四自由度水下机械手系统设计与仿真

针对四自由度水下机器人操作机械手进行了运动学和动力学建模与控制研究。对水下机械手的结构进行了系统设计,并运用齐次变化法和牛顿-欧拉方法分别对其进行逆向运动学和动力学的理论分析。运用MATLAB进行了相关的运动仿真,验证了结构设计的合理性。对机械手控制系统进行相关研究,通过对控制方案以及信号传递与转换进行分析与设计,实现了对机械手的运动控制。     

基于MATLAB的仿人焊接机械手运动学分析和仿真

针对在狭小空间或密闭容器内以及危险作业环境中焊接的特殊要求,以UG软件为基础设计了一种仿人焊接机械手。采用D-H方法建立了焊接机械手的运动学方程,并讨论了该机械手的运动学问题。然后运用MATLAB软件对机械手的运动学进行了仿真,通过仿真观察到机械手各个关节的运动,并得到所需的数据,说明了所设计参数的合理性和运动算法的正确性,为焊接机械手的动力学、控制及轨迹规划的研究提供了可靠的依据。     

基于虚拟样机的DELTA并联机械手动力学仿真和伺服选型

通过编程逆解DELTA机械手最大运动空间轨迹;采用虚拟样机技术,利用ProE/Mechanism和ADAMS软件对DELTA并联机械手进行动力学仿真,对比验证机构仿真结果,得出驱动轴运动参数;在此基础上,提出一种伺服电机精确选型的新方法。所建立的虚拟样机模型也为DELTA机械手的研究提供了一个运动学分析和控制的平台。     

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Matlab的四工位制壳机械手运动学分析与仿真

针对四工位制壳机械手结构设计,通过D-H方法建立了机械手运动学方程,进行正、逆向运动学分析。同时,运用Matlab的Robotics Toolbox建立机械手仿真模型,并对正、逆运动学分析结果进行了仿真。结果表明,通过机器人工具箱对该机械手进行轨迹规划仿真,可以得出机械手各关节位移、速度和加速度曲线,从而验证机械手结构参数的合理性,为后期动力学分析和控制研究提供了理论分析的依据。     

可重构冲压机械手的设计与运动学分析

利用模块化设计思想对可重构冲压机械手进行模块划分与设计,然后利用设计的模块组成一种常用的圆柱坐标式冲压机械手和一种利用夹具的折弯机械手,并以折弯机械手为例进行运动学分析,得到运动学正逆解。并利用CREO对折弯机械手的一次运动过程进行运动学仿真。仿真结果表明:该机械手可以完成物料搬运与制件折弯的任务,为冲压自动生产线提供了参考。     

五关节机械手控制程序设计

设计了一种新的五关节机械手,通过机构运动学理论方程设计了控制程序,并设计了友好的操作平台,便于远程控制。该机械手是一个含有四杆结构的五关节串联机构,其最长伸展距离可达125 cm。利用逆运动学理论,建立了机械手运动方程,通过伺服电机调节相应关节角度的大小便可控制末端夹持器的位置。通过VB语言对整个系统编程,当操作人员在屏幕上点击目标位置后,程序通过所指定的末端位置,利用逆运动学理论,得到相应的伺服角度大小,然后传达指令给伺服电机,伺服电机调节伺服角度,从而使机械手末端夹持器到达操作人员所指定的位置。该机械手用于营救机器人领域,因而并不需要很高的操作精度,理论结果与实验结果对比,验证了操作精度在允许范围内。     

取药机械手的设计及其运动分析与仿真

为了提高自动化药房的取药速度,设计了一种新型取药机械手。该机械手的夹取方式采用两指平移形式,手爪底座下方设计有临时储药装置,可以满足机械手一次往返抓取多盒不同药品的要求;运用D-H法和矩阵法建立坐标系及运动学方程,并在MATLAB软件中运用拓展工具箱Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,得出机械手的运动范围。该研究可为减少单处方抓取期间往返出药口的次数,缩短取药用时以及规划机械手轨迹提供一定的参考。     

移载机械手提升手臂装置的运动学分析(英文)

对全液压铅残极板移载机械手提升手臂装置进行运动学分析。通过对移载机械手提升机构进行建模并实现简化,采用正向运动学和逆向运动学的分析方法,建立起支撑杆的位移、速度、加速度与对应液压缸的位移、速度、加速度之间的关系。通过仿真软件对所得的运动学方程进行了验证,提高最终结果的准确性。利用所得到的研究结果,可以为移载机械手的动力学分析、运动轨迹规划和控制系统及液压系统的设计提供重要依据。     

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。     

一种机械臂时间-冲击轨迹的快速求解优化方法

针对NSGA-II算法优化机械臂轨迹耗费计算时间的问题,提出一种时间-冲击轨迹规划优化方法。采用均匀五次B样条函数在关节空间内构造插值曲线,在运动学约束的条件下,利用牛顿法对目标函数进行迭代求解。仿真结果表明:结合牛顿法与埃特金加速法对五次B样条函数插值轨迹规划的时间和冲击进行优化求解,寻优时间短,保证在运动学约束下产生较小的冲击以及缩短机械臂的运动时间,使得机械臂的运动控制性能得到提高。     

