上海Ⅱ号工业机器人动力学建模及关节力矩特性仿真

本文用Ｌａｇｒａｎｇｅ—Ｅｕｌｅｒ方法建立了上海Ⅱ号工业机器人动力学模型，对机器人在关节坐标空间内作轨迹规划运动时的各关节力矩特性进行了仿真，。绘制出了各关节力矩变化曲线，为机器人的动态特性分析和机器人控制提供了可靠的依据。本文的动力学计算和仿真均在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上用Ｃ语言实现。     

基于ADAMS的六自由度关节型搬运机器人运动学仿真分析

运用D—H方法建立机器人运动学方程,分析正、逆运动学问题的解法。详细介绍了在ADAMS中建立机器人几何模型的过程,并对其在一个搬运周期内的运动过程进行了运动学的仿真,求出了各关节逆运动学解并分析了各运动关节的位移特性曲线。仿真结果分析表明,各关节运动易于实时控制,精度满足要求。     

一种3R1P机器人的关节驱动方程及其运动状态研究

机器人位姿研究是提高机器人运行可靠性的重要途径。为研究机器人关节驱动方程与运动曲线及状态的关系,建立了3R1P机器人的数学模型,设定了各运动关节的驱动参数方程,通过点对点运动控制,得到了机器人的最终运动曲线和相关参数。研究结果指出了机器人运行的各个不稳定阶段。并且指出,运动副确定后,驱动曲线影响机器人运动状态,机器人末端执行器的速度、加速度变化是各运动副运动状态的叠加。与4-5-6-7曲线和3-4-5曲线方程相比,3次曲线更有利于降低机器人的疲劳损伤。     

机器人动力学参数辨识方法的研究

在不解体情况下,采用ＣＡＤ方法计算各动力学参数值,基于多体系统动力学模型及ＰＵＭＡ机器人单关节运动试验结果修正相应动力学参数,并考虑各关节摩擦与阻尼特性。通过ＰＵＭＡ机器人各臂联动试验验证辨识参数的正确性。     

前列腺针刺机器人的动力学建模与仿真研究

针对六自由度前列腺针刺机器人动力学问题,以设计加工的一款新型串联前列腺针刺机器人为对象,对前列腺针刺手术机器人的穿刺过程进行了研究。首次采用了RCM调姿和针刺单位作动的定义,在把单位作动等效成挠动的情况下,建立了机器人等效动力学模型;用拉格朗日方法求得了机器人动力学方程,并利用ADAMS和Matlab软件进行了动力学仿真分析与方程验证,得到了针尖点的运动曲线和各关节的动力学特性曲线。研究结果表明:机器人各关节动力学方程解析曲线与仿真曲线相关系数分别对应为0.4、0.75、0.50、0.74和0.74,吻合程度良好;并以此为基础,对机器人的动力元件进行了选型与校核。     

一种结合动力学分析的机器人离线编程技术研究

在ADAMS平台上对HP6机器人进行虚拟环境下按给定轨迹曲线的运动仿真,从获取的各关节转角和力矩数据中分析找出其力矩超限点,在不改变机器人手部位姿和轨迹曲线的条件下,通过人工调整相应关节的转角,降低关节负载,修正由离线编程系统生成的同一任务机器人程序的相应代码,实现了使机器人在保持各关节力矩值处于安全水平下的轨迹规划和离线编程,并给出了应用实例。     

PUMA560机器人运动仿真研究

本文介绍了一个基于微机的交互式机器人的运动轨迹规划仿真系统，该系统能对ＰＵＭＡ５６０机器人进行运动学及迹规划的仿真分析，并能显示该机器人各关节的运动特性曲线，本文介绍了所采用的数学模型，该仿真系统的结构，并给出了计算程序框图。     

仿生四爪式爬管机器人的运动学分析与仿真

设计了一种具有较强的越障性能和负载能力的仿生四爪式爬管机器人,分析了机器人的构型与步态;采用D-H参数法建立了各连杆坐标系,并对各关节的正逆运动学方程进行求解;利用Matlab中Robotics Toolbox模块,建立了机器人在上部躯干两侧手爪处于夹紧状态时的运动学模型,求解得到各关节角度、速度及加速度与时间的关系曲线;将机器人在robotic中的关节运动所得到的数据拟合成Spline曲线,并导入ADAMS中进行机器人整体虚拟样机仿真;仿真实验表明机器人能够顺利进行尺蠖式爬升运动,验证了结构的合理性和运动学方程求解的正确性。     

