ABB1410工业机器人的旋量运动学逆解方法

为了高效可靠实现工业机器人逆运动学求解,针对常见6自由度工业机器人"后3关节轴线相交,关节2、3轴线平行且与关节1轴线异面垂直"的结构特点,以ABB1410机器人为对象,建立旋量运动学模型,将几何关系法与PadenKahan子问题相结合,提出了一种运动学逆解方法。该方法首先利用机器人腕部点和前3关节轴线之间的几何关系求解关节角1,再将后5个关节角的求解转化为3个Panden-Kahan子问题1和1个子问题2,完整地给出了逆运动学封闭解。通过实验验证了该逆解算法的准确性和实用性。     

基于旋量理论的RRRP机器人逆运动学分析研究

对机器人逆运动学的分析研究是实现控制和轨迹规划的基础。介绍了旋量理论和逆运动学指数积公式;基于旋量理论和指数积公式进行了机器人逆运动学子问题的分析;最后,根据机器人的结构特点,建立了RRRP机器人的逆运动学模型,将整体逆运动学问题的求解划归为相应子问题的求解,得到了给定末端工具位姿条件下关节变量的表达式。整个过程显示了旋量理论在逆运动学分析中对比D-H参数法的优越性和简洁性,为类似运动学乃至动力学的分析求解提供了新的思路。     

基于几何法和旋量理论的6自由度机器人逆解算法

针对6自由度串联机器人运动学逆解求解过程复杂、几何意义不明确的问题,提出一种基于几何法和旋量理论相结合的求解方法。基于旋量理论建立机器人的运动学模型,其运动学逆解常采用Paden-Kahan子问题加以求解,但针对前3个关节轴线均不相交的机器人,难以用现有的子问题进行求解。因此,采用一种几何解法进行前3个关节角度的求解。针对后3个关节轴线相交于一点的问题,采用Paden-Kahan子问题进行求解,最终推导出此类机器人运动学逆解的封闭解。以ABB1410机器人为例进行算法验证,验证了此算法的有效性和可行性。     

工业机器人逆解问题的旋量解法

运用旋量方法建立工业机器人运动学模型,提出一类子问题以求解通用的逆解算法。利用仿真软件DELMIA的机器人模型库,给出一种"特殊位形法"来求解机器人连杆参数。将机器人前三个关节运动定义为一类新的子问题,即已知点绕两个平行轴线和一个与前两个轴垂直的轴线旋转至定点的问题。结合经典的Paden-Kahan子问题,推导出机器人8组逆解的解析算式。以IRB1400弧焊机器人为例,验证算法正确性。仿真结果显示算法误差在10-12数量级,耗时不到0.12 ms,能够满足机器人控制系统高精度和实时性要求。     

基于新几何子问题的6R机械臂逆运动学分析

针对已有几何子问题对工业机械臂逆运动学分析通用性差且计算效率低的问题,提出了一种全新的几何子问题,并基于此开展了6R机械臂逆运动学分析研究。首先,简要叙述了已有的经典Paden-Kahan子问题;然后,在总结已有子问题不足的基础上,提出了用于求解通用6R工业机械臂逆运动学的新几何子问题,即单点绕3个轴线顺序旋转,并给出子问题的求解步骤;进一步,基于旋量理论及所提出的子问题,给出了求解工业机械臂逆运动学解的流程;最后,通过仿真和物理实验,验证所提子问题对于不同类型的6R机械臂逆运动学求解的适用性,并与文献中的已有方法进行了对比分析。研究结果表明,与已有基于旋量理论的方法相比,对于含有/不含有肩部偏移、前两个关节轴线相交/不相交的各类工业机械臂逆运动学求解问题,所提方法在通用性及计算效率上更加优良,且能够有效应用于实际机械臂的实时轨迹控制。     

基于运动旋量的LR-Mate 100机器人的逆运动学分析

针对串联机器人逆解困难问题,提出采用运动旋量及指数积求解运动学逆解子问题的方法,求解LR-Mate100机器人的运动反解。研究表明:该方法可消除多关节耦合变量,简化求解过程,计算精度高,同时为求解LR-Mate 100机器人的运动学逆解提供了一种新方法。     

基于旋量和臂形标志的机器人运动学逆解计算

讨论了用旋量和指数积公式计算PUMA类型6自由度机器人运动学逆解的方法。在子问题的计算过程中，通过引入臂形标志来选取关节变量的合理解，以得到运动学逆解的唯一解。这种方法避免了对无效解的计算，可以减少计算量，提高计算效率。通过一个实验机器人的运动学逆解计算验证了算法的有效性。     

基于旋量理论的RRRP机器人正运动学分析研究

对机器人正运动学的分析研究是实现控制和轨迹规划的基础。介绍了旋量理论,基于李群李代数和旋量理论建立了RRRP机器人的运动学模型;根据指数积公式进行了机器人运动学正解分析并建立了运动学方程,对比D-H参数法具有更为明确的几何意义和简洁性;利用ADAMS软件进行了运动学仿真,直观的显示了机器人的运动规律,且运动学正解方程得到的结果与仿真数据之间的误差不超过0.05。结果表明:由旋量理论和指数积公式建立的机器人运动学方程的正确性,以及旋量理论应用于类似刚体系统运动学分析的可行性。     

基于旋量理论的四足机器人运动学分析

在调研分析当前足式机器人的研究进展的基础上,提出一种基于旋量理论的四足机器人运动学建模方法.运用旋量理论建立其运动学模型,建立各个关节的速度螺旋后根据罗德里格斯公式推导出该四足机器人的正运动学显式解析解,运用空间几何方法推导出该四足机器人的逆运动学显式解析解.最后运用专业多体动力学仿真软件Adams对所设计的四足机器人进行运动学仿真分析,验证了运动学理论推导的正确性及改四足机器人设计的合理性.提出四足机器人运动学算法的显式解析解,特别适用于对四足机器人控制有实时性要求的应用场景,为足式机器人的实时控制打下坚实的算法基础.该四足机器人运动学算法对后续的四足机器人甚至足式机器人的动力学、轨迹规划、步态规划研究都具有重要的参考意义.     

