接触网双机械臂作业车运动学分析及轨迹规划

针对铁路隧道中,接触网作业车自动化程度低、工作效率低等问题,研制一种可完成钢筋探测、钻孔打锚、拉拔测试、吊柱安装、维修保养等一系列作业的接触网双机械臂作业车。运用标准的D-H法对该双机械臂系统进行运动学建模,并对其进行正逆运动学的分析。通过齐次变换推导其末端执行器的姿态和位置,然后经过MATLAB仿真和数学计算结果比较证明建模的准确性。已知双机械臂系统的初始位姿和工作状态下的末端位姿,采用五次多项式插值的方法对双机械臂进行轨迹规划,并得到此轨迹下的双机械臂各关节的位移、速度和加速度曲线图,为双机械臂系统进一步的优化和后续的研究提供了参考。     

搬运机器人的轨迹规划

用五段三次多项式方法对一种搬运机器人的运行轨迹进行规划,并利用Matlab工具对该方法进行仿真分析.结果表明该方法能使运动轨迹的位置和速度都连续,尤其是加速度也连续,并且能够使机器人按照规定路径运动,保证机器人运行平稳不抖动,顺利避开障碍物,满足设计要求.     

基于MATLAB Robotics Toolbox的UR5机器人轨迹规划与仿真

为了解UR5机器人实时轨迹变化情况,根据Denavit-Hartenberg参数法在MATLAB Robotics Toolbox中利用Link函数建立了UR机器人的三维数学模型,对UR5机器人进行了正、逆运动学求解与理论分析,推导出各个关节角之间的变化关系;利用三次多项式插值法对任意PTP (点到点)之间的空间轨迹规划进行理论分析,并结合MATLAB Robotics工具箱对UR5机器人数学模型进行了空间轨迹规划和仿真,得到了连续变化的轨迹曲线。仿真结果验证了机器人运动学模型的正确性和合理性,为UR系列机器人的进一步研究和应用提供了理论依据。     

基于CAD/CAM技术的机器人连续轨迹规划

在复杂零件造型及弧焊中,提出了基于CAD/CAM技术的机器人连续轨迹规划算法.该算法利用CAM中的造型及铣加工功能模块获得待加工工件表面信息,然后综合考虑机器人系统加工精度和加工速度的要求,采用累加弦长的三次参数B样条算法,调整和优化工艺参数,并将CNC轨迹转化成机器人运动轨迹.实验证明,该算法所生成的连续轨迹运动精度更高,运行更平稳,可满足面向复杂轮廓的现代高速高精度的机械加工要求.     

模糊PID控制的桁架机器人轨迹规划研究

针对仓库用大型桁架机器人轨迹规划研究现状,将传统的五次多项式进行优化,设计并规划了一条以电机最大速度和加速度为约束的五次多项式轨迹,得出数学模型。为满足桁架机器人取物这一非线性系统的控制精度要求,设计一种以参数自适应模糊PID的控制方法,对规划好的轨迹作轨迹跟随实验。结果表明:该控制方法能够获得较好的路径跟随结果,可有效提高桁架机器人的运动精度,符合实际使用要求,对同类工程研究具有一定的参考价值。     

基于样条插值算法的工业机器人轨迹规划研究

工业机器人的控制系统是封闭且独立的,通过示教方式来在线编程是很难完成复杂的曲线运动,效率较低。为此在工件面型图像中对待加工轨迹进行规划,根据三次B样条曲线插值算法对规划好的加工路径轨迹进行数据处理,通过离线编程把加工轨迹数据点格式转换成机器人程序文件,把复杂的曲线运动分解成直线运动和圆弧运动,从而实现工业机器人的复杂曲线运动。实验过程中机器人运动流畅没有停顿,实际运动轨迹和规划运动轨迹吻合得很好,证明该方法有效可行。     

工业机器人自适应生成插补周期的轨迹规划算法

为了化简任意轨迹算法过程,提高算法的适应性,利用分类法以及误差法提出了一整套自动生成插补周期的轨迹规划算法,并使得插补曲线的振荡得到抑制.经过仿真和实验证明:该算法实现了轨迹,并满足了相关要求,且算法实用有效.     

基于正弦波加速度曲线的机器人圆弧轨迹规划

针对轨迹规划曲线的平滑性进行研究,提出能够保证C2连续的正弦波加速度曲线对圆弧轨迹曲线进行升降速控制,并采用四元数球面线性插值规划机器人末端平滑的圆弧姿态轨迹。最后在六关节搬运机器人上进行仿真与试验,结果表明:运用正弦波加速度曲线进行升降速控制,不仅能够保证C2连续,而且计算量相对较小,能够较好地满足机器人控制的实时性要求。     

六自由度机器人运动学仿真及轨迹规划

为减小机器人运动过程中的振动和冲击,延长机器人使用寿命,提高轨迹规划的精度,以六自由度工业机器人为研究对象,针对采用五次多项式样条规划的轨迹因加加速度有突变而导致的轨迹精度不高的问题,采用五次和七次非均匀B样条对机器人轨迹进行规划。机器人的运动学建模和轨迹规划的仿真通过MATLAB平台实现。仿真结果表明,采用五次和七次非均匀B样条规划的运动轨迹速度、加速度光滑,加加速度连续没有突变,机器人轨迹精度较好,运动性能优于五次多项式样条。     

