基于ADAMS的六自由度焊接机器人运动学分析及仿真

针对六自由度焊接机器人结构和运动特点,以机器人的D-H矩阵为理论基础建立机器人的运动学方程。同时,基于ADAMS仿真软件构建机器人虚拟样机模型,通过设置相应的仿真环境,给出机器人末端执行器中心X,Y和Z方向的位移、速度和加速度数据曲线图并进行测量、分析和评估。仿真结果表明,由机器人6个关节运动而引起的机器人末端位移、速度和加速度曲线变化平稳,无突变现象,从而也验证了结构设计的合理性,为机器人控制系统的优化设计提供了依据。     

七自由度番茄收获机械手的轨迹规划与仿真

为了探究番茄果实串收获机械手的轨迹规划方法,以七自由度番茄收获机械手为研究对象,运用D-H法建立运动学模型,得到位置和速度的正、反解.采用多项式插值法、抛物线过渡的线性插值法、摆线运动法和B样条插值法,对关节约束条件下的机械手,从复位点到采摘点的运动进行关节空间轨迹规划与仿真试验.分析关节运动的位移、速度和加速度,对不同规划方法的关节最大速度进行定量分析.利用五次多项式法和摆线运动法,研究末端执行器的位移和速度. 结果表明,利用五次多项式插值法能够满足关节路径点的位移、速度和加速度边界条件,规划的关节运动轨迹连续平滑,关节最大速度较摆线运动法平均降低了6.25%,提高了机械安全性能,对应的末端执行器运动轨迹平滑,无跳变点.     

柔性并联机器人系统的运动规划

针对500m口径大射电望远镜馈源支撑并联机器人存在悬索速度突变,导致舱体动态响应影响定位精度的问题,提出了柔性并联机器人系统的运动规划方法．为实现索长与索速度的同时控制,采用机器人关节规划理论的启发式策略生成离散点处的悬索速度;为保证离散点之间索速度与索加速度的连续性,提出了一种三次-四次多项式混合插值规划方法．研究结果表明,该运动规划方法生成的索长和索速度数据变化平滑,插值精度满足大射电望远镜的要求,可以解决因索速度突变造成的舱体动态响应和定位精度问题．     

机器人多段插值轨迹规划研究与分析

在多段多项式插值轨迹规划的基础上,将急动度连续作为约束条件,求出了4-5-5…-5-5轨迹规划算法的通式,并通过Matlab具体分析关节空间4个路径点的3段轨迹。相比一般的多段多项式插值规划,本轨迹算法能够使关节位置、速度和加速度在机器人工作过程中连续且平滑过渡,有效减小了中间路径端点处的冲击,保证机器人的平稳运动。     

手把手示教喷涂机器人的示教数据优化方法

针对手把手示教喷涂机器人再现运动不平稳、整体运行速度低等问题, 提出了一种基于样条曲线拟合和运动规划的优化方法。通过使用非均匀B样条曲线对示教轨迹进行拟合计算, 得到位姿拟合曲线。位置曲线和姿态曲线是分开进行离散化的。位置曲线基于S型加减速进行离散化, 减速点的寻找采用双向插补的方法。姿态和位置的同步问题, 采用建立姿态曲线参数与位置曲线参数的映射关系解决。通过仿真和实验验证了该算法能够有效地提高示教机器人再现运动的平稳性和运行速度。     

基于OpenGL乒乓球机器人手臂分解加速度仿真

为提高6自由度乒乓球机器人手臂的击球命中率,在Windows框架下,利用OpenGL和C++的混合编程建立了机器人手臂模型,并运用分解加速度控制算法和函数插值算法对机械手臂末端进行轨迹规划控制,实现了手臂末端沿直线和抛物线2种轨迹运动。仿真结果表明,分解加速度控制算法能够提高手臂击球的命中率。     

基于NURBS的挖掘机器人时间最优轨迹规划

为提高挖掘机器人的工作效率,保证其运行轨迹平滑,提出了一种基于NURBS曲线的轨迹规划方法。利用5次NURBS曲线插值挖掘机器人关节位置,引入矢值函数,通过莱布尼茨公式求解NURBS曲线的高阶导矢,设定启停速度和加速度,得到经过指定关节位置加加速度连续的轨迹曲线。分析了NURBS曲线权因子在挖掘轨迹局部规划中的作用。采用序列二次规划方法求解约束条件下的非线性最小化问题,规划出时间最优轨迹曲线。仿真和试验表明:提出的轨迹规划方法能够得到满足物理约束的时间最优关节轨迹,且可进行轨迹局部优化。     