基于EtherCAT的三次元高速多工位送料机械手控制系统设计与实现

针对现有的三次元送料机械手低速、低精度的特点,设计了基于实时以太网EtherCAT的三轴联动送料机械手。通过对其运动轨迹进行了分析,合理地规划了三次元送料机械手的运动轨迹曲线;通过优化其速度和加速度以及加加速度的特征,提高了三次元送料机械手在运动过程的动态特性;通过在控制系统采用电子凸轮技术,使伺服电机的运动能够实现所规划轨迹的点对点的精确定位。在通信方式上采用了实时以太网EtherCAT总线来实现多轴精确同步控制,采用环形双向冗余技术提高系统的稳定性和可靠性,并通过实验验证和测试分析。结果表明:该控制系统使送料机械手能够在所设计的工作空间内运行快速、平稳,达到所设计的35次/min的抓取速率。     

基于Matlab图像识别的Delta并联机械手连续轨迹规划

将Matlab图像处理技术与Delta并联机械手连续轨迹规划结合,并利用C#软件精确计算出连续轨迹中每个点的坐标,将这些坐标导入Pro/E软件中,成功模拟出了Delta并联机器人的连续运动,并采用Pro/E软件进行运动学、动力学分析。     

六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真

轨迹规划是影响六自由度机械手运动学性能,保证其平稳快速完成指定任务的重要内容。文中基于D-H坐标系,建立机械手运动学模型,求解正、逆运动学方程。采用4-3-4多项式关节插值算法,对六自由度机械手进行轨迹规划。利用MATLAB对机械手进行运动学仿真,输出各关节位置、速度及加速度曲线。基于仿真结果,将4-3-4轨迹规划方法与三次多项式轨迹规划进行比较,结果表明:4-3-4多项式插值轨迹规划方法可以保证机械手平稳快速地到达期望位姿,完成指定任务。     

基于3D打印技术的并联机器人机构的动力学研究

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-PUU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-PUU并联机构进行了运动学分析,求解出该并联机构的位置逆解方程;利用"S型曲线加减速"规划算法对该机构的运动轨迹进行了运动规划,建立了基于SimMechanics的3-PUU并联机构动力学模型;通过PID控制器对其进行了动力学仿真,得到了在规划轨迹下该并联机构中各个支链的位移、速度、加速度以及支链驱动力曲线。分析表明:该并联机构具有很好的运动以及动力学性能,可以作为3D打印技术中对汽车、飞机、医疗器械零部件的打印。     

并联平面平动机器人运动学分析及其仿真

提出了一种具有2个自由度的新型并联平面平动机器人,该机器人的运动平台和静平台之间由2个相同的分支相联系,每一支链都含有2个平行四边形机构,所有运动副均为转动副,其优点是运动副简单、末端为一刚体的平动.本文分析了其位置正、反解,并对其运动进行了模拟仿真.该机器人可广泛应用于切削加工、零件搬运及空间机器人的平动部分等方面.本文的分析结果可用于该机器人的设计、轨迹规划及实时控制中.     

基于ROS的机械臂运动规划研究

为提高多自由度串联机械臂在作业过程中的工作效率及安全性问题,提出一种基于ROS平台的机械臂运动规划方法。以ABB机器人为研究对象,进行正逆运动学分析。通过MoveIt配置包构建机器人的三维可视化模型,对机器人进行笛卡尔空间下的直线和圆弧规划实验。为提高机器人运动安全性和关节运动的平滑性,自定义一种线性插补算法后集成到MoveIt中进行运动仿真实验。实验结果显示机器人各关节运动轨迹平滑,稳定性高,表明此插补算法的可行性。最后进行机械臂的避障仿真实验,在MATLAB中对快速扩展随机树（RRT）算法和双向快速扩展随机树（RRT-Connect）算法进行对比实验,仿真证明：RRT-Connect算法速度快,路径短,更能提高机械臂在复杂路径下的规划效率。     

基于关节约束的双臂机器人协调控制器研究

为提高双臂机器人运动的协调性,设计了协调控制系统,并对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真验证。创建了双臂机器人三维模型,利用相对雅克比矩阵推导机械臂末端执行器运动轨迹误差公式,设计机械臂运动协调控制器。根据层次优先的任务结构推导机械臂关节角速度方程式,设计双臂联合避免关节限制策略,通过优先级协调双臂运动。为验证关节约束条件下机械臂运动的协调性和稳定性,采用MATLAB软件对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真,并与无关节约束条件下输出效果进行比较。结果表明：在无关节约束条件下,单臂机器人运动轨迹误差较小,但是双臂机器人运动轨迹跟踪误差较大,双臂产生的角速度峰值较大;在有关节约束条件下,单臂机器人运动轨迹误差较大,而双臂运动轨迹跟踪误差较小,双臂产生的角速度峰值较小。采用联合关节限制策略,可以提高机械臂运动的协调性,降低机械臂角速度产生的峰值,机器人运动相对稳定,效果较好。     

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。