基于虚拟样机技术的机器人空间轨迹实现及仿真分析

针对虚拟样机技术能极大的减少产品开发成本,同时能很好的对产品进行分析和测试的特点.为了分析机器人运动轨迹特性,采用UG建立机器人样机模型,并将其导入ADAMS中创建虚拟样机.根据机器人运动学原理,结合MATLAB编程计算,对获取的数据采用样条函数驱动关节运动,实现了机器人多体系统在ADAMS中进行空间任意轨迹运动的功能.通过仿真求解,分析了机器人相关参数的运动特性.其结果为物理样机的研制提供了很好的参考依据,也为机器人碰撞检测打下基础.     

基于时间最短的冲压机器人轨迹规划

针对一种4自由度串联冲压机器人的自动上下料过程,在机器人的初始位姿与目标位姿已知,而运动时间和路径不确定的前提下,以最大限度提高机器人工作效率为目标,以工程实际中关节驱动力、驱动速度和工艺过程为约束条件,进行了单工作周期时间最短优化研究。首先采用D-H参数法建立机器人的连杆坐标系,列出关节变换矩阵和运动学方程,通过微分变换法求出机器人的雅克比矩阵,采用牛顿-欧拉法得出各关节力矩的表达式;然后以时间为参数,运用5次多项式拟合关节位移变化轨迹;最后采用二分法求解满足各关节速度约束和力(矩)约束的最优运动时间,从而生成各关节运动轨迹,并且进行了对比实验。结果表明,该轨迹规划方法能有效地缩短冲压机器人的工作周期。     

基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划北大核心

为提高机器人能量利用率,提出一种基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划方法。为使机器人各关节速度、加速度、加加速度有界连续,采用7次B样条曲线构造关节空间轨迹。将运动学参数与动力学参数相结合计算机器人工作总能耗。在麻雀搜索算法基础上,用精英反向学习、非支配排序以及高斯-柯西变异策略对其进行改进求解出最优能耗所对应的时间序列,进而规划出能耗最优连续运动轨迹。仿真结果表明,所提轨迹规划方法不仅能实现轨迹的连续平滑,而且能有效降低能量消耗,节约生产成本。     

工业机器人运动学分析和轨迹拟合研究

为更好地控制工业机器人进行精准的作业,以Puma560工业机器人为例,运用D-H表示法对工业机器人的结构和连杆参数进行分析,建立运动学方程。利用三次多项式插值方法规划出机器人关节角的运动轨迹。在分析了工业机器人运动学模型的基础上,提出了一种通过对机器人轨迹拟合计算表示机器人关节运动精度和机器人运动精度的方法,为后续提高机器人运动精度研究提供了理论依据。     

基于导纳的机械臂实时柔顺轨迹规划

针对传统机械臂的离线式笛卡尔空间轨迹规划无法解决与环境发生接触的情况，提出了一种基于导纳的机械臂实时柔顺轨迹规划方法。将机械臂笛卡尔空间轨迹规划分为了位置规划与姿态轨迹，并通过时间标度参数s(t)将二者归一化，其中以最为常见的直线运动和圆弧运动为例进行了轨迹规划说明；构建导纳控制器，并将末端六维力传感器获取到的信息代入控制器中，计算出末端位姿的调整量；在轨迹规划的基础上引入导纳控制，解决了轨迹规划无法实时感知外界环境作用力的问题；最后，搭建了机械臂实物验证实验，进行了直线运动和和圆弧运动实验。实验表明，基于导纳的实时柔顺轨迹规划方法既可以实现机械臂轨迹高精度运动，也可以主动顺从外界环境接触力，提高了系统的稳定性和安全性。     

UVW对位平台运动轨迹规划及实验

为提高触摸屏机械对位平台的贴合精度和效率,对直线电机UVW共平面机械对位平台进行机构运动学分析。运用几何法求解机构位置反解,为平台定位提供理论计算依据;通过MATLAB软件求解机构位置正解,以此为理论依据,仿真求得平台工作空间大小;研究最短轨迹和最小时间轨迹规划算法,并通过实验验证了平台极限轨迹和工作空间与仿真结果一致。以视觉检测平台对不同轨迹规划的速度和时间进行实验验证,证明了该轨迹规划对于提高触摸屏机械对位平台贴合性能的合理性和可行性。     

