晶圆片盒传输机械手设计与运动仿真

为满足立式扩散炉设备中晶圆片盒传输效率及定位精度高的要求,设计了一种五自由度混合型机械手,主体结构由Y、Z轴方向模组及SCARA机械手组成。利用改进型D-H法建立各连杆间的运动学模型,并进行运动学正逆求解;针对无穷逆解的问题,通过构造目标优化函数结合粒子群优化(PSO)算法进行求解。最终基于MATLAB完成仿真分析,结果表明所建立的运动学方程正确,机械手的工作空间满足使用要求,所得最优逆解可使机械手末端达到设定的定位精度。     

冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进

逆运动学问题是冗余度机器人运动控制、轨迹规划和动力学分析的基础,也是机器人学中最重要的问题之一。以末端执行器位姿的误差最小为优化目标,建立适应度函数,将求解冗余度机械手的逆运动学问题转化为一个等价的优化问题,在优化算法的基础上通过杂交变异果蝇优化算法(HMFOA)进行冗余度机械手逆运动学问题的求解。采用嗅觉搜索杂交突变机制和视觉搜索的动态实时更新机制,有效解决果蝇优化算法(FOA)的收敛问题,并提高算法的收敛速度。为进一步验证HMFOA的有效性,在七自由度机械手上对HMFOA进行了测试,将其结果与FOA、LGMS-FOA和AE-LGMS-FOA等算法进行了比较,证明HMFOA能有效地解决冗余机械手的逆运动学问题。     

视觉机械手的抓取方法研究

针对机械手抓取物体大多以指定位置抓取特定物体的方式及柔性差的问题,提出利用基于深度学习方式的目标检测算法对物体进行识别。通过双目视觉算法检测物体所在的空间位置,利用D-H法进行机械手的坐标解算,从而实现物体的抓取。根据实际需求,采用实时性较好的YOLOv4目标检测算法与OpenCV中的立体匹配算法SGBM相结合的方式实现目标定位检测,并且通过租用云端服务器来训练神经网络和运行程序的方式降低本地硬件要求。实验结果表明：该机械手抓取物体的成功率达到了84%,验证了该方法具有较好的准确性,基本满足智能制造中的实际需求。     

基于ADAMS的SCARA机器人运动学仿真研究

对SCARA机器人进行正逆运动学分析以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果。为解决以上问题,基于ADAMS软件环境,建立了SCARA机器人的三维虚拟样机模型,结合SCARA机器人的正逆运动学在笛卡尔空间对其末端规划一段圆弧路径轨迹,并将该圆弧路径轨迹数据导入虚拟样机模型中进行轨迹规划的仿真。结果表明,该系统为SCARA机器人运动学分析及轨迹规划方法的仿真验证提供了一个有效的平台。     

基于MATLAB的码垛机械手运动学分析与仿真

对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MATLAB环境下建立起机械手运动学仿真模型并进行实例仿真,指出常规的逆解验证过程存在的不足进而提出采用相应的补充验证手段的观点,验证了正、逆运动学求解的正确性,为后续分析、控制与优化提供运动学参考。     

医用服务机器人机械手的运动学建模及控制

结合TVT-99D型机械手的结构特点,基于D-H法则建立了机械手的运动学模型,给出了机械手运动学正解和逆解的求解过程.在此基础上,对其控制系统进行了设计,并在"远程脑控制的医用服务机器人"上进行了机械手运动控制实验研究.实验结果表明,该控制系统控制精度高、运行稳定、实时性强,能完成药瓶的快速、准确、可靠抓取.     

六自由度机器人离线编程系统的运动学研究

针对KUKA-KR210机器人,从离线编程系统开发的角度对其进行运动学分析。通过D-H方法建立机器人坐标系,给出机器人末端执行器的齐次矩阵,确定末端执行器位置与姿态;推导了KUKA-KR210机器人逆运动学解析解;分析其工作空间内的奇异问题并从逆解的角度对可达性进行判断,基于此给出逆解多重解的最优选择算法。最后通过仿真实验验证了离线编程系统运动学算法的正确性,为机器人的离线编程系统的研究与开发提供参考。     

