六足机器人整机运动学分析及构型选择

六足机器人整机构型设计和整机运动学模型是机器人样机研制和行为控制的基础。利用GF集理论阐明了六足机器人整机构型设计的实质即为解决机械腿在机身平台上的布局问题,并基于仿生学原理给出了5种整机构型。介绍了一种三自由度并联驱动腿部机构,并利用闭环矢量链及求导的方法建立了基于该腿部机构的六足机器人整机运动学模型。本文给出了六足机器人整机运动学理论及仿真算例,推导出了速度、加速度的理论值及仿真值的拟合图。拟合结果表明:角速度、角加速度的理论值与仿真值的最大误差量级分别为10~(-2)(°)/s和10~(-3)(°)/s~2,验证了理论模型的正确性。基于该理论模型,绘制了不同构型下该并联驱动腿的六足机器人的工作空间分布图,选择了工作空间较大的两种整机构型,并对这两种构型下的六足机器人的运动学性能进行对比分析,选择了一种能够更好发挥该腿部机构综合运动能力的整机构型。本文的研究为该六足机器人的后续研究奠定了理论基础。所使用的整机运动学建模方法对其他六足机器人也实用。     

一种可重构模块化机器人系统的运动学研究

介绍了一种可重构模块化机器人系统,进行了基于指数积法的模块化机器人的运动学研究。采用装配映射矩阵描述模块装配的拓扑结构信息。利用拓扑结构信息和模块坐标系间的齐次变换,获得了各个关节的旋量坐标并自动生成了基于全局指数积法的机器人运动学正解模型。通过对旋量坐标的伴随矩阵变换获得了机器人的空间雅克比矩阵,进而采用速度变换的方法得到了夹爪坐标系相对于空间坐标系的雅克比矩阵。采用Newton-Raphson迭代方法,利用雅克比矩阵的广义逆实现了运动学逆解的求解。并通过仿真实验验证了逆解求解方法的有效性。     

模块化六自由度机器人的运动学分析

对模块化六自由度机器人进行了正运动学、逆运动学分析,并在Matlab环境下,利用Robotics Toolbox建立了机器人对象,同时进行了运动学仿真,为模块化机器人构形的设计提供了验证方法。     

Stewart衍生型并联机器人的拓扑构型及结构模型

针对传统Stewart并联机器人耦合度较高导致运动学求解困难的问题,给出一种衍生拓扑构型,并详细设计了其结构模型.基于方位特征集理论,以单开链为支路单元,对机构的拓扑构型进行了剖析,计算了自由度和耦合度,结果分别为6和1;推导并验证了正向、反向运动学解析方程;为满足运动要求,发明了 一种复合铰链以及一种可以转换主、从运...     

模块化可重构三腿并联机器人的运动学控制

基于局部指数积公式,提出了利用Paden-Kahan子问题法直接解析求解模块化三腿并联机器人关节角位移的逆运动学方法,进行在线位置轨迹规划与控制。由于在求解主动关节位移的同时被动关节位移也可一并求出,因此和迭代法相结合可以提高在线计算前向运动学的效率,实现位置轨迹的在线监控。通过对球面工件进行加工的演示,验证了子问题法在并联机器人运动控制中应用的实用性。     

可重构模块化机器人正运动学建模

对可重构模块化机器人的正运动进行了研究,对每一个功能模块推导出了独立变换矩阵.将装配机器人各模块的矩阵加以连乘就可以得到正运动学公式.每一个功能模块的矩阵仅随模块的类型的改变而改变,不随模块的大小而改变.同时采用Matlab语言建立了正运动学的用户界面,进一步简化机器人正运动学的计算.     

一种模块化机器人的拓扑构型优化

采用遗传算法对一种关节型模块化机器人系统面向任务的拓扑构型优化设计问题进行了研究。对任意机械臂拓扑构型组成模块的类型、参数、数量及模块间连接顺序和装配方位等信息进行了二进制编码。按照性质不同将设计要求划分为刚性要求、柔性要求及刚性+柔性要求,对不满足刚性要求的拓扑结构通过过滤器处理以提高效率,对其他拓扑结构进行构型评价并以评价结果的加权和的形式建立构型评价函数。以自由度最小为主要优化目标,结合遍历法和遗传算法给出一种拓扑构型优化设计方法。构型优化实验验证了该方法的有效性。     

基于模块化关节的机器人结构设计和运动学分析

提出三种模块化转动关节,详述它们的结构参数,并用这三种模块化关节装配了写字机器人,对其进行运动参数 计算、运动学分析和写字的模拟实验。结果表明,提出的三种模块化关节在一定范围内能较好地实现模块化机器人的运 动功能。     

可重构模块化机器人逆运动学建模

可重构模块化机器人的构形确定后,找出依序的关节模块、连杆模块.采用局部指数乘积公式和微分运动学公式建立逆运动学数学模型,然后采用牛顿-拉普松迭代法获得数值逆运动学的迭代公式;用Matlab语言建立了逆运动学的用户界面,自动生成逆解说明该方法的可行性.     

