偏置式空间机械臂关节角参数化逆运动学求解

针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。     

运动学误差模型变体下的机械臂标定精度研究

为进一步提高机械臂运动学标定精度,研究不同D-H建模方式下运动学误差辨识精度的差异,为运动学误差准确建模提供理论依据。围绕SD-H和MD-H运动学误差模型的各种变体形式,量化对比各模型变体的性态水平和线性化误差,并分析二者对运动学标定精度的综合影响。研究结果表明：x-z-y欧拉变换会破坏MD-H运动学误差模型最小性,不适用于运动学标定;其余满秩MD-H模型性态水平优于SD-H模型两个数量级;MD-H建模时引入的线性化误差与SD-H数量级等同;在模型性态水平和线性化误差综合作用下,较强测量噪声环境中的SD-H模型运动学标定精度(0.1%~39.3%)优于MD-H模型(0.1%~71.2%);角度类与位置类的运动学参数误差的辨识精度差异显著。研究成果为机械臂标定的精确建模以及误差类型与辨识方法的合理匹配提供了理论依据。     

一种物料抓取机器人的运动学研究

提出了一种新型2-DOF串并混联机械臂,该机械臂具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。在自由度分析的基础上,对这种机械臂进行了运动学性能分析。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

基于改进人工蜂群算法的冗余机器臂逆解研究

针对具有移动关节的7自由度机械臂逆运动学求解困难的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法的逆运动学求解方法。首先根据冗余机械臂的物理结构简化出几何模型,利用D-H法建立运动学模型,由坐标系变换得到正运动学的解。由于该冗余机械臂不满足Pieper准则,难以用传统方法求得封闭解;因此采用改进人工蜂群智能算法,利用位置误差与姿态误差的标准差作为目标函数,求取逆运动学的最优解,并利用Matlab编程进行仿真验证,仿真结果表明该方法准确有效,为具有移动关节的冗余机械臂逆运动学的求解提供了一种新的途径。     

基于全微分模型的打磨机械臂静态误差分析

针对打磨机械臂系统的精度设计问题的解决,基于DH模型建立了机械臂的运动学参数模型,并基于全微分法建立了运动学参数误差与末端误差的数学关系。对机械臂可能出现的误差源进行分析,归纳误差源的类型,代入误差模型分别进行仿真,并对结构误差与传动误差对机械臂末端位置的影响进行比较。结果表明:传动误差对X、Y向的位置影响较大,而结构误差对Z轴的影响较大,这些信息可用于对实际机械臂参数误差的回归分析,为在机械臂设计及制造阶段、机械臂的制造及装配误差预计及优化提供数据参考。     

液压支架油缸内壁缺陷修复机械臂的运动学分析与仿真

针对矿用液压支架油缸内壁局部缺陷修复,设计一种能深入液压支架油缸筒内进行内壁修复的焊接机械臂。基于改进D-H参数建模方法,对设计的内表面修复焊接机械臂进行运动学建模,并求解了内表面修复焊接机械臂的正、逆运动学。借助MATLAB软件,采用蒙特卡洛法,对该焊接机械臂的有效工作空间进行了仿真分析,利用Robotics Toolbox工具箱对油缸内壁缺陷修复机械臂进行关节轨迹规划,通过仿真得到各关节的角位移、角速度、角加速度曲线。仿真结果表明：该机械臂运行平稳,轨迹连续,满足运动学要求。     

重箱转载机械臂的运动学建模与仿真

以QY-7t型重箱转载机械臂为研究对象,绘制了其三维结构图,阐释了各关节的运动特点,基于标准的D-H参数建模法确定了各关节坐标系及参数表,建立了机械臂的正运动学数学模型及仿真模型,并对模型进行了数值验证。在此基础上,应用MATLAB/Robotics工具箱进行了运动学仿真,结果表明:该机械臂结构参数设计的合理性,各关节在运动过程中并无冲击、骤变等现象。     

基于液压马达驱动的6R排爆机械臂结构设计与运动学分析

针对液压马达驱动的排爆机械臂在特种环境下工作,根据其工作过程中存在灵活性差、精确度低的问题,提出基于液压马达驱动的六自由度旋转机械臂,满足在复杂工况下的工作要求。通过建立机械臂的D-H坐标系和三维模型,根据D-H坐标系建立原则,理论推导出运动学方程,得出机械臂连杆末端位姿与各关节角度的关系,同时联合MATLAB和Adams进行正运动学和逆运动学仿真,得出各关节角度变化曲线和末端位移变化曲线。结果表明:6R机械臂机械结构设计可靠、运动学理论方程正确,满足机械臂末端的空间坐标(单位为mm)从(-160,410, 740)移动到(-502,-160,362)的位置要求。     

石材雕刻机械臂运动学性能的分析与优化北大核心

石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动学性能的变化相当复杂,其运动性能的优劣是影响石雕产品质量的重要因素。分析并优化石材雕刻机械臂在其工作空间内的运动性能。基于D-H参数法建立石材雕刻机械臂运动学模型,通过旋量理论中的指数乘积公式计算石材雕刻机械臂正运动学解和逆运动学解;基于雅克比矩阵的条件数,提出可以定量描述石材雕刻机械臂运动性能的指标(灵巧度),并进一步研究灵巧度在关节空间坐标和操作空间坐标下的变化规律;基于Dijkstra优化理论,在石材雕刻机械臂的可达工作区内给出机械臂运动性能最优的工作空间。结果表明:当石材雕刻机械臂在最优工作空间中移动时,其关节角加速度的波动会大幅减小。研究成果可为石材雕刻机械臂加工位置的布局提供参考。     