关节一体化机器人运动控制与B样条曲线

针对关节一体化机器人在高速复杂运动下需要能够运动行走、保持手臂平滑。首先利用MDH法建立了转换坐标系,得到了各关节连杆的相对关系。其次,针对关节一体化机器人空机械手的特点,在分析了非均匀B样条曲线后,将非均匀B样条曲线应用到机器人机械手的轨迹规划中去。最后将运动学算法和非均匀B样条曲线进行了实验,通过仿真实验可以看到这种方法可以解决机器人准确经过多个中间插补位姿的难题。实验结果表明,运动学算法和非均匀B样条曲线算法具有很好的鲁棒性对于机器人的精确运动控制有着重要的意义。     

重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计

关节型重载搬运机器人各运动关节动态性能和能量耗散水平直接影响机器人以及运动规划的可达性。以ABB公司生产的IRB460型重载搬运机器人为研究对象,针对其机械本体结构特性,建立重载搬运机器人三维模型。若仅考虑回转轴、大臂和小臂组成的三个自由度,重载搬运机器人系统模型可简化成空间三关节机器人系统模型;依据拉格朗日力学方程建立重载搬运机器人系统动力学模型,利用机械臂逆运动学和五次多项式插值算法完成对多关节机械臂空间轨迹规划。通过动力学仿真分析可知,重载搬运机器人各运动关节的动态性能变化稳定且能量耗散较小,且能够沿着预定轨迹完成PTP模式的运动控制。最后,搭建控制系统仿真实验平台,提出一种重载搬运机器人控制系统模型,实验结果表明,所设计的重载搬运机器人控制系统能够准确、稳定的控制各运动关节运动,验证了各运动关节驱动电动机功率参数选择的合理性,为实际的工业生产应用奠定了理论基础。     

机器人PTP控制曲线的研究与实现

机器人 PTP 控制曲线对机器人的性能如运行平稳住、重复定位精度、寿命等有很大影响.根据最大加速度系数 C。最大跃动系数 R 及实时计算量的大小等指标,对机器人 PTP 运动控制的各种曲线进行了分析,提出新改进的 sin 加毫度曲线作为精密装配机器人 PTP 轨迹规划软件,改善了精密装配机器人的动态性能.     

蛇形机器人模块化结构设计与蜿蜒运动研究

基于生物蛇的结构特点,提出了一种模块化的蛇形机器人结构。在分析Serpenoid曲线的基础上,研究了蛇形机器人的运动轨迹,并将运动曲线离散化。然后,利用Matlab软件进行仿真,总结了各个参数对蛇形曲线形状的影响,确定了蛇形机器人蜿蜒向前和左右转弯时的蛇形曲线参数。     

曲率可控双轮自平衡机器人路径规划

为了提高双轮自平衡机器人运动的侧向稳定性,提出了一种适用于狭小空间内避障的,以最大曲率为约束条件的路径规划方法。首先,建立双轮自平衡机器人运动学模型,然后分析其在临界倾斜情况下曲率与速度的关系,确定出双轮自平衡机器人运动轨迹的最大曲率值。利用A~*路径搜索算法生成无碰撞的线段性轨迹,并以考虑最大曲率约束的三次B样条曲线优化运动轨迹。通过案例验证,优化后的运动轨迹曲线满足最大曲率约束,可以使双轮自平衡机器人在无倾斜的情况下,以一较快的速度匀速沿既定轨迹曲线运动且无碰撞。证实了该方法对提高双轮自平衡机器人运动的侧向稳定性具有良好的效果。     

基于ADAMS的6自由度机器人的正解与逆解

利用矩阵求解机器人的正解和逆解来研究机器人的运动学和动力学的方法较为普遍,但计算量大且容易出错,本文应用ADAMS软件设立一般点运动设定机器人的末端运动轨迹,方便的求得了机器人各轴的位置运动曲线,为机器人的设计定型和物理样机的设计提供分析依据。     

基于ADAMS的多机器人协同焊接相贯线运动学动力学分析

以松下TA1400型六轴工业机器人为研究对象,在ADAMS中建立多机器人协调运动仿真环境。通过设计绘制双贯线的辅助机构,仿真动作设计及仿真脚本编写,对三台机器人协同焊接双贯线进行动力学分析,求取各机器人各关节所需驱动力矩并测量角位移、角速度、角加速度曲线。经与采用末端牵引机器人运动测量的角位移、角速度、角加速度曲线比对分析,验证动力学分析正确性。     

