基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计

针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上.基于MFC框架类和OpcnGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用.     

基于改进蚁群算法的六自由度机械臂轨迹规划

为了解决六自由度械臂末端轨迹的平稳性和效率的问题,针对多关节机械臂末端轨迹提出了一种基于改进蚁群算法的多关节机械臂轨迹规划。采用了关节空间轨迹方法包括B样条插值、三次多项式插值和五次多项式插值进行实验分析论证,同时根据改进的蚁群算法对机械臂的轨迹进行规划,对比位置的准确性、轨迹的连续性、加速度的变化率,确定最后的轨迹规划算法为改进的蚁群算法与多项式轨迹规划相结合效果最好。     

基于ROS的六自由度机械臂运动规划

针对传统机器人在复杂环境下的安全问题以及运动规划问题,采用开源机器人操作系统ROS搭建了机器人仿真平台,并进行运动规划。在ROS平台下,利用URDF文件完成机械臂3D建模;利用Movelt配置助手(setup assistant)配置机械臂模型并且生成启动文件。在Rviz中显示三维模型;利用Movelt完成对六自由度机械臂的运动规划,以及避障轨迹规划。结果表明,通过Rqt_plot导出机械臂运动过程中六个关节的位置关系信息,可为进一步改善和研究机械臂轨迹规划提供更加直观的方法。     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维建模与仿真

针对六自由度机器臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实体机械臂上演示成本较高的问题,设计了一套六自由度机械臂三维仿真软件.该软件以VS2008为开发平台,基于OpenGL函数库和Qt框架类,采用模块化的方法进行三维模型的创建,具有灵活性大、易于扩展的优点.结果表明,该仿真软件能够良好地仿真出机械臂的运动过程,对机械臂的研究和教学起到了促进作用.     

六自由度机械臂三维仿真软件的设计

在机械臂实体上进行正逆运算的结果往往难以分析和验证,且机械臂实体的成本比较昂贵,针对此问题,设计了一套六自由度机械臂的三维仿真软件,可以对机械臂的运动进行实时仿真。该软件以VS2008为开发平台,使用OpenGL函数库进行机械臂三维模型的创建,使用Qt界面库进行软件界面的设计,提供正逆解运算和演示。结果表明,该软件操作界面良好,能够很好地仿真出机械臂的运动过程。     

新型六自由度机械臂的运动学分析与仿真验证

针对新型机器人六自由度机械臂的构型特点,采用传统的D-H法建立机械臂的连杆坐标系和运动学方程.在此基础上对传统的逆运动学求解的解析法进行改进,对得到的多组解采用能耗最小原则进行优化得出最适合的一组解.用MTALAB/SIMULINK搭建仿真模型,验证所得结果的正确性并分析所得结果的误差,仿真结果表明针对于此种构型机械臂的逆运动学求解,该方法无误差、耗能小,为类似构型的机械臂逆运动学求解提供了思路.     

六自由度机械臂的运动学分析与Matlab仿真

本文以我公司6自由度机械臂为例,按照改进的D-H方法构建了6自由度机械臂工作运动的数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析。结合机械臂关节轴的典型几何结构,正向运动学分析通过各关节的关节角度求取末端机构的位置和姿态,逆运动学则利用代数法推导出封闭解,并给出了机械臂正逆工作方程的数学函数公式和运算求解的过程。通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox,分别运算了机械臂的正、逆工作方程,进行了仿真实验。结果表明,函数测算结果与公式推导的数值基本一致,证实了模型结构和预算方法的一致性,对同类机械臂的研究具有很大的借鉴和参考价值。     

葡萄套袋机器人机械臂运动学分析与轨迹规划仿真

本文针对葡萄套袋机器人机械臂,建立基于Denavit—Hartenberg法则的运动学模型,对机械臂的正运动学与逆运动学进行求解与分析,利用MATLABRoboticsToolbox对其结果进行仿真,验证了模型的正确性。利用RoboticsToolbox对机械臂进行了在关节空间的轨迹规划仿真分析,为葡萄套袋机器人机械臂的控制研究提供了基础。     

采用预测控制的龙门架式冗余自由度机械臂轨迹规划算法

为解决近年来工业常用的复杂结构大型机械臂的运动控制问题,本文以龙门架式机械臂为研究对象,首先结合材料力学分析,对在双臂荷载下的横梁挠度公式进行推导,进而对机械臂系统建立精确的运动学模型.为了便于后期算法设计,又在此基础上进行了降阶、线性化等模型简化工作.针对这一具有关节限位等约束条件和冗余自由度的多输入多输出高维复杂系统,提出了一种基于预测控制的轨迹规划算法.该算法根据模型中不同关节的运动范围以及定位精度等特性,划定其不同的运动优先级,通过在优化问题中对各个关节控制量设置不同的权重,来解决冗余问题.同时通过实时更新与滚动优化,很好的保证了控制的及时陛.仿真结果表明了本文所推导的挠度公式的准确性和所提出算法的有效性,不仅很好地解决了冗余问题,而且充分利用不同关节的运动特性,针对不同类型的跟踪目标值给出相适应的轨迹规划方案.     