连杆式串联机械手结构及运动学研究

文章基于通用机械手在简单工况中使用的问题提出了一种连杆式串联机械手结构并进行了研究分析。首先对研究对象的结构进行了参数设计,然后详细分析了该机械手的运动学问题,基于D-H参数建模法确定了各关节坐标系及参数表,对其正、逆解进行了求解运算,最后使用Robotics Toolbox建立了相应的运动学模型,对其正、逆解和运动轨迹进行了验证和仿真。研究结果表明了该机械手的运行表现平滑稳定,且结构简单,成本较低,非常适合应用于简单自动化工况。     

基于小脑神经网络解决机械手逆运动学控制问题

由于机械手逆运动学问题的求解存在多解且非常复杂,以往解决机械手的逆运动学求解问题主要是通过神经网络逆模型来建立机械手的逆运动学模型然后通过遗传或改进的BP算法来训练神经网络的权(阀)值矩阵从而达到问题的求解,然而这种方法在建立神经网络的逆模型时要对训练数据进行限制或筛选使其成为单解问题(即满足逆映射关系存在的要求),这对于那些对数据事先进行处理很困难或根本无法进行的复杂系统是不可行,为此提出了一种采用小脑神经网络和约束条件相结合的方法来解决逆运动学问题.研究结果表明此方法可以很好的解决机械手的逆运动学控制问题,同时该方法可以推广应用到那些通过数学模型求解困难或者数学模型不确知的复杂系统反求问题.     

移运油管机械手设计及其轨迹规划

国内油田修井作业存在人工辅助管柱的起、下操作的危险性以及人工效率低下的问题。研制一种修井作业移运油管机械手,并提出一种新型末端夹持器机构模型,以解决机械手抓取油管的难题。根据D-H参数法创建机械手运动学模型,对机械手进行正逆运动学分析;结合移运油管的工况需求,确定移运过程的轨迹以及经过的目标关键点;使用MATLAB和五次多项式插值法,根据目标关键点进行轨迹仿真,验证机械手轨迹规划的合理性,为机械手的运动控制和轨迹优化提供参考。     

大型喷浆机器人的运动学逆问题研究

机器人的运动学逆解对于控制机器人的末端位姿极为重要。大型喷浆机器人结构上不存在闭链问题,但关节数较多。对现有逆解求解方法进行了对比研究,使用D-H方法建立大型喷浆机器人的杆件坐标系并得到其运动学正解,使用代数法求解其运动学逆解,并用对分法求解一元四次方程,最终求出了喷浆机器人的全部运动学逆解。对逆解方程进行了验证,验证结果表明了算法的正确性。     

基于SCARA机器人的运动学分析及关节解耦

应用牧野坐标系建立SCARA机器人运动学模型,采用回转变换张量法计算运动学正、逆解。针对机械臂末端关节滚珠丝杠滚珠花键运动耦合,完成运动学解耦。采用ADAMS建立虚拟模型,进行运动仿真,验证了运动学解耦的正确性,为SCARA机器人的运动控制提供理论依据。     

机器视觉主导的机械臂动态抓取策略研究

针对传统工业机器人在移动目标的抓取中存在灵活性和位姿适应能力差的问题,以开源机器人操作系统（ROS）为平台进行基于视觉反馈的动态抓取策略研究。在ROS中搭建UR5机械臂动态抓取系统,并对机械臂进行正逆运动学分析;提出基于RGB颜色空间和SITF算法结合的新型特征识别方法以提高识别效率;设计注视逼近的视觉反馈控制策略,实现机械臂对传送带上移动目标的抓取操作。结果表明：所提策略识别成功率达到99.6%,逼近抓取成功率达到98.33%,验证了机器视觉主导的反馈抓取算法基本满足工程实际应用,有较高的可行性和准确性。     

水下机械手运动学逆解的一种优化解法

本文给出一种运用约束最优化的变尺度法求解Schilling水下机械手运动学逆解的方法。这种方法不仅具有牛顿方法的快速性和理想的总体收敛性，通过迭代求取H阵，不存在奇异性问题，运用惩罚函数法选取步长，保证了从任意点进行搜索，同时有效地处理了约束的存在，这种方法较其它优化算法和搜索法有明显的快速性，在PⅡ550微机上的求解实验证明此算法完全可以用在此机械手运动学的实时求解中。     