基于NURBS算法的工业机器人轨迹规划研究

轨迹规划是工业机器人研究领域的重要内容之一。为解决使用直线与圆弧逼近不规则曲线方法带来较大误差的问题,提出使用NURBS拟合自由曲线,并使用S形速度曲线来控制机器人末端的运动速度和加速度,使各个插补点的位置、速度和加速度能够连续,将之反推到关节空间可以得到各个关节的角度、角速度和角加速度。最后以IRB2600工业机器人为仿真本体,通过MATLAB仿真证明:NURBS和S形速度曲线相结合的方法可以得到在关节空间连续、平稳的运行轨迹、速度曲线、加速度曲线,减弱了因各关节角度、角速度、角加速度突变带来的冲击影响,优化了机器人运行轨迹。     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向,直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续,采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象,因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化,使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验,实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

逆向驱动焊接机器人NURBS轨迹规划

针对焊接机器人逆向运动学不易求解且多解或无解的缺点,提出一种基于ADAMS和MATLAB的逆向驱动轨迹规划方法,并采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)进行关节曲线拟合,并进行焊接机器人的运动学仿真.结果表明,与正弦曲线和五次多项式等传统规划算法相比,逆向驱动NURBS轨迹规划算法,获得的各关节角位移曲线光顺性较好,机械手各方向的位移误差均较小,误差小于1 mm,从而快速准确实现焊接机器人的预期轨迹,为焊接机器人轨迹规划提供了一种新思路.     

A hexapod-based machine tool with hybrid structure: Kinematic analysis and trajectory planning

This paper shows kinematic analysis and trajectory planning for a novel machine tool structure consisting of a six degree-of-freedom hexapod machine and a two-degree-of-freedom rotary table. Accordingly, to operate the proposed machine tool, eight coordinates should be defined. Since a conventional part programming can define at the most five axes, the three remaining coordinates should be defined by using appropriate trajectory planning. An analytical model is developed that defines the relationships among the parameters in the proposed structure. A rule-based model is also developed to select the redundant coordinates without going through any complex and time-consuming calculations.     

基于轨迹动态规划的移动机器人焊道自动跟踪

针对大型构件复杂轨迹焊缝自动焊中的移动机器人跟踪控制滞后和焊接轨迹频繁振荡等问题,提出一种基于轨迹动态规划的焊道跟踪方法. 利用结构光传感器检测区域超前于电弧的优势,实时获取焊接区前方焊缝位置特征信息实现对焊道轨迹宏观走向的超前感知,基于焊道等距逼近思想动态规划移动机器人运动轨迹,结合电弧传感技术实时检测焊接偏差信息,通过机器人本体与机载执行机构的协同控制对焊接轨迹进行动态补偿. 结果表明,该方法提高了复杂轨迹焊缝跟踪中焊接速度一致性及焊接轨迹平滑度,改善了焊道弯曲或折角处的焊缝成形质量.     

六自由度切削机器人在复杂曲面加工中轨迹规划研究

针对复杂曲面难以加工的问题,研究了一种切削机器人加工叶轮的加工方式。以叶轮叶片单条精加工路径为例,通过B样条插补算法规划了机器人末端加工刀具的进给速度、弓高误差、末端刀具位姿。利用ADAMS仿真运行,切削机器人进给速度及轨迹均能够平稳过渡、各关节的运动实现了自适应调整。最后分析了机器人各关节角、角速度等参数及其相互关联特性,验证了所研究的轨迹规划方法的有效性和实用性。     

减少冲击的五段S曲线加减速新算法研究

以减少机床冲击为目的,提出一种以最大加速度为参量的五阶段S曲线加减速控制新算法。采用解析式对短轨迹代码加工时的最大速度进行分析和重算,并针对重算最大速度时可能出现加加速度过大的情况,提出一种快速求解的带可调参数的迭代算法对加加速度进行限制,以降低加速度变化率。仿真结果表明:该算法参量少,易于编程实现,确定合适的可调参数值可大大减少算法迭代次数,快速限制加加速度值,避免加速度发生突变,保证速度在加工过程中平滑变化,有效地提高了系统的柔性。     

基于光滑急动S曲线的激光钢坯标识机构轨迹规划

针对基于倍福PLC搭建的直角坐标标识机械手在标识作业中平稳、准确运动的要求,开发替代PLC内置梯形加减速轨迹的光滑急动S曲线,并对在数值转换过程中引起的精度损失进行三次补偿。对固定标识和飞行标识2种不同的标识类型,分别采用不对称谐波急动AS曲线和正弦急动S曲线进行运动学轨迹规划,可有效实现激光标识设备的平稳运行和准确定位;在所搭建的直角坐标机械手上进行试验验证。结果表明：标识设备各轴运行过程平稳,经过补偿后的终点位置准确。研究成果也可应用于高精度机床的平稳启停和精确定位场合中。     

基于虚拟样机的六自由度弧焊接串联机器人的运动仿真

针对弧焊接机器人的特点,建立了六自由度串联机器人D-H运动学模型,对模型进行了运动学分析。提出了基于多项式函数插值法的空间轨迹规划方案,算例验证显示:手臂运行平稳,空间点全部在机器人工作空间以内。为模拟实际工作过程,进行了虚拟样机仿真,仿真曲线平稳,无骤变现象,验证了该机构的合理性。