基于氮气室的液压冲击器理论分析与实验研究

对带氮气室的液压冲击器的运动特性及性能参数进行了研究与设计。构建液压冲击器活塞运动的速度时间目标函数,建立了基于氮气室的活塞回程运动、冲击运动非线性数学模型,并得到了活塞运动曲线的微分方程;通过确定部分目标性能参数,从而推导出其余的性能参数,采用这种参数的设计方法,可以将机器的性能参数与运动参数联系起来,有利于确定结构参数,该方法对实际应用及理论研究具有参考价值。     

人形跑步机器人的逆运动学分析

提出一种人形跑步机器人逆运动学的分析方法。由于机器人在跑步时存在一个双脚离地的腾空阶段,因此建立了惯性坐标系、参考坐标系和物体坐标系,用来确定机器人身体各个部分的相对位置。采用齐次坐标转换矩阵分析机器人质心和双脚轨迹与机器人各个关节角度、角速度、角加速度等的关系,并用Newton-Raphson方法根据机器人质心轨迹和双脚轨迹计算出各个关节的运动参数,完成逆运动学分析。并通过算例验证这种方法的有效性。     

2000T液压平衡单偏心浮动轴式剪切机动态特性的研究

本文对武钢新近建成的2000t液压平衡单偏心浮动轴式剪切机的动态特性进行理论研究。将该机械系统简化为12个自由度和7个自由度力学模型,分別建立其运动微分方程组和彈性力矩(包括弹性力)微分方程组,应用作者编制的计算机程序,计算出系统的固有频率和位移振型以及弹性力矩振型。由计算和分析可知,该剪切机的动力特性良好。本文为进一步提高其生产率提供了动力学方面的依据,并提供了对该类设备作动力学研究的方法。     

游梁式抽油机悬点运动参数模拟仿真研究

建立游梁式抽油机系统的虚拟样机模型,并以ADAMS软件对其进行模拟仿真,得到悬点运动参数;并根据抽油机四连杆机构的几何和运动关系,推导出了计算公式,其计算结果为生产和设计提供了依据.     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。     

移运油管机械手设计及其轨迹规划

国内油田修井作业存在人工辅助管柱的起、下操作的危险性以及人工效率低下的问题。研制一种修井作业移运油管机械手,并提出一种新型末端夹持器机构模型,以解决机械手抓取油管的难题。根据D-H参数法创建机械手运动学模型,对机械手进行正逆运动学分析;结合移运油管的工况需求,确定移运过程的轨迹以及经过的目标关键点;使用MATLAB和五次多项式插值法,根据目标关键点进行轨迹仿真,验证机械手轨迹规划的合理性,为机械手的运动控制和轨迹优化提供参考。     

深度Q-RBF网络下的瓶装食品装箱机械臂无碰轨迹规划

由于机械臂存在高度的灵活性，可模拟人类手臂完成易碎瓶装食品的装箱工作，并实时矫正机械臂轨迹规划所存在的误差，提升稳定性与精准度。分析装箱机械臂的基本架构，提出基于深度Q-RBF强化学习网络的机械臂无碰轨迹规划模型，通过资源分配自适应方法，根据待建模的样本，调整RBF网络隐含层单元，从而提升网络学习速率与在线学习能力，结合自适应Q强化学习算法，获得最优操作集合。并选用学习率调参法完成网络的参数学习。仿真与实验结果表明：与其他两种方法对比，此方法具有较强的避障能力，机械臂能够较好地依据预定轨迹行进；避碰进程变化缓和，且能够尽快收敛并逐步趋向稳定。     

