基于Open Inventor的机器人三维环境运动学仿真研究

在对机器人运动学仿真中的几种建模方法深入分析的基础上,提出了一种基于Pro/E三维建模,并利用Open Inventor进行机器人三维运动学仿真的方法.具体地对利用Pro/E进行机器人各连杆三维几何模型建立的方法,运用VRML虚拟现实语言进行机器人各连杆相互连接关系描述的方法,基于Open Inventor的三维运动学仿真平台的建立的方法等进行了深入研究.文中提出的方法在KR1 50-2六自由度机器人的三维运动学仿真中得到了验证.     

基于MATLAB的多连杆机械人动力学方程建立

运用MATLAB软件的符号函数工具箱,编写了用于计算平面任意多连杆机器人动力学方程的程序,以七连杆机器人为例,计算得出七连杆机器人的动力学公式,并作了数值仿真.该方法简便、高效,与现代计算机技术的发展契合,可以实现任意多连杆平面机器人的建模,也为后续的机器人控制提供了参考依据.     

基于MRDS的工业机器人仿真研究

微软机器人开发平台(MRDS)可以处理多传感器,多执行机构的软件控制问题,基于实时的物理引擎能进行实时碰撞检测.仿真分析了ABB公司的IRB140型工业机器人,在MRDS中给出了工业机器人运动学分析的一般方法,为MRDS在工业机器人领域的应用提供理论依据,为考察基于MRDS的控制器应用提供参考依据.     

七自由度双臂机器人旋量理论正向运动学与工作空间分析

机器人关节空间与工作空间的关系是通过正向运动学方程建立的,正向运动学分析是实现轨迹规划和控制的关键。介绍了比D-H参数法计算简单、描述全面的旋量理论法,应用指数积公式分别对七自由度和六自由度双臂机器人的单臂进行运动学分析并建立正向运动学方程。利用ADAMS进行运动仿真,对比发现:仿真结果与通过正向运动学方程求解的数据接近,误差不超过3 mm,验证了结合旋量理论建立的正向运动学方程的正确性;利用MATLAB软件进行工作空间分析,通过工作空间云图对比,得出七自由度双臂机器人有着更大的工作空间,表明拥有肩部关节的七自由度双臂机器人具有更好的运动学性能。     

基于ANSYS的六自由度工业机器人模态分析

利用三维建模软件Pro／E进行六自由度机器人实体建模及装配,然后无缝导入ANSYS软件中。通过机器人模型简化和等效模拟建立有限元模型,利用有限元方法和振动理论对一个六自由度的工业机器人进行模态分析。通过对整个系统的固有频率和振型的分析,确定了整个机器人的各个轴承关节和动力传动链为系统的薄弱环节,进而通过增强这些薄弱的环节来提高机器人整体的动态性能。     

工业机器人动力学建模与联合仿真

为了实现工业机器人的实时控制,进行前馈补偿,提高机器人的设计效率,以HT001型6自由度工业机器人为研究对象,运用牛顿-欧拉递推法对工业机器人进行了动力学分析,并采用三维设计软件SolidWorks及动力学仿真软件ADAMS联合建立了接近实际的6自由度工业机器人的动力学仿真模型,并进行了动力学仿真,得到了相关的性能曲线图,仿真结果与MATLAB理论计算结果一致,验证了理论推导的正确性和三维仿真建模的合理性,研究内容为工业机器人的机械结构设计和最优控制提供了依据。     

基于MATLAB的七自由度机器人运动学及工作空间仿真

在充分调研国内外先进机器人构型设计的基础上,设计出一种基于UG三维建模的七自由度机器人。基于D-H矩阵理论,建立了七自由度机器人的正运动学方程。基于MATLAB软件,采用了随机抽样的数值方法。针对本体结构和运动方式特征,分析了七自由度机器人的工作空间,得到了其末端的工作空间点云图。仿真结果表明,用蒙特卡洛法分析七自由度机器人的工作空间变化平缓,无突兀现象,从而验证了结构设计的合理性,对其后期的结构及其控制系统的优化设计提供了依据。     