基于OpenMV的五自由度机械臂控制方法研究

以五自由度机械臂为研究对象,建立D-H数学模型,探究几何法与代数法求关节角的过程,使用五次多项式插值的运动轨迹规划算法。通过建立仿真模型验证了运动学求解方法与轨迹规划算法的有效性。采用一种基于机械臂几何模型的逆运动学分析方法,设计OpenMV摄像头的图像识别与处理算法来精准定位目标物,并将目标物的位姿发送给主控系统,实现五自由度机械臂自主抓取目标物的功能。以乒乓球为抓取目标进行实验验证,结果表明：此设计能精准定位目标物,完成有效抓取,控制性能稳定、可靠。     

捡拾机器人机械手运动学分析与仿真

为解决训练场高尔夫球、网球、乒乓球等小球类物体捡拾问题,设计一种五自由度捡拾机器人机械手结构。采用D-H法建立机械手坐标系和参数表,推导出末端坐标系位姿模型,并求解出运动学逆解。运用正运动学分析求解机械手工作空间,证实其空间满足小球类物体目标工作区域。在ADAMS环境中完成虚拟样机的建立,选定目标捡拾点和放置点,根据逆运动学求解结果,对各关节设置相应驱动函数,进行实例仿真验证。结果表明:机械手活动范围在工作空间内,运动规律合理,逆运动学求解正确,能够完成小球类物体捡拾任务。     

基于单目视觉的工业机器人拆垛系统设计与实验

基于单目视觉提出了工业机器人拆垛系统构想。为实现工业机器人视觉拆垛系统中机器人精确运动控制与工件位姿识别,运用D-H位移矩阵法建立了机器人运动学模型,得到机器人末端相对机器人坐标系的位姿信息。基于形状模板匹配法提出目标图像识别算法,得到各个目标图像在相机坐标系下的位姿信息;将三维视觉模型与机器人运动学模型进行信息融合,建立机器人视觉拆垛控制系统数学模型。基于CCD工业相机、4-DOF工业机器人搭建视觉定位抓取实验系统。通过对空间目标进行抓取的实验,验证基于单目视觉的工业机器人拆垛系统的正确性、精确性、鲁棒性。     

喷涂机器人高精度运动控制算法研究

针对6自由度喷涂机器人的运动控制问题,进行了相关高精度控制算法的研究。首先,建立了基于D-H法的连杆坐标系,其次从正、逆运动学建模两个方面对喷涂机器人进行了运动控制描述。分别通过Manocha消元法和拟牛顿迭代法对喷涂机器人逆运动学在示教再现和连续轨迹的应用场景下的计算方法进行了系统研究。最后,利用MATLAB绘图工具箱对研究结果进行了仿真实验,验证了正、逆运动学正确性和逆运动学的快速性和高效性。该算法改进了消元法中运算时间长达秒级的问题,使逆解算法可实际运用于机器人实时控制系统中。     

喷涂机器人运动学与轨迹规划算法研究

文章针对6自由度喷涂机器人的机构特点和作业要求进行了深入分析,进而对其运动控制算法进行了研究。首先,通过MDH法对机械臂构建了关节坐标系;其次,对喷涂机器人进行了运动学模型的建立与分析,从正逆两个方面对运动学特性进行了详细的分析和描述;再次,对喷涂机构采用迭代法进行了逆解算法的研究与论述并分析了喷涂机器人轨迹规划的特点,给出了规划器的形式;最后,通过MATLAB仿真软件对运动学算法的有效性进行了验证,同时验证了该算法在轨迹跟踪时的精确性。     

一种6轴搬动机器臂运动方程逆解的改良算法

为了提高一种6轴搬动机器臂运动方程逆解的准确性、易推广性,以一种实际工业机器臂模型为研究对象,建立实体的D-H模型,进行运动学正解仿真与分析,以及运动学逆解算法的改良和编程,运用MATLAB求逆解,进行仿真并与实验测得的结果比较,验证了逆解改良算法的正确性,文中对机器臂运动方程的逆解改良算法可应用于高校的机器人教学中。