机器人工作空间边界点提取算法研究与改进

工作空间边界点提取是机器人工作空间分析中的关键环节。对现有的工作空间边界提取算法进行了详细讨论。针对传统按列划分法边界点提取均匀性差以及内部边界点提取困难的缺陷,提出了按角度划分的边界点提取算法;针对局部坐标法计算效率低的缺点,采用将按角度划分法与局部坐标法结合进行边界点提取的方法。采用最小二乘法对边界点提取结果进行了分析;结果表明改进后的算法计算效率和计算精度都有所提高。最后采用改进算法对一冗余自由度的混联手术机器人工作空间进行了边界提取,验证了算法的正确性和可行性。     

面向微电机的双机器人协作工作空间分析与计算

为实现双机器人协同装配微电机组件的任务,需要确定双机器人协同装配工作空间。建立双机器人协同装配运动学约束关系,推导协作工作空间的定义,说明协作工作空间与双机器人布局形式的关系;采用蒙特卡洛法计算双机器人工作空间,提出一种基于空间网格划分的方法计算双机器人协作工作空间。在V-REP软件中搭建微电机自动化装配生产线虚拟仿真环境,通过编写LUA脚本计算出双机器人工作空间和协作工作空间,直观地验证了双机器人布局形式的合理性,为实际生产提供理论依据和算法支撑。     

微创手术机器人的工作空间分析

手术杆末端的可达工作空间直接影响到手术区域的规划.基于正运动学分析,得到手术杆末端位置与各关节变量的函数关系,运用蒙特卡罗法求解末端位置集合,并在Matlab中绘制工作空间云点图;采用二维曲线生成曲面的方法分析工作空间边界,利用重积分原理求解其体积;最后运用几何代数相结合的方法对工作空间进行了仿真.为该机器人进行实际的微创手术奠定了基础.     

基于Alpha Shapes三维重建原理的机器人工作空间求解方法

工作空间是机器人的一个重要运动学指标,对工作空间进行分析是手术机器人结构优化和手术规划的重要环节。首先应用蒙特卡罗法求解得到了工作空间点云;采用按角度划分法对工作空间点云进行了边界提取;基于所提取的边界点,运用Alpha Shapes算法对工作空间进行了三维重建。相比传统工作空间曲面求解方法,该算法可以通过调整参数来适应不同类型的工作空间,具有很好的精度和通用性。最后运用数值积分方法求解出了工作空间体积,为机器人实施手术奠定了基础。     

机器人工作空间边界提取算法研究

蒙特卡洛法是对机器人进行工作空间分析的一种简单常用的方法,而工作空间边界点提取是蒙特卡洛工作空间分析中的关键环节。用一种改进算法对一七自由度机器人的工作空间进行边界点提取,提取效率和结果都满足后续工作的要求。通过实验对改进算法的效率和精度进行分析,实验结果证明了改进算法的有效性。     

三维机器人工作空间及几何误差分析

机器人工作空间的分析和求解是机器人机构设计过程中一个非常重要的问题。本文采用基于随机概率的蒙特卡罗方法,根据关节空间到工作空间的映射关系,得到了机器人机构工作空间。因为常见的机器人属于三维空间机构,所以在以前工作的基础上,将概率方法推广到对三维机器人机构工作空间的求解上。通过深入地研究二维、三维图形的微分几何关系,在沿z方向得到每一层的边界曲线基础上,采用曲线包络的方法得到了三维工作空间曲面的形状。通过一个例子详细说明了该方法的具体使用。最后对三维工作空间进行了几何误差分析,并说明了该方法对工程实际问题的应用价值。     

基于随机概率的机器人工作空间及其面积求解

采用随机概率的蒙特卡罗方法得到了平面机器人的工作空间。由于此方法不用对机器人进行逆解计算，也不必直接对奇异值进行计算，所以非常适于工作空间边界曲线的绘制。本文的另一个目的在于扩展一种简单快速的方法，更有效地确定一般平面机器人工作空间的面积。由于工作空间是由一系列的直线或圆弧曲线构成的封闭图形，所以可以采用矢量法对边界点予以表示，并用窄矩形对面积进行近似计算。最后，对一个平面机构的实例进行了面积计算和比较分析。本文介绍的方法不但简单而且在工程中非常实用。     

Delta机器人期望工作空间求解算法研究

针对并联机器人工作空间存在一些病态的不连续空间,提出来了一种Delta机器人期望工作空间的求解算法。首先,由Delta机器人运动学出发,给出了机器人实际工作空间的表达式,并将工作空间分成上下界进行求解;然后,通过将给定形状的规则期望工作空间的上下界与机器人实际工作空间的上下界进行比较,从而得到期望工作空间;最后,在Matlab软件上对算法进行了验证。所提出的算法可适合于不同形状期望工作空间的求解,并且较几何分析法更简便、更易于编程实现。     