凸轮连杆组合机构驱动的四足仿生马机器人运动仿真研究

提出了一种仿生马构型的四足步行机器人,以用于马术辅助治疗。其单腿系统利用凸轮连杆组合机构驱动,具有两个驱动自由度,能够实现足端轨迹跨距与高度的调整。论述了凸轮连杆组合机构驱动的仿生马机器人结构与工作原理,开展了机器人的运动仿真研究。利用Solid Works软件建立机器人模型,并导入到Adams软件中进行动力学仿真分析。通过运动规划给定电机驱动函数,实现了仿生马机器人的行走运动。进一步分析得到了机器人在抬腿和落地运动过程中,足端与地面之间的接触力变化规律及相应的运动轨迹变化趋势。针对仿生马机器人运动仿真中整体出现的跳动现象,提出了采用电机变驱动规律以改良跳动的措施。研究结果为该类机器人参数的优化设计及实用化提供了理论支持。     

2自由度手臂康复机器人运动学及动力学分析

针对上肢康复训练需求,设计一种采用二连杆串联结构的2自由度手臂康复机器人。基于D-H法对机器人的正、逆运动学进行理论分析,采用Matlab/Simulink和SimMechanics工具箱分别搭建机器人的正逆运动学理论模型与机构模型进行仿真对比,分析结果验证了机器人运动学建模的正确性。结合人体工程学相关标准和手臂关节运动范围要求,建立机器人与手臂机构的联合仿真模型,确定机器人的工作空间;并完成机器人进行画圆训练的轨迹规划,为机器人运动控制奠定了基础。基于联立约束法建立机器人的动力学模型,确定了机器人各关节驱动力矩大小,为驱动电机选取和控制器参数选择提供了依据。     

七自由度机器人动力学优化

对七自由度机器人动力学性能进行研究并优化,七自由度机器人结构上具有冗余关节,可以进行容错控制,因此容错时可能会产生关节的加速度突变,从而引起系统故障甚至损坏机器人系统。为防止加速度突变引起机器人运动故障,首先进行机器人动力学建模及分析,在此基础上将求解出的加速度优化处理,将优化后的加速度进行最优化分析,有效克服了高速运动及容错时容易发生的关节加速度突变。通过实验仿真观测到该优化可以对关节角度实现快速准确的跟踪。     

机电系统虚拟样机协同建模与仿真技术研究

针对机电系统虚拟样机设计的需要，在单学科仿真建模的基础上，进行基于仿真软件接口的多学科协同建模与仿真分析。以工业机器人虚拟样机的关节运动控制为例，利用ADAMS／Controls模块，将动力学模型通过接口变量与控制模型进行连接，建立连杆一关节执行机构多体动力学与运动控制协同的虚拟样机多学科集成模型，并进行协同仿真运行，表明基于仿真软件接口的协同建模与仿真方法能够有效支持机电系统虚拟样机的开发技术研究。     

七自由度手臂运动控制与轨迹插值

针对七自由度拟人手臂运动控制与轨迹平滑的相关问题,进行了相关运动学算法和轨迹插值算法的研究。首先,根据七自由度拟人手臂的机械结构和冗余轴运动特性,建立了基于MDH法的连杆坐标系,其次从正、反运动学建模两个方面对拟人手臂进行了运动控制描述。然后,深入研究了拉格朗日插值算法,从而构造出平滑曲线。最后,利用MATLAB的机器人工具箱和绘图工具箱对拟人手臂进行了运动和规划仿真实验,从而验证了正、逆运动学封闭解和拉格朗日插值算法的正确性。     

基于VL Motion和AMESim的液压六自由度平台联合仿真及试验研究#br#

为研究六自由度平台的优化设计及控制策略,需要对系统进行详细建模。针对液压六自由度平台仿真建模方法进行研究,提出一种机电液联合仿真的建模方法。采用AMESim对液压系统和控制系统建模,Virtual.Lab对平台机构动力学部分建模,通过软件之间的接口将机械、液压控制系统两部分模型联合,建立液压并联机构的通用仿真模型。通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。与传统数学建模方式相比,该方法发挥了各软件的优势,使建模过程简捷且高效,适用于复杂装备的设计与研究。     

基于RecurDyn的4自由度液压机器人的动力学建模研究

为了全面分析4自由度液压机器人的综合性能,提出了基于数字化虚拟样机RecurDyn的仿真方法。以1台试验性4自由度液压机器人为对象,系统研究机器人的运动学特征。在RecurDyn中导入由CATIA建立的几何模型进行动力学的仿真分析,并通过Matlab对运动学和动力学进行数学建模计算来验证RecurDyn的正确性。该研究方法从系统的角度对4自由度液压机器人的性能进行了综合评估,提高了产品的开发速度和精度,降低了开发成本。     

