略也在一定程度上缩短了规划路径的长度。     

基于改进RRT*算法的机械臂路径规划研究

针对机械臂避障的难题,采用圆柱体包络法进行碰撞检测和RRT~*的改进算法进行路径搜索,规划出一条能够避免与已知障碍物碰撞,并且路径长度和规划时间较为优化的路径。RRT~*在原有RRT(快速随机树)基础上改进了父节点选择的方式,加入代价函数保证解的渐进最优性。在RRT~*基础上引入目标引力,减少路径搜索的随机性。同时,提出自适应步长避免陷入局部最优。在MATLAB平台上进行了RRT~*、RRT-connect及改进的RRT~*搜索算法的比较研究。结果表明,改进后的RRT~*算法在规划时间上和RRT-connect相近,在规划路径的长度上和RRT~*相近,同时具备时间和路径上的优势。以某品牌型号为WY700-1的机械臂进行了实验验证,结果表明,改进后的RRT~*搜索算法具备有效性和优越性。     

冗余机械臂逆运动学分析与迷彩喷涂路径规划

文中基于改进智能算法开展冗余机械臂逆运动学分析与三维数码迷彩喷涂路径规划。首先,基于冗余机械臂的初始和极限角度获得测试数据集,同时在网络模型中添加嵌套循环,通过新的遗传算法–逆向传播（Genetic Algorithm-Back Propagation, GA-BP）神经网络模型得到各关节角的最大绝对值误差,完成逆运动学分析;其次,在上述逆运动学求解的基础上,开展迷彩喷涂路径规划,建立迷彩图案模型,并进行Harris角点检测,实现迷彩图案局部分块,利用四邻域搜索完成分块图案的局部路径规划;然后,搭建旅行商模型,改进遗传算法的种群初始化和变异方式,进而获得二维空间的最优路径;最后,结合快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Trees, RRT）算法,生成三维空间数码迷彩的喷涂路径。仿真和数码迷彩喷涂实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于MATLAB Robotics Toolbox的Dobot机械臂运动规划

为实现Dobot机械臂的运动控制,验证运动学分析准确性和运动规划的可行性,首先理论求解机械臂正逆运动学,然后基于蒙特卡洛法对机械臂进行了工作空间分析,利用Robotics Toolbox工具箱对Dobot机械臂进行运动规划仿真验证.仿真结果证明Dobot机械臂正、逆向运动学分析计算正确,运动规划合理可行.     

基于OpenGL的机械臂虚拟仿真

结合Visual C++和OpenGL,对蒸汽发生器检修机械臂进行了可视化仿真,建立了一个开放的、基础功能完整的仿真平台。首先采用调用OpenGL函数和加载3DS文件相结合的方法绘制了三维模型;其次从运动正解和反解两方面对机械臂进行了运动学分析,建立了运动学模型;最后,对机械臂工作过程的各种碰撞情况进行了分析,实现了碰撞检测算法。     

基于Simulink的二杆机械臂的运动学仿真

机械臂运动学建模是机械臂控制器设计的一个重要环节.本文研究了平面双连杆机械臂动力学建模的问题.建模简单、方便、有效,以便于进行动力学分析和控制问题的研究.同时通过MATLAB中的Simulink组件进行仿真,在此过程中可通过对仿真参数的修改对连杆机构的参数进行优化.     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

针对安川弧焊工业机器人手臂MOTOMAN-MA1400的构型特点,采用D-H法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,利用Matlab进行正逆运动学计算以及机械臂末端点的轨迹规划。为了验证正逆运动学模型的正确性,直观地观察机械臂各部分运动情况,采用Pro-E建立了机械臂的三维实体模型。将角度变量值导入模型,开发了机械臂运动仿真平台。仿真结果与理论计算一致,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真,为机械臂在矿山领域的实际应用提供了理论参考。     

基于六自由度机械臂的轨迹规划

针对机械臂运动过程中速度和加速度的运动连续性问题,基于六自由度机械臂关节空间的三次多项式轨迹规划,提出了一种过多路径点的轨迹规划的算法.为保持机械臂运动过程中各关节的速度和加速度的运动连续性,通过时间归一化方法来求解,不仅简化了求解过程,还提高了计算效率.数字仿真结果表明此方法的可行性.     

基于SolidWorks和ADMAS的六自由度机械臂联合仿真研究

基于SolidWorks和ADMAS软件建立多功能机械臂MOTOMAN-HP0020D-A00的结构模型和仿真模型,通过设置模型的关节状态和运动参数,设计拾放轨迹,实现了机械臂在虚拟空间中的任务规划.最后,在真实工作场景中搭建实验平台,设计机械臂拾放实验.实验表明:实体机器人在真实场景中能够准确地复现仿真轨迹,实现了...     

基于ROS平台的六自由度机械臂轨迹规划及仿真研究

针对机械臂轨迹规划算法复杂且运动过程中易产生冲击的问题,利用开源平台机器人操作系统ROS,提出一种在该平台下的轨迹规划方法.本课题以埃夫特六自由度(Degrees of freedom,DOF)机械臂为实验对象,在SolidWorks中建立机器人模型并对其进行正逆运动学分析;利用sw2urdf插件导出ROS识别的URD...     

六关节机械臂的轨迹规划

以六关节机械臂为研究对象,采用B样条曲线进行轨迹规划.在轨迹规划时,在给定轨迹上插值,得到中间插值点.基于逆运动学将这些中间插值点转换至关节空间,得到关节角度值,从而将笛卡尔空间的轨迹约束转换至关节空间,进而用B样条曲线拟合出各关节轨迹.应用ADAMS软件进行轨迹规划仿真,得到各关节角位移、角速度、角加速度变化曲线,进而明确后续研究目标.     

平面三自由度机械臂的轨迹规划及仿真

根据D-H坐标变换方法建立平面三自由度机械臂的齐次坐标变换矩阵,用代数方法建立逆运动学方程的数学模型;通过程实现对数学模型的求解,获得机械臂各关节的数据.通过对求解的数据进行处理导入到Adams软件中建模仿真,仿真结果验证数学建模计算数据正确,方法可靠.