六自由度检修机械臂监控软件设计与实现

针对蒸汽发生器检修机械臂控制系统,设计了监控软件的总体结构。完成了机械臂三维模型、操作界面、CAN通讯、轨迹规划算法和避碰检测算法的设计与实现。实际应用验证了监控软件的实用性及算法的有效性,能对机械臂进行远程控制,完成检修任务。     

快速连续反应-避障作业环境下的七自由度灵巧臂轨迹规划

人类经长期学习训练后能对高速物体 (如棒球、乒乓球等)具有快速连续反应作业的运动技能, 从深层次上揭示是由于人体在其训练过程中不断学习优选了相应手臂的动作轨迹, 并储存了丰富的经验和知识. 受人体手臂动作此行为机制启发, 本文提出一种 7-DOF灵巧臂快速连续反应-避障作业的轨迹规划方法. 该方法将灵巧臂对高速物体目标作业的轨迹规划问题转化为动作轨迹参数化优选问题, 考虑作业过程中灵巧臂的机构物理约束和障碍约束条件, 以灵巧臂目标可作业度指标构建适应度函数, 采用粒子群优化 (Particle swarm optimization, PSO)方法优选作业轨迹中的冗余参数; 在此基础上 利用灵巧臂动作轨迹参数化优选方法构建相应作业环境下的知识数据库, 实现灵巧臂对高速物体目标的快速连续反应作业. 以仿人机器人乒乓球对弈作业为例, 将该方法应用于 7-DOF灵巧臂乒乓球作业的轨迹规划中. 数值实验及实际对弈试验结果表明, 该方法不仅能使灵巧臂所规划的轨迹 满足灵巧臂机构物理约束与障碍约束条件, 同时能实现灵巧臂对乒乓球体的快速连续反应作业, 验证了该方法的有效性.     

面向水下阀门开闭的水下机械手轨迹规划仿真

为了实现水下机械手自主旋转水下阀门自动控制优化设计,研究了水下机械手的轨迹规划.水下机械手自主旋转水下阀门过程分为接近、旋转两部分.在机械手接近阀门的规划轨迹中,引入梯度投影法(GPM)优化关节角,并提出了一种新的配置GPM优化因子方案;在机械手旋转启闭阀门轨迹规划中,使用五次多项式完成关节空间轨迹优化并形成末端的圆形轨迹,结合几何法和欧拉角法求解运动学逆解;在Matlab中完成仿真,证明了GPM比加权最小范数法更好的关节角优化效果,实现较高的末端轨迹精度;验证了圆形轨迹和逆运动学理论的合理性.     

基于PSO的空间机械臂轨迹规划技术研究

研究机器人的机械臂轨迹优化问题,空间机器人系统的机械臂和基座之间存在动力学耦合,基座姿态稳定性容易受到机械臂运动的反作用干扰.为了使空间机器人系统的姿态稳定性不受的影响,提出了一种基于PSO(粒子群优化算法)的参数化5-3-5轨迹规划方法.利用PSO的优化能力找到合适的参数组合,进行关节空间轨迹规划.通过对比实验,运用动力学仿真对方法的有效性进行了验证.仿真结果表明,方法规划出的轨迹运动光滑,且按段轨迹运动机械臂对基座姿态的扰动符合预期要求,证明规划轨迹的有效性.     

线驱动模块化七自由度机器人轨迹跟踪控制

阐述了一种线驱动与常规串联驱动相结合的混合设计方法．这种设计方法融合了线驱动并联机构和模块化串联机构的优点,而且混合驱动机器人的工作空间大于完全线驱动机器人的工作空间．文章首先介绍了混合驱动机器人的机构设计,也就是机器人的肩关节采用模块化串联结构,而肘、腕关节采用线驱动结构．然后利用几何分析的方法来解机器人前向运动学问题．在分析驱动线长与关节角之间变换关系的基础上,分别利用速度法和关节角增量法来计算机器人逆向运动学解．最后,使用VC++实现混合驱动机器人对直线运动轨迹进行跟踪的仿真,从而证明了文章所描述的设计方法的正确性．     

四自由度机器人轨迹规划算法研究与实现

对四自由度机器人轨迹规划的理论方法进行了研究,主要介绍了关节空间中的三种插值时间函数：三次多项式插值、五次多项式插值和带抛物线过渡的线性插值,比较分析不同算法间的优缺点。然后以MT－R四自由度机器人为实验平台,基于MFC框架类,用VC＋＋开发一套机器人控制系统,软件实现轨迹规划算法。     

机器人操作臂跟踪动态目标的轨迹规划方法

针对机器人操作臂跟踪运动目标问题,提出一种基于遗传算法的轨迹规划方法。通过对关节加速度的增量进行编码,实现在操作臂的关节空间进行轨迹优化,得到操作臂在跟踪运动目标过程中所需要的轨迹。仿真计算的结果表明,所提出的方法是有效的。     

基于GA的时间最优机械臂轨迹规划算法

由于多项式插值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性质等特点,传统优化方法难以应用的特点,根据机械臂运动学约束,提出了关节空间基于遗传算法(GA)的3-5-3多项式插值轨迹规划算法。利用运动学约束,以最优时间为目标,针对关节型机器人在静态环境下的点到点的轨迹规划问题,利用GA算法解算多项式插值的时间。通过与基于PSO的3-5-3多项式机械臂轨迹规划运动位置、速度、加速度曲线对比,证明该方法在运行时间和运行平稳度上都有突出优点。