基于旋量理论的四足机器人运动学分析

在调研分析当前足式机器人的研究进展的基础上,提出一种基于旋量理论的四足机器人运动学建模方法.运用旋量理论建立其运动学模型,建立各个关节的速度螺旋后根据罗德里格斯公式推导出该四足机器人的正运动学显式解析解,运用空间几何方法推导出该四足机器人的逆运动学显式解析解.最后运用专业多体动力学仿真软件Adams对所设计的四足机器人进行运动学仿真分析,验证了运动学理论推导的正确性及改四足机器人设计的合理性.提出四足机器人运动学算法的显式解析解,特别适用于对四足机器人控制有实时性要求的应用场景,为足式机器人的实时控制打下坚实的算法基础.该四足机器人运动学算法对后续的四足机器人甚至足式机器人的动力学、轨迹规划、步态规划研究都具有重要的参考意义.     

基于旋量理论和Paden-Kahan子问题的6自由度机器人逆解算法

机器人逆解中运动学模型的建立主要采用Denavit-Hartenberg(D-H)参数法和旋量法。D-H参数法相对成熟,在机器人运动学分析中得到广泛应用。旋量法实际应用相对较少,但旋量法中机器人各连杆坐标系相对于底座建立,具有明确的几何意义。基于旋量法建立起的机器人运动学模型,其逆解常采用Paden-Kahan子问题方法加以求解,单纯的Paden-Kahan子问题法只能解决低自由度机器人的逆解。针对后三个关节相交于一点的6自由度关节机器人,基于旋量理论建立起机器人运动学模型,利用经典消元理论和Paden-Kahan子问题相结合的方法,提出一种机器人运动学逆解算法,并给出此类机器人运动学逆解的显式求解结果。以库卡KR-150机器人为例,利用该算法进行运动学逆解,验证了算法的正确性。     

水下灵巧手运动学分析与实验

介绍了一种三指水下灵巧手,分析建立了单个手指的运动学模型以及每个手指的雅可比矩阵,通过运动实验验证了运动学模型的正确性,为进一步研究灵巧手的轨迹规划、控制等问题提供了理论依据.     

关节独立五指灵巧手指的耦合运动规划

利用超声电机低速和大转矩的特性设计了由其驱动的五指灵巧手,传动方式采用的是腱传动方式,每个手指均有4个自由度和4个关节,即其手指具有相互独立的关节,从而可以使手指末端两个关节的运动完全依照人手的二次运动方程耦合关系进行运动规划。然而这种关节运动耦合关系会导致在求运动学反解时某些关节角得不到解析解,于是采用数值迭代法,获得了相应的数值解;进而获得了灵巧手的单指运动空间,并通过ADAMS仿真验证了算法的正确性。     

欠腱驱动多指灵巧手的设计

提出一种欠腱驱动多指灵巧手，它具有结构简单，操作灵巧，控制容易，较高的操作适应性，每个多指节手指仅用一个腱驱使手指弯曲运动。文中描述了欠腱驱动多指灵巧手的结构设计与手指位移分析，与现有的多指灵巧手和欠驱动多指杆机器人手相比，这种手指灵巧手的结构更为简单紧凑，且能减少控制的复杂性、重量和成本，并能实现多功能地抓取不同物体的能力。     

HIT／DLR灵巧手传感器系统

介绍了HIT／DLR多指灵巧手的传感器系统,基于DSP,FPGA及A／D转换芯片等,实现了手指传感器信息的数字化采集和传输,提高了传感器的信号质量及系统可靠性。在灵巧手的传感器系统中,着重介绍了指尖六维力／力矩传感器、关节位置传感器、关节力矩传感器及触觉传感器等。     

一种4自由度三指灵巧手的设计和运动学分析与仿真研究

设计了一种4自由度、8关节三指灵巧手,借助力矩转换器对关节运动的逻辑控制作用和对三指相对位置的调整,大大提高了对复杂外形物体抓取的适应性和可靠性。建立了灵巧手系统正、逆运动学的解析算法,并通过数值仿真验证了正、逆解算法的正确性,为该三指灵巧手的运动控制和抓取作业规划等研究奠定了基础。     

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。     

基于旋量理论的可重构机器人运动学的研究

研究了可重构机器人的正、逆运动学算法，应用旋量理论和指数积公式法，而非较常用的D—H法建立运动学模型，得出了与机器人构型无关的正运动学算法，并推导得到通用性较好的迭代计算逆解的数值算法，通过基于实例进行Matlab编程的实现，验证了算法的可行性。     

基于倍四元数的机器人逆运动学分析

采用倍四元数进行建模求解机器人逆运动学问题.将齐次变换矩阵转以倍四元数形式表示,建立了倍四元数形式的机器人运动学方程,再通过消元和运算得到机器人逆运动学的解.最后,以SCARA机器人为实例求解验证,证实该算法简单可行.