用于装箱生产线的机器人运动轨迹规划

在保证稳定性不变的情况下,对自动装箱生产线上并联机器人的作业效率进行优化;建立6个关键点,用于研究轨迹空间规划效率问题;基于Delta3并联机器人,提出以执行时间最优为目标的轨迹规划方法。通过粒子群算法进行优化,得到最优时间,并结合实验进行验证。实验结果表明：优化后一个运动周期需要的时间减少了0.104 s,曲线效率更高;随着时间的增加,冲击程度呈非线性减小;优化后的方法能够有效提高装箱效率。该方法可以用于其他机器人的轨迹规划研究,为其提供理论参考依据。     

军用桥梁运动轨迹规划与自动控制技术

为了弥补某型冲击桥传统人工作业控制精度差等缺点,进行桥梁运动轨迹规划与自动控制技术研究。首先基于轨迹规划目标策略,建立桥垮空间运动轨迹模型,并进行数值分析。然后建立关节角与控制油缸关系模型,将桥垮姿态转换为放桥油缸与展桥油缸的协同控制行程;最后通过电控软件编程控制油缸按照规划行程运动,完成桥梁自动控制作业。研究结果表明:轨迹规划与自动控制技术能够满足桥梁防碰撞要求,并提高作业平顺性、架设速度及安全性。     

基于OpenMV的五自由度机械臂控制方法研究

以五自由度机械臂为研究对象,建立D-H数学模型,探究几何法与代数法求关节角的过程,使用五次多项式插值的运动轨迹规划算法。通过建立仿真模型验证了运动学求解方法与轨迹规划算法的有效性。采用一种基于机械臂几何模型的逆运动学分析方法,设计OpenMV摄像头的图像识别与处理算法来精准定位目标物,并将目标物的位姿发送给主控系统,实现五自由度机械臂自主抓取目标物的功能。以乒乓球为抓取目标进行实验验证,结果表明：此设计能精准定位目标物,完成有效抓取,控制性能稳定、可靠。     

六自由度地震模拟试验台运动轨迹规划

本文以六自由度地震模拟试验台为研究对象,构建了位姿反解模型。提出了一种六自由度地震模拟试验台运动轨迹规划方法,通过位姿反解模型推导出了六自由度地震模拟试验台与手动六自由度平台之间关节空间和工作空间的相似关系。利用相似性关系获得六自由度地震模拟试验台驱动缸的运动方程,实现对手动六自由度平台的运动过程再现。建立了六自由度地震模拟试验台与手动六自由度平台仿真模型,仿真实验结果验证了相似结构六自由度平台之间驱动缸和上平台的运动特性曲线关系。为六自由度地震模拟试验台的控制系统的设计提供参考。     

基于蒙特卡洛法的模块化机器人工作空间分析

采用D-H参数法建立六自由度模块化机器人的运动学模型;基于蒙特卡洛法,并利用MATLAB软件编程,进行模块化机器人工作空间的分析与仿真。分析结果验证了所搭建工作台的合理性,证明了在工作空间内进行轨迹规划,能够完成其夹持装配的工作任务,为进一步研究其轨迹规划和运动控制奠定了基础。     

高速并联机械手轨迹规划及数值仿真

在运动学分析和动力学分析的基础上,针对抓放操作的需要,在操作空间研究diamond高速并联机械手的两种轨迹规划方式：正弦运动规律和34-5次多项式运动规律,借助数学工具MATLAB,计算出速度、加速度、力矩、电机功率等运动学参数值和动力学参数值,并进行计算机数值仿真,比较两种运动规律的优缺点,可作为控制机械手运动的优选依据。     

一种机械臂时间-冲击轨迹的快速求解优化方法

针对NSGA-II算法优化机械臂轨迹耗费计算时间的问题,提出一种时间-冲击轨迹规划优化方法.采用均匀五次B样条函数在关节空间内构造插值曲线,在运动学约束的条件下,利用牛顿法对目标函数进行迭代求解.仿真结果表明:结合牛顿法与埃特金加速法对五次B样条函数插值轨迹规划的时间和冲击进行优化求解,寻优时间短,保证在运动学约束下产...