螺旋驱动管内机器人自适应运动机理与机构设计

为了提高螺旋驱动式管内机器人在直管道和不同曲率半径弯管道中的环境适应能力,对自适应运动机理这一问题展开研究。考虑管道环境特点,在机器人运动学和力学建模的基础上,分别提出直行运动机理、转向运动机理和负载能力调节机理。调节螺旋轮倾角能够使螺旋驱动式管内机器人具有环境自适应性,并能够避免运动干涉和滚轮打滑的问题。基于自适应运动机理,提出一种基于自适应联动机构的螺旋驱动式管内机器人。自适应联动机构通过偏心臂反馈环境信息,并利用差动原理改变螺旋轮倾角。动力学仿真结果表明:该机器人能够机械自适应地通过直管和不同曲率半径的弯管,同时能够通过自适应联动机构调节负载能力。     

基于蒙特卡洛法的卸胎机械手重复定位精度分析

针对卸胎机械手的重复定位精度问题,对卸胎机械手进行了在3个铰接部位联合作用下的参数化仿真分析研究,同时对卸胎机械手在有无铰间隙两种条件下对位置、速度、加速度3个方面作了比较。运用Pro/E三维建模建立卸胎机械手的实体模型,通过Matlab编程得到了卸胎机械手铰间隙的1 000组服从正态分布的随机抽样数据,再将实体模型与得到的参数化数据导入到ADAMS中进行了动力学仿真分析,获得了卸胎机械手在运动过程中的运动变化曲线及位置变化数据。基于蒙特卡洛方法通过计算概率得出了铰间隙大小对卸胎机械手定位精度影响的可靠度。研究结果表明:存在铰间隙的情况下,卸胎机械手在位置、速度和加速度3个方面都有一定的变化,且当许用偏差值-0.25 mmμ0.25 mm时,卸胎机械手的定位精度可靠性是可以得到保证的。     

管道机器人清淤装置设计与动力特性研究

为疏通城市排污管道,设计一种新型管道清淤机器人,为证明其清淤作业的稳定性和可行性,对清淤装置进行了动力学特性研究。建立该管道机器人三维模型,对其清淤装置进行原理分析; 对清淤盘模型进行运动学建模与仿真,并将MATLAB运动仿真曲线与ADAMS运动仿真曲线进行拟合,验证运动方程的正确性; 建立清淤盘动力学数学模型,并基于ADAMS 软件进行仿真,研究动力学正、逆问题,得到扇形盘的运动曲线和受力曲线。结果表明,运动方式和运动规律满足清淤方式为刮削—搅拌—过滤—推进—四位一体的清淤作业要求,动态性能稳定。     

双半转腿式机器人运动稳定性分析

提出一种新型的双半转腿式机器人,主要由车体支架、两条轮腿及其轮腿支架组成.根据双半转腿式机器人的步行运动特点,将机器人的一个完整步行周期分为4腿支撑阶段和双腿支撑阶段.针对双腿支撑阶段的稳定性问题,提出3点假设,将机器人的跨步过程简化成一个支点不变、摆长不断变化的倒立摆模型.以机器人平地行走为例,分别建立机器人各杆件的质心坐标方程,并推导出机器人的质心运动方程.根据机器人倒立摆模型,分析影响其运动稳定性的因素.以此为基础,利用MATLAB软件对机器人平地行走时的质心姿态、质心速度以及后跨步杆端部位姿进行仿真,仿真结果表明,双半转腿式机器人的平地运动是稳定的.     

球形机器人的跳跃运动分析

球形机器人除了能进行滚动运动外,还可以实现跳跃运动。跳跃运动方式与滚动运动方式的结合,可以扩大其活动范围,进而提高球形机器人的机动性和灵活性,拓展其应用领域。因而球形机器人的跳跃运动是一种重要的运动方式。在分析球形机器人滚动行走的基础上。推导出了球形机器人的起跳每件;利用拉格朗日方程得到了球形机器人跳跃运动微分方程;通过求解该跳跃运动微分方程得到了球形机器人跳跃高度和跳跃长度的公式。最后,对球形机器人的跳跃运动进行了仿真。这些工作的完成为球形机器人跳跃运动的进一步研究打下了基础。