一种改进的工业机器人轨迹规划方法研究

针对机器人运动轨迹求解过程中,因5次多项式插值法而产生的突变现象,提出一种改进的5次多项式插值法。以某公司生产的ER3A-C60型工业机器人为研究对象,首先采用标准D-H参数法建立了机器人的连杆坐标系,然后创建机器人仿真模型并进行运动学正解、逆解的求解,做出了机器人末端的工作空间点云图。在求解机器人运动轨迹过程中,提出了一种5次多项式插值与B样条插值相融合的方法以消除突变现象,经实验对比论证后发现,优化后的关节相关曲线更加光滑平稳,能较好地消除突变现象,避免了机器人在运动过程中因振动和冲击的发生而影响机器人使用性能和寿命。     

一种自由曲面抛光机器人轨迹规划方法

针对机器人抛光自由曲面轨迹规划困难,抛光精度不高等问题,提出了一种机器人抛光轨迹规划方法。该方法在UG软件环境下完成对自由曲面的建模,借鉴铣削加工中刀轨生成方法并结合抛光工艺特点,利用等残余高度算法生成抛光轨迹,在此基础上,提出了改进的Douglas-Peucker算法,该算法用于对抛光刀触点的提取,能够将弓高误差控制在给定的范围内,提高抛光精度,最后根据连续抛光刀位点数据求解出机器人各关节转角。实例表明,该抛光轨迹规划方法精度高,可解决自由曲面抛光轨迹规划问题。     

一种机器人轨迹规划的新方法

为了使机器人具有良好的运动特性,本文从机器人轨迹规划出发,采用了Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线生成机器人各关节运动轨迹;该方法利用Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线的Ｃ２ 连续性,优化机器人各关节的运动性能,最终改善了机器人的运动特性。     

一种面向叶片的机器人抛磨轨迹规划方法

为了实现对叶片的自动化抛磨加工,提高抛磨质量,提出了一种面向叶片的机器人抛磨轨迹生成方法。该方法在传统的分层切片算法的基础上改进了交点追踪方式,使生成的轨迹更加完善,效果更好。通过CAD/CAM技术对叶片进行建模,生成叶片的三角网格模型。对该模型进行分层切片处理,得到抛磨运动轨迹。在此基础上,确定机器人抛磨姿态并进行运动学逆向求解,得出机器人各关节运动转角。仿真与实验结果表明,该抛磨轨迹规划方法,可以有效提高叶片工件表面加工质量。     

机器人轨迹规划算法的两种应用方法

为了解决工业机器人的运动平稳性问题以及提高其性能,基于轨迹规划算法提出了两种具体应用方法,即基于时间分割与基于位移分割法。分析了轨迹规划中的约束,介绍并比较了两种方法,采用梯形曲线仿真实验证明两方法,从3个方面比较二者的优缺点,说明可用来满足不同规划要求。     

喷浆机器人大臂的一种轨迹规划算法

借助于数值方法中的拟合手段来构造多项式函数,通过建立两个关键变量之间的正、逆向数学关系,对喷浆机器人大臂机构的运动轨迹进行了规划,并利用仿真分析的结果对其进行了检验.     

弹性关节冗余度机器人轨迹规划的一种新方法

对于大多数工业机器人来讲,由传动系统、谐波减速器和伺服系统产生的关节弹性是机器人弹性的主要来源。当机器人高速运动时,由于关节弹性而产生的末端变形将会影响机器人的跟踪精度。并针对弹性关节冗余度机器人提出了一种使关节弹性变形极小化的轨迹规划新方法。该方法同时考虑了关节加速度和关节速度对关节弹性变形的影响,在保证关节弹性变形极小化的同时,也使关节加速度和关节速度明显减小。平面３Ｒ机器人的仿真研究表明,该     

一种玻璃搬运机器人轨迹规划和优化研究

考虑玻璃属于易破碎产品,在设计机器人搬运玻璃的轨迹规划时,提出了以执行时间和抖动最优为目标的轨迹规划和优化。将B样条曲线应用到对机器人进行轨迹规划中,建立了以时间和抖动最优为目标的数学模型,利用多亲遗传算法对其进行优化,定量表达了机器人执行搬运作业的单次时间和抖动之间的函数关系,并能根据其设定的参量对两者进行权重分配,使其达到工程使用的匹配。该优化方法在考虑效率的前提下,降低了机器人搬运作业的抖动,也即降低了玻璃的破碎率。该方法对搬运机器人的轨迹规划研究具有一定的意义。     

一种混凝土管道喷涂机器人设计与轨迹规划

针对大型预应力钢筒混凝土管道外表面喷涂作业任务需求,设计了一种自行走式宏—微运动结合的5自由度喷涂作业机器人装备。对其进行构型与结构设计;建立涂层厚度数学模型,优化喷涂轨迹重叠距离,确定最优的喷涂轨迹间距;针对不同的喷涂轨迹喷涂单个管道所需的时间来选出最优的轨迹。结果表明:当喷涂轨迹间距取最优值,喷涂路径为螺旋型时,所用时间最短,喷涂质量最佳。现场试验验证,该结构类型的喷涂机器人可以有效高质的完成大型管道外表面的喷涂作业且安全可靠。     

一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划

针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析,并在关节空间中运用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划,从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Matlab机器人工具箱和Labview编程软件进行了仿真与实验,完成了对机器人末端空间直线轨迹规划的任务。     

工业机器人奇异规避轨迹规划方法

针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题,提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象,建立六自由度串联机器人运动学模型,解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型,分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时,记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入,利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径,机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径,保证机器人关节角运动学参数连续性的同时,规避奇异区域。实验结果表明,提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法,能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变,减少奇异位形对机器人运动性能的影响。     