基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人轨迹规划与步态分析

本文提出一种基于2-SPR/RUPR并联机构的四足步行机器人.用改进复合曲线法规划了机械腿足端行走点轨迹.在四足步行机器人的足端行走点沿前进方向的加速度曲线为正弦函数,沿竖直方向的加速度曲线为分段函数的情形下,通过对前进方向、竖直方向加速度曲线两次积分得到足端轨迹曲线.由足端轨迹曲线变化规律可以得到其运动过程无突变点,足端可以实现无冲击抬腿与着地.仿真实验表明足端速度与加速度曲线与理论曲线一致,验证了理论计算的正确性.使用ZMP方法,通过对比分析机器人在运动过程中的重心调整量以及稳定裕度值得到最优步态.该四足步行机器人具有运动平稳且灵活的特性,适用于田垄等崎岖路面上需要大的移动步幅来运输重物的应用场合.     

Dobot机器人运动学分析及建模仿真

为了实现Dobot机器人的运动控制,本文采用Denavit-Hartenberg(D-H)方法,建立Dobot机器人运动学模型,运用机械臂的齐次变换矩阵,求得运动学正解和逆解;同时,采用五次多项式插值的方法,对Dobot机械臂进行轨迹规划,并利用Matlab Robotics Toolbox仿真工具箱对Dobot机器人进行正逆运动学运算和轨迹规划仿真。仿真结果表明,各关节角度值从起点到终点的变化曲线呈现五次多项式曲线变化;各个角速度大小呈现先增加后减小的变化。该研究对于Dobot机器人的开发具有较高的经济实用价值。     

基于强化学习的机器人曲面恒力跟踪研究

针对机器人末端执行器和曲面工件接触时难以得到恒定接触力的问题,建立机器人末端执行器与曲面工件的接触模型.构建曲面接触力坐标系与机器人传感器测量坐标系之间的关系,利用基于概率动力学模型的强化学习（PILCO）算法对模型输出参数与接触状态的关系进行学习,对部分接触状态进行预测,强化学习根据预测的状态优化机器人位移输入参数,得到期望跟踪力信号. 实验中,将强化学习的输入状态改为一段时间内的状态平均值以减少接触状态下信号的干扰. 实验结果表明,利用PILCO算法在迭代8次后能够得到较稳定的力,相比于模糊迭代算法收敛速度较快,力误差绝对值的平均值减少了29%.     

一种六关节机器人关节空间轨迹规划方法

为提高六关节机器人运动效率,保证在最优时间内平滑地完成运动任务,提出一种关节空间轨迹规划方法.该轨迹规划方法首先通过D-H参数法,对机器人进行建模;在末端执行器轨迹上寻找若干个特征点,并通过逆运动学解得六个关节的关节角;采用5次非均匀B样条曲线定义速度、加速度可控的关节轨迹,并获得时间最优轨迹规划的非线性运动学约束条件;最后通过改进的粒子群算法求解关于时间最优的运动轨迹.     

2-UPS/RPR并联机构运动学分析

为得到2-UPS/RPR并联机构运动学特性,首先,运用螺旋定理进行分析得出动平台反螺旋系与运动螺旋系,结合修正的Grübler-Kutzbach公式计算机构自由度.然后,通过位置反解得出末端执行器位姿与各驱动杆位姿函数关系,并结合牛顿迭代法得出位置正解.其次,运用雅可比矩阵映射出末端执行器速度参数.最后,运用Adams软件对2-UPS/RPR并联机构的虚拟样机进行运动学仿真分析,得到动平台位移、角速度、速度、加速度变化曲线云图,结果表明该机构两转一移的特性可适应不同工况下复杂表面的喷涂.     

保单调插值的奇异混合三角/双曲B样条

为了使得插值曲线保单调,设计了两类新的平面参数曲线及其保单调插值算法.计算奇异混合函数,把三角/双曲多项式B样条曲线与奇异多边形通过奇异混合函数混合,无需解方程组或繁琐的迭代,得到自动插值给定平面点列且C2(或G1)连续的带形状参数的复合曲线,尤其能得到摆线、螺旋线、双曲线、悬链线等各类超越曲线.通过把插值曲线的导矢分量转化为类Bernstein多项式,并且利用Bernstein多项式非负的充要条件,得到插值曲线单调的充要条件,获得形状参数合适的取值范围. 该方法简单方便,所得参数范围保证了插值曲线保单调.     