基于双目视觉和距离误差模型的工业机器人运动学参数标定方法

基于距离误差模型的标定技术,建立机器人末端距离误差与机器人运动学参数误差间的模型关系,避免了标定过程中坐标系的转换误差,能显著提高标定精度。视觉测量技术具有测量精度高、非接触性、实时性强等特点,与传统的机器人末端测量手段相比,具有成本低、操作简单等优势。研究一种将距离误差模型与视觉测量技术相结合的机器人标定方法,用于提高工业机器人特定工作空间的精度。采用双目视觉系统,将相机外置于机器人进行测量。基于距离误差模型进行机器人参数标定,利用标定结果进行运动学参数补偿。结果表明:特定标定工作空间内的距离误差都有所改善;在标定轨迹上,绝对距离误差的平均值从0.279 9 mm减少为0.104 4 mm,非标定轨迹的误差降幅高达50%以上,验证了该方法的可行性。     

蜗轮式差动传动的运动分析

基于转化机构原理和相对运动角速度多边形,本文给出了蜗轮差动传动运动分析的一般方法.     

拉延压力机多连杆机构运动分析与优化设计

多连杆机构是现代拉延压力机内、外滑块普遍采用的工作机构。在对拉延压力机内、外滑块工作机构运动分析及优化建模的基础上。利用Visual C＋＋ 6．0构建并开发了拉延压力机多连杆机构运动分析与优化设计系统（MOD），结合具体拉延压力机性能要求，给出了较好的优化设计方案。多连杆机构运动分析与优化设计系统的建立为设计拉延压力机提供了一个有力的工具。     

一种新型并联机床的运动学分析及受力分析

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构，辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的布局设计方案。该并联机床具有工作空间大、可实现姿态角大、位置与姿态解耦等优点，建立了主进给机构的封闭形式的运动学方程，导出了一、二阶运动影响系数矩阵，通过建立机构的静力平衡方程，分析了切削加工载荷在各条驱动腿之间的分配情况，最后，给出了仿真研究的数值实例。     

工业码垛机器人机构设计与运动学分析

研究与探讨了新型工业码垛机器人机构设计和运动学分析问题,对于机器人的核心机构设计问题进行了详细的数学推导,并通过实验数据对分析结论进行了验证,还根据数学推导结果计算出了机器人的工作空间,且通过Matlab对机器人的三维工作空间进行了仿真分析,仿真分析结果与机器人实际运行结果完全吻合.所做工作对开展新型工业码垛机器人理论研究与工程探索具有重要意义.     

基于ANSYS Workbench的八连杆压力机刚柔耦合模型动力学分析

为考虑压力机柔性体部件对机械运动的影响,以八连杆压力机的传动机构为研究对象,使用Pro/E软件对八连杆传动机构进行参数化实体建模,分别应用ANSYS Workbench软件中的Rigid Dynamic模块及Transient Structural模块,在对八连杆压力机的传动机构做刚体运动学仿真的基础上,进行该传动机构的刚柔耦合动力学分析,得到压力机传动机构的运动特性曲线和等效应力曲线及分布图。结果显示,主拉杆最大等效应力高于材料许用应力,将下轴孔尺寸优化为69 mm后,最大等效应力大大降低,符合主拉杆强度要求。这种方法实现了在同一软件平台中进行刚体运动学和刚柔耦合动力学仿真分析,通过两者比较可得出,刚柔耦合模型更能反映出机构的真实运动情况。     

BKX-I型并联机床的随机振动响应分析

应用有限元分析软件ANSYS,对BKX-I型并联机床进行了随机振动响应分析,分别获得了机床各节点沿机床虚拟x、y、z轴向的位移随机振动响应曲线。在此基础上,对该并联机床随机振动响应规律进行了分析,明确了该机床随机振动响应的特点和数量级。     

基于MATLAB的U型滑道输送链运动学分析

针对一种特殊工况下的低速重载输送链——U型滑道约束输送链,分析了主动链轮运动一个周期的时间内,链节在主从动链轮啮合区域及位置补偿区域内的运动状态。根据闭环矢量法建立机构的位移矢量方程,采用MATLAB软件对机构进行运动学分析,得出各部分机构的运动曲线。运动学分析的结果为U型输送链的动力学分析及速度补偿奠定有利的基础。     

板料包边中边界缩进的敏感性分析

板料包边过程形成的边界缩进是前、后门与门框配合间隙不均匀的根本原因,如何控制边界缩进的大小是设计和生产中的关键问题。归纳了影响板料包边后边界缩进的各种参数,建立有限元模型对影响板料包边后边界缩进的参数进行敏感性分析,找到了影响板料包边后边界缩进大小的敏感参数,并就其对边界缩进的影响进行了分析。根据敏感性分析结果可以对边界缩进进行优化设计,为包边模的设计和调试提供了参考。     

三辊行星轧管机运动速度研究

通过对三辊行星轧管机(PSW)的结构和运动特点的分析,建立了轧制过程中轧辊的速度方程和轧件不旋转条件,通过在φ50mm三辊行星轧管机上进行的轧管试验,推算出了轴向和切向滑移系数。     

New Approaches to Machine Structures to Overcome the Limits of Classical Parallel Structures

The day-to-day use of parallel kinematic machines (PKM) is limited by the size of their five-dimensional working area and position-dependent features. With the conventional hexapod, a structure optimisation does not offer the possibility of overcoming these problems. Three new approaches to machine structures for surmounting these limits are described and evaluated.