基于SAMCEF的四自由度并联机器人动力学建模与仿真

利用SAMCEF软件进行了Cross-IV四自由度并联机器人的建模与仿真。首先,利用SolidWorks模型建立了机器人的三维实体模型,并通过运动学逆解模型计算得到驱动轴转角参数。然后,利用SAMCEF软件建立了机器人的多刚体动力学模型和刚柔混合动力学模型,并进行了仿真分析,研究机器人在实际运动过程中杆件的弹性变形对末端轨迹精度的影响,从而预估机器人的动态特性。     

刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真研究

并联机构在运动过程中存在弹性变形和刚柔耦合效应,对机构的运动及其稳定性具有较大影响。针对上述问题,以3自由度刚柔耦合并联机器人为研究对象,基于线性多体系统传递矩阵法(线性MSTMM)建立了刚柔耦合并联机器人多体系统模型和拓扑结构模型,推导了整体系统的空间转换方程和动力学方程;通过Matlab软件建立了机器人SimMechanics仿真模型,并基于PID控制策略对机器人进行了轨迹跟踪的仿真研究。结果表明,机器人末端输出的实际运动轨迹与期望轨迹基本吻合,机器人系统运动相对稳定,验证了该建模方法的正确性和有效性,为进一步对并联机构进行研究提供了一定的理论依据。     

基于CATIA V5的工业机器人运动学仿真研究

机器人三维运动仿真是当前机器人研究领域中重要的研究方向之一.利用高端三维CAD软件对六自由度M_6iB机器人建立三维运动仿真模型.采用D-H参数法建立了连杆坐标系下的机器人运动学模型,并利用Matlab编写了运动学方程的变换矩阵,最后利用软件对机器人的运动进行分析.研究了运动学方程的求解,基于CATIA V5的DUM中...     

基于VL Motion和AMESim的液压六自由度平台联合仿真及试验研究

为研究六自由度平台的优化设计及控制策略,需要对系统进行详细建模。针对液压六自由度平台仿真建模方法进行研究,提出一种机电液联合仿真的建模方法。采用AMESim对液压系统和控制系统建模,Virtual.Lab对平台机构动力学部分建模,通过软件之间的接口将机械、液压控制系统两部分模型联合,建立液压并联机构的通用仿真模型。通过与试验结果的对比验证了仿真模型的正确性。与传统数学建模方式相比,该方法发挥了各软件的优势,使建模过程简捷且高效,适用于复杂装备的设计与研究。     

单自由度腿部机构的四足机器人稳定性研究

以基于切比雪夫连杆腿部机构的四足机器人为原型,建立了其足端的运动轨迹方程,并推导出速度方程; 分别从静态及动态两种步态对单自由度四足机器人的稳定性进行研究,给出了各种步态下保持平衡行进的稳定判据; 并通过Adams仿真进行了验证。     

基于动作捕捉技术对仿人机器人运动学分析与步态仿真

以人类的构造为原型,基于仿生学的角度,设计了一种下肢单腿7自由度的仿人机器人.通过三维光学动作捕捉系统采集人体正常行走时的运动位置坐标,分析数据,获取人体步态行走时的关节角度及下肢各关节力矩变化规律;建立了下肢7自由度运动学模型并进行逆运动学分析,求解出下肢各关节角度的变化情况,并根据步态规划求解出仿人机器人步行运动过程中下肢各关节转动角度;在UG环境中建立下肢7自由度的仿人机器人三维模型,并利用多体动力学软件Adams进行动力学仿真,结合步态运动规划求解出的角度变化情况对仿真参数进行设置,通过虚拟样机完成仿人机器人的步态行走,并将仿真数据和动作捕捉实验获取的数据结果进行对比.研究结果显示,仿人机器人能够实现稳定的步态行走,确认了整体建模思路、运动学分析以及动力学仿真的准确性.以实验结果为基准,仿真所获得的髋关节和膝关节力矩值相对于实验值的相对误差分别为6.7％和9.6％,均在合理的范围内,为仿人机器人结构设计和电机选型提供了依据.