可重构模块化机器人正运动学和工作空间的分析

采用DH矩阵方法对可重构模块化机器人正运动学进行分析,得出了机器人末端执行器的位姿矩阵;对于可重构模块机器人工作空间的分析,采用DH矩阵中旋转矩阵与位置向量的数学关系得出机器人末端执行器的位置向量公式,使用MATLAB编程计算和绘制出工作空间图.     

一种孔系组合夹具夹紧装置构形设计方法

介绍一种针对棱柱形工件的孔系组合夹具夹紧装置的自动构形方法。首先确定工件的夹紧区域并离散化,然后根据工件的形状确定夹紧装置的个数,进而确定候选夹紧方案,并提出夹紧方案的质量评价标准。最后通过实例验证上述方法的可行性和精确性。     

模块化可重构足式仿生机器人设计

在应用仿生学原理和拓扑理论对足类生物骨骼结构进行简化和模块化分的基础上,开发了一套模块化可重构足式机器人系统,此套系统能够构造出多种不同构形的足式机器人,并且由于采用了均一化的设计,在一定程度上降低了生产成本。     

可重构模块化工业机器人构形及其静力学分析

可重构模块化工业机器人是机器人学研究领域中兴起的一个新的研究方向,其核心和基础内容是可重构工业机器人的模块划分和模块组合运动规划。分析可重构模块化工业机器人的特点,以50kg负载工业机器人为例,介绍了工业机器人模块的划分,结合课题所涉及的具体实例分别对工业机器人的各个模块进行了详细的叙述。采用基于SolidWorks的三维建模和基于ANSYS的结构性能分析相结合的方法,完成50kg负载工业机器人本体的构建,实现了工业机器人的可重构化。     

基于实例推理的冲击电钻产品模块化配置设计研究

基于实例推理技术(CBR)是人工智能及机器学习领域中的一个研究方向.阐述了基于实例推理的基本原理、工作流程、关键技术及模块化技术.以项目<基于Web的五金产品个性化定制平台研制与开发>为背景,通过研究实例推理技术和模块化技术,并把它们结合起来应用到冲击电钻产品配置设计中,运用模块化技术对冲击电钻的功能结构进行合理的划分,降低了产品配置过程中来自于知识表达的困难.合理地利用已有的冲击电钻的实例及设计经验,进一步实现产品快速配置的方法,提高产品设计的效率.     

基于知识工程的汽车万向节产品配置研究

研究基于知识工程的产品配置方法，通过运用UG软件中的知识熔接模块的知识处理功能，具体结合汽车万向节产品配置。建立该产品配置的知识库，实现面向工程参数的汽车万向节产品配置。取得较好的效果。     

基于公理设计的模块化特种机器人配置过程研究

在模块化特种机器人配置过程中引入公理设计理论。针对特定设计要求进行功能需求分析,运用之字形映射,创建设计参数与功能需求之间的关系模型,找到每一层功能需求所对应的设计参数。而后建立设计矩阵,规划设计顺序。考虑到机器人系统的特殊性,将公理设计得到的模块分为使能模块和结构模块。根据模块类型的不同分别采用不同的选定方法。在结构模块的配置设计过程中继续应用公理设计,通过将设计参数转换为机器人特定的运动学/动力学参数,进一步体现功能需求,验证配置方案。     

基于绳索驱动的并联康复机器人的研究

针对腰部康复训练过程中如何协调控制患者骨盆运动轨迹的问题,设计了由6根绳索牵引的四自由度并联机器人。采用封闭矢量四边形法和Newton—Raphson迭代法建立了该绳索驱动并联平台运动学正、逆解计算模型。基于骨盆运动规律,对绳驱动机器人进行了运动仿真,得出了驱动绳索长度、速度、加速度变化规律,并通过实验验证了所构建并联平台运动学模型的正确性。     

面向多类型客户需求的模块化产品配置系统研究

针对多类型客户需求下的模块化产品配置设计,给出了产品配置设计系统的框架结构,对其中关键技术进行了研究。利用框架法和面向对象技术进行客户需求表达,借鉴质量屋的思想,通过二次映射的数学模型建立客户需求与模块属性之间的映射关系,根据相似度匹配算法挑选满足需求的模块实例,形成配置方案。该系统框架结构和实现方法在移动式油料装备的配置设计系统中进行了应用,效果明显。     

基于SOLIDWORKS配置技术的组合夹具参数化设计

基于组合夹具的特点,灵活运用SOLIDWORKS2003的配置技术,介绍了一种组合夹具的参数化设计方法和实现步骤,应用表明,本方法具有很强的实用性.