挖掘机器人自主挖掘轨迹规划方法

以某型液压挖掘机工作装置为研究对象,以挖掘机在复杂的水下环境中自主挖掘作业,工作装置运动轨迹光滑连续、振动冲击小为目标,在其操作空间和关节空间进行轨迹规划方法研究。设置挖掘机铲斗末端运动轨迹路径点,在操作空间对选取的关键路径点采用曲线样条插值法规划挖掘路径。在关节空间利用分段变阶多项式曲线和5次非均匀有理B样条曲线运动特征建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹控制点位置及运动时间相同的条件下,对两种轨迹规划方法进行仿真,分析挖掘机各个工作装置关节角度、角速度和角加速度等运动特征。仿真和试验结果表明,5次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法能够减少挖掘机自主挖掘过程中的振动,实现挖掘轨迹的平稳连续。     

直角坐标机器人轨迹规划

以直角坐标码垛机器人为研究对象,以机器人运动轨迹规划作为主要研究目标,首先确定码垛机器人的工作路径,依次分析常用三次多项式、五次多项式、梯形速度规划的优缺点;然后再将梯形速度规划的加速度曲线有突变的部分利用正弦函数进行过渡处理,使其变得连续平滑、没有突变,提出基于正弦函数的S型轨迹规划的加速度曲线;最后通过积分方法得出...     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

冗余机器人的任务优先级轨迹规划方法

当机械臂末端沿期望轨迹运动时,若障碍物影响机械臂末端运动,则末端会与障碍物发生冲突,使其偏离期望运动轨迹。针对这一问题,提出了一种任务优先级轨迹规划方法,使机械臂末端避障后能够继续跟踪期望轨迹。当机械臂末端运动轨迹中含有障碍物时,赋予避障运动作为优先控制,通过计算末端位置增量使机械臂末端产生逃离速度,进而避开障碍物;反之,赋予轨迹跟踪作为优先控制,通过对机械臂期望轨迹与实际位置进行误差控制,达到提高末端轨迹跟踪精度的目的。最后,对冗余机器人进行了仿真及试验验证。结果表明,当障碍物与机械臂末端运动轨迹发生冲突时,基于任务优先级的轨迹规划方法可以使机械臂末端有效地避开障碍物,同时,末端避障后机械臂仍能跟踪到期望轨迹运动。     

一种五自由度混联机器人轨迹规划研究

以一种五自由度混联机器人为研究对象,采用矢量法和空间几何解析法分别建立了机器人并联部分和串联部分位置正反解的封闭解模型,在关节空间中利用五次多项式插值算法对机器人进行轨迹规划,并在给定运动插值时间和过预设路径点的条件下,通过MATLAB软件仿真绘制五次多项式插值运动规律下机器人的运动学图像。仿真结果显示,采用五次多项式插值算法保证了机器人有连续光滑的位置、速度和加速度曲线,为该机器人进一步针对轨迹控制研究奠定了理论基础。     

一种弧焊机器人轨迹跟踪控制方法的研究

针对弧焊机器人动态特性中的非线性和不确定因素,对机器人的轨迹跟踪控制问题进行了研究。为提高跟踪精度和控制性能,提出一种基于高斯基模糊神经网络的轨迹跟踪控制方法。该方法以高斯基作为隶属函数,结合神经网络和模糊算法,设计了高斯基模糊神经网络控制器。采用非线性规划中的最速下降法对模糊神经网络进行自学习,能够在线调节隶属度函数的中心以及关节耦合权值,使得控制器具有更好的自学习与自适应能力。数值仿真结果表明该控制方法能高效地控制机器人的轨迹跟踪。     

一种仿生四足机器人的腿部结构设计及其轨迹规划

为了提高四足机器人的行走稳定性,在对"马腿"进行仿生分析的基础上,设计了一种四足机器人的新型腿部仿生结构,并基于该机器人的单腿运动学模型,利用复合摆线法对其足端轨迹进行了规划;通过分析足端位移、速度、加速度的变化特点,证明满足该机器人行走稳定性的要求,为后期机器人物理样机的稳定性实验提供了理论依据。     

一种高速并联机器人的运动学建模与轨迹规划仿真

以一种可实现高速运动的4自由度并联机器人为研究对象,采用矢量法建立了机器人运动学逆解模型,并提出了具有显示表达式的运动学正解解析解法,因无需迭代而具有较高的计算效率。采用4种运动规律分别规划末端抓放路径,并对比分析了关节角加速度与角跃度随时间的变化规律。在此基础上,提出了基于SAMCEF的机器人刚柔耦合仿真流程,并分析了不同运动规律的残余振动幅值变化,为优选可兼顾关节驱动力矩平滑性与末端残余振动收敛性的运动规律提供了解决思路。     

一种机械臂分段插值轨迹规划方法

针对工业机械臂在运动过程中的角速度与角加速度突变引起的机械系统冲击问题,结合五次B样条曲线和五次多项式的高阶连续性,提出了一种新的分段插值轨迹规划算法即"B-5-B算法"。通过SOLIDWORKS建立样机模型,利用Adams进行虚拟样机的运动学仿真,得到关节的角位移、角速度、角加速度以及关节力矩图。通过与"3-5-3算法"所得到的图进行比较,表明了该算法提高了工业机械臂的角速度和角加速度曲线的平滑性,并降低了机械系统的冲击力,同时由于B样条具有局部支撑性,为轨迹优化提供了一种新的方法,也为机械臂实物验证做了充分的理论支撑。