双臂协作机器人动态精度设计及工作空间分析

针对双臂协作机器人在票据自动报销处理过程中,票据高速移动、翻转、高精度动态对位及机械臂完备工作空间设计等问题进行详细分析。通过D-H约定建立机械臂空间坐标系,求解相应正逆运动学方程,并根据正运动学方程求出机械臂末端工作空间云图,运用蒙特卡洛法遍历双臂相对距离取值范围,求取工作空间最大交会情况下双臂相对距离。对末端执行器不同对接位置进行仿真研究,分析末端执行器平均加速度波动情况,获得动态精度最优情况下的位置参数,为双臂机器人动态精度设计及精准控制奠定基础。     

6R双臂服务机器人协作空间分析及参数优化

针对双臂机器人协作空间及其机构参数优化问题,以6R双臂服务机器人为研究对象,根据D-H参数求出运动学正解,利用蒙特卡洛法求解双臂各自的工作空间,以协作空间最大为优化目标,求解机械臂机构最优参数,通过MATLAB进行编程对具体运算结果进行验证.结果表明,在一定约束之内,以双臂机器人协作空间最大为目标,优化机构连杆长度和关...     

显微外科手术机器人协同工作空间分析

介绍了自主研发的"妙手"主从遥操作显微外科手术机器人系统,该系统的主手为两个Phantom Desktop装置.确定合理的主手布局对于提高整个系统的易操作性有重要的作用.运用蒙特卡罗法对主手的单个和协同工作空间进行了分析.通过不同布局时主手协同工作空间的对比分析,得出如下结论:当两只主手相对布置、两主手中心点之间相距300mm时,可获得最大的形状规则的共同工作空间.研究结果不仅对改进"妙手"系统的性能有重要意义,而且对于研制开发双操作臂主手也有重要的参考价值.     

基于对偶数矩阵的穿刺机器人建模及工作空间分析

提出了一种穿刺机器人,由竖直移动关节、水平移动关节、前后移动关节、相互垂直方向上的两个旋转关节以及进针关节共同组成,六个关节实现对针尖姿态的调整,进而达到协助医生治病医疗的功能。阐明了一种基于对偶数矩阵建立运动学模型的整体步骤、方案,并针对所提出的穿刺机器人进行数学模型的建立,通过经典的D-H法进行验证,结果表明,用对偶数模型也能达到D-H法同样的结果,并进一步推测,假如建立一种对偶数运算法则函数,将极大提高运动学数值运算的速度,对于高关节数目的机械运动的计算具有一定的指导意义和参考价值。最后,在对偶数矩阵建立的模型基础上对机器人进行工作空间分析,初步证实了关节结构尺寸设计的合理性。     

基于蒙特卡罗方法的双臂机器人工作空间分析

双臂机器人的工作空间是机器人行业的研究热点和难点,以自行研制的双臂机器人为研究对象,建立D-H坐标系,求出运动学正解方程。根据蒙特卡罗方法和极值理论,利用Matlab仿真软件求出它的工作空间。再次验证了蒙特卡罗方法的实用性和普遍性,为后续机器人轨迹规划和控制研究提供了理论基础。     

四足仿生机器人足端工作空间的分析

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用。在简化的四足仿生机器人模型的基础上,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在MATLAB软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的体积大小并对几何误差进行了分析。     

机器人工作空间求解方法研究及应用

针对机器人工作空间的求解问题,在现有研究方法基础上,将蒙特卡洛法的优点和Matlab的仿真建模功能相结合,提出了一种新的求解工作空间的方法;以Staubli TX60L六轴串联机器人为例,分别用数值法、几何绘图法和本文提出的方法求解出工作空间,进行对比分析,结果证明,此方法不仅不需要考虑复杂的运动学方程,且准确度高、运算速度快。     

四足仿生机器人足端工作空间的分析

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用。在简化的四足仿生机器人模型的基础上,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在MATLAB软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的体积大小并对几何误差进行了分析。     

机器人工作空间仿真研究

计算机的高速计算能力能够对大的随机抽样样本进行计算,机器人的工作空间是一个重要的运动学指标,利用随机抽样的方法并借助于计算机的计算和图形显示功能,可以方便而又完善地进行喷浆机器人的工作空间分析。     

基于数值算法和CAD的机器人工作空间三维建模

机器人操作臂三维工作空间的精确计算对于它的设计和应用非常重要。文中介绍了一种基于数值算法和CAD的新方法来创建机器人的三维工作空间。该方法采用一种基于随机概率和前向运动学的数值方法,在其主工作空间横向剖面生成由点云构成的3D机器人的平面工作空间,描绘平面工作空间的边界曲线,最后生成机器人工作空间的3D模型。文中用实例阐明了该方法的实用性。     

双臂机器人的协作工作空间数值计算方法

讨论了双臂机器人的协作工作空间问题,给出了计算多关节双臂机器人协作工作空间的数值方法。该方法以极值理论为基础,采用边界提取和阈值判决,确定双臂机器人的协作工作空间界限曲面和极限位置。通过对六自由度转动关节双臂机器人的数值计算实例表明了该算法的可行性。