含双驱动支链的2UPS-RPU并联机构雅可比矩阵

基于旋量理论和李群李代数方法,以4自由度2UPS-RPU并联机构为例,提出了含串联输入支链的并联机构正运动学雅可比矩阵的一种新的推导方法。首先利用指数积公式建立含串联输入支链的位置正解,得出动平台位姿矩阵,根据动平台位姿矩阵列出第2和第3支链对动平台的约束方程,通过对方程组两边微分,得出第1支链关节速度与主动关节速度的映射关系,然后代入第1支链正运动学速度关系式,得出并联机构的正运动学雅可比矩阵。最后,基于螺旋理论建立了并联机构逆运动学的完整雅可比矩阵。为机构的奇异性分析提供了理论基础。     

下肢康复机器人逆运动学数值解法

针对机器人逆运动学数值解法中可能出现的雅可比矩阵奇异性问题,提出改进的求解方法,采用关节微变量近似值避免雅可比矩阵的求逆计算,其值由雅可比矩阵和误差矢量决定。以6自由度下肢康复机器人为例,建立8种不同基础坐标系和末端坐标系组合的运动学模型,运用MATLAB软件对算法进行编程,对末端任一位姿进行逆运动学求解,将每次迭代的位姿误差绘制成曲线,对误差曲线进行对比分析,确定运动学模型对数值解法的影响,在此基础上对算法进行改进,可以证明运用改进后的算法可以求得较高位姿误差精度的运动学逆解。     

管内异物抓取机械手机构设计与运动学研究

通过对管内异物抓取机械手的型综合,确定了该机械手为三自由度关节型机械手.建立了机械手的D-H坐标系,进而通过齐次变换得出机械手的正运动学方程,并采用反变换法得出机械手的逆运动学方程.利用微分变换法得到机械手的雅可比矩阵.最后通过仿真验证了机械手结构设计的合理性、运动学方程建立的正确性,为机械手的进一步理论研究奠定了基础.     

采用ADAMS的五自由度抛光机械手仿真分析

用机器人运动学的知识求出机械手的雅可比矩阵,用UG软件对五自由度抛光机械手进行三维实体建模,通过UG和ADAMS接口直接导入到ADAMS软件中,在此基础上进行五自由度抛光机械手的运动仿真分析,得到五自由度抛光机械手手腕关节的位移变化曲线,为机械手设计的改进和完善提供依据。     

六自由度工业机械臂运动学仿真研究

为了解决传统插补方法机械臂运行缓慢的问题,采用一种构造雅可比函数的方式来对目标曲线进行插补,根据目标曲线计算出曲线上每个点的雅可比矩阵,形成雅可比矩阵函数,再将目标曲线拟合成末端速度函数,进而求得机械臂每个关节的角速度函数。实时计算机械臂的雅可比矩阵,根据机械臂末端需要的速度,计算出每个关节的速度,这样就能保证机械臂末端在工作空间每个位置的速度可控,同时使用KUKA KR30-3工业机器人模型对其进行仿真验证并就其在头盔加工方面进行仿真分析。仿真结果表明,在避开机械臂奇异位姿的情况下,根据末端位置函数能够计算出机械臂每个关节角的速度函数,并且能够保证速度的连续性。     

油罐清洗机器人雅可比矩阵求解及奇异位形分析

油罐清洗机器人作为一种复杂的串联机器人,其轮式移动机构和水射流机械臂装置形成移动机械手,具有多个运动副,是机器人运动分析和控制的基础。旋量理论能大大简化机构运动的计算模型,并具有明确的几何意义。根据机器人的结构特点,建立简化的移动机械手模型和旋量位形,应用旋量理论和指数积公式建立其速度雅可比矩阵,得到关节速度和末端工具速度的映射关系。根据雅可比矩阵是否满秩判断机器人的奇异位形,给出了机器人边界奇异和内部奇异的判定条件,分析了奇异位形下机器人的运动性质,为机器人进一步设计和控制提供了理论依据。     

基于螺旋理论对3-RPS并联机器人运动学分析及仿真

3-RPS型并联机构具有3个结构对称的支链形式,每个支链由一个转动副连接基座,一个球面副与动平台相连接,转动副与球面副由移动副所连接。采用螺旋理论对3-RPS型并联机器人自由度分析,采用反螺旋的方法建立约束雅可比矩阵、运动雅可比矩阵和完整雅可比矩阵,导出了动平台的速度到驱动关节速度之间的映射,从而计算出末端执行器的速度、加速度并进行奇异性分析。基于Matlab SimMechanics软件建立3-RPS型并联机器人仿真模型,进行运动学仿真对比研究,结果表明:动平台的实际输出变化与给定的参考值变化基本相符,验证了该建模方法的正确性。     

双机械手协同运动模型及其工作空间分析

基于双机械手建立协同运动学模型,分析其最佳协调工作空间。首先,采用D-H变换矩阵法建立双机械手运动学模型,揭示机械手末端执行器在不同运动形态下笛卡尔坐标空间位姿与机械手各关节变量之间的转换关系;其次,利用MATLAB中Robotics Toolbox建立双RCX340机械手三维仿真模型,验证运动学模型的可靠性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对双机械手的工作空间进行了分析,得到双机械手末端执行器的最佳协调工作空间,为双机械手协调轨迹规划提供了理论依据。     

冗余度机器人雅可比矩阵求导方法及应用

雅可比矩阵导数求解是进行冗余度机器人动力学优化分析的基础。基于旋量理论,提出了求解雅可比矩阵导数的改进方法。该方法利用运动旋量指数积易于求导的特点,避免了直接代入关节变量符号计算雅可比矩阵并依次求解关节变量偏导数的繁琐过程,在保持计算准确性的同时,极大地简化了雅可比矩阵求导运算。通过9自由度冗余度机器人优化关节力矩的拉抽屉操作实验,验证了算法的正确性和实用性。     

多输出3D打印冗余并联机器人的设计与分析

设计了一种新型多输出3D打印机器人,该机器人机构以Delta并联机构为主构型,以Stewart并联机构为辅助构型,在末端执行器上布置多个打印头,实现多输出。根据建立的运动学模型,分析了该机器人机构的运动学反解,得到速度雅可比矩阵,解得各驱动关节的速度和加速度。给定动平台的运动轨迹,仿真分析了机构的运动协调性,并对机构的灵巧性与静刚度进行了分析。