剑杆织机新型引纬运动学曲线的构造及应用

提出了一种剑杆织机引纬运动加速度曲线方程,它采用三次埃尔米特插值多项式为过渡段。加速度曲线光滑连接,为对称的修正梯形加速度运动规律。由加速度曲线方程及其边界条件推导了速度、位移和跃度方程。实例计算表明,该新型引纬运动学曲线能很好地满足剑杆织机的织造要求,降低了机构的加工难度。     

焊缝打磨机器人的运动学分析与仿真

根据铝合金车体焊缝自动化打磨方案的布局,对所选的焊缝打磨机器人IRB6700应用蒙特卡洛法计算其工作空间,由计算结果可知所选机器人符合实际工作空间的要求.根据打磨方案对机器人末端位姿的要求对机器人的运动进行轨迹规划,为了让机器人的运动过程平稳进行,应用五次多项式插值法完成轨迹规划,在Matlab中建立机器人模型,通过仿真得到机器人各关节的角位移、角速度与角加速度的曲线图,仿真结果验证了轨迹规划的合理性.     

基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型

针对传统的通过操作示教盒移动六轴工业机器人到达指定位置效率低、过程复杂的问题,以Ethernet作为通信总线,将嵌入式系统引入六轴工业机器人的顺应性跟踪控制(零力跟踪)中,提出了一种基于刚度控制的六轴工业机器人零力跟踪模型.在该模型中,将六维力传感器上的力信号进行解耦与坐标变换,从而获得机器人末端的6个力的大小信息.通过刚度矩阵计算出输入位置控制器的偏移量,同时设计了一种轨迹预测算法来确定6个力的信息及下一个目标点的方向.最后,机器人根据运动学方程的逆解,调整相应的位姿.实验结果表明:该机器人末端分别在3个不同方向的牵引力的作用下,能平滑而快速地经过预定的轨迹,为直接示教系统中的顺应性跟踪控制提供了方法.     

Fortran和MATLAB的混合编程在水轮机特性曲线处理中的应用

利用传统的Fortran语言编程与MATLAB强大的数学库相结合 ,阐述了使用Fortran语言对MATLAB的内蕴函数进行调用的基本方法 .并结合某具体工程实例 ,比较了MATLAB工具箱中三次样条插值函数和一般多项式插值函数对水轮机特性曲线插值结果的影响 ,得出了三次样条插值优于多项式插值的初步结论     

基于改进粒子群算法的机器人几何参数标定研究

为了提高机器人末端绝对定位精度,提出了基于改进粒子群算法(IPSO)的机器人几何参数标定方法.首先,为避免当机器人相邻两轴线平行或接近平行时,模型存在奇异性,建立了串联机器人MDH模型;其次,针对机器人几何参数标定特点,提出用改进粒子群算法优化标定机器人几何参数,其中粒子初始位置和速度由拟随机Halton序列产生,采用浓缩因子法修改粒子飞行速度,建立了用IPSO标定机器人几何参数目标函数数学模型,确立了用该算法优化标定几何参数的具体步骤.通过对ER10L-C10工业机器人仿真与实测标定,结果证实:采用该方法能够快速标定机器人几何参数,经标定后的机器人末端绝对定位精度有大幅提高.该算法简单,鲁棒性强,易于在工业机器人标定中推广应用.     

基于混合多项式插值的工业机器人关节运动规划

对于工业机器人速度约束的点到点关节运动规划,三次多项式规划存在角加速度不连续的问题,五次多项式规划方法需要预先设定目标点的角加速度值,容易引起角速度较大波动,3-5-…-5-3混合多项式规划因为五次多项式的存在,同样容易引起角速度较大波动。针对这些问题,提出一种三次多项式与四次多项式混合规划方法,第一段运动规划采用三次多项式插值,其余规划都采用四次多项式插值,在指定中间目标点角速度的同时,确保角加速度的连续性,且无需预先设定角加速度的值,避免角加速度预设定值不合理引起的角速度较大波动。并且为了避免运动规划中出现角速度峰值过大,提出了运动时间的计算方法,并设定2个目标点处较大速度为最大值,使得规划的角速度波动较小。通过算例验证了所提方法的合理性和有效性,与其他2种规划方法进行比较,有效解决了速度约束的点到点关节运动规划存在的问题,有利于提升工业机器人的工作性能和使用寿命。     

基于线性调频连续波的合作式通信辐射源测距

针对加速运动目标参数估计中,离散多项式变换方法无法进行非整数估计的问题,本文提出基于瑞夫算法的离散多项式变换法和基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法2种新型离散多项式变换算法,对加速运动目标速度和加速度进行估计,并对2种算法的估计误差和计算量进行了分析比较。结果表明：2种算法在信噪比-20 dB时均方误差开始接近克拉美罗界。基于瑞夫算法的离散多项式变换法与3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法均可在较低信噪比下可实现任意频率的有效估计且性能接近,二者均可实现低信噪比下速度、加速度的有效估计,但基于瑞夫算法的离散多项式变换法计算量远小于3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法。