基于ADAMS仿真优化的搬运机器人运动规划

对于频繁启停,高速高加速运动的搬运机器人,其柔性执行末端的残余振动会影响其运动定位精度。现在多通过主动、被动控制方法和单纯考虑运动曲线光滑性的方法对振动进行抑制,但会产生时滞性、控制复杂和受成本材料限制等问题。通过ADAMS进行运动学仿真优化,对比了不同运动曲线对运动定位精度的影响,并对S曲线参数进行优化,将优化获得的非对称S曲线作为运动曲线,实现机器人运动快速平稳。从动力学角度为搬运机器人的运动规划提供了思路。     

四自由度机器人抓取运动目标建模与轨迹规划

为减少四自由度机器人运动过程中的抖动,提高轨迹规划的精度,提出采用七次多项式对四自由度机器人抓取运动目标过程中各个关节进行轨迹规划的方法。首先,对机器人各连杆之间的变换关系进行运动学分析,利用Matlab中的Robotics工具箱建立运动学模型,并验证逆解的正确性。针对五次多项式插值规划的轨迹精度不高的问题,采用七次多项式规划算法对PTP(point to point)的运动路径进行规划,在Matlab平台仿真实现机器人轨迹规划。仿真结果表明,在抓取运动目标过程中各关节位移、速度及角加速度随时间变化曲线连续没有突变,使机器人平稳的实现了对运动目标的抓取,降低了硬件开发成本。     

关节型码垛机器人轨迹规划及运动学研究

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用"5-3-5"轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。     

一种波纹管蛇形机器人的结构设计及运动分析

针对仿蛇机器人结构复杂,关节寿命短的问题,文中设计一款波纹管蛇形机器人结构.利用Solidworks建立蛇形机器人三维模型,然后构建了蛇形机器人的D-H坐标系及简化模型,并对模型进行了关节约束分析及动力学分析,推导了波纹管蛇形机器人的动力学模型.并且通过ANSYS和Adams对蛇形机器人进行了磨损仿真和运动仿真,仿真结果表明,波纹管避免了蛇形机器人直接与地面接触,减少了蛇形机器人的运动磨损量,提高了使用寿命,且在运动时其速度、加速度过渡平滑,速度能在1s内达到最大值100mm/s,在零点处无反向变化;力矩变化无冲击,蛇体长度变化平稳,无侧滑及停滞等不正常状态,运动效果较好.     

自变位履带式管道机器人动力学分析及仿真研究

为缩短管道检测机器人的开发时间,提高产品的质量,对管道机器人进行动力学分析及仿真研究至关重要。基于ADAMS对管道机器人添加运动副、驱动力矩、接触力、摩擦力和重力,进行了管径适应仿真和运动仿真,得到管道机器人虚拟样机在竖直弯管内运动时质心处的位移、速度、加速度以及驱动力矩曲线。对仿真结果进行分析,证明其在弯管内运动平稳可靠,为其后续试验及应用提供了理论基础,也为原理样机的结构设计提供了理论依据。     

爬楼梯机器人的设计与动力学分析

为提高爬楼梯机器人的稳定性与实用性,通过一种变形轮与行星轮的组合,设计了一种新型爬楼梯机器人机构。介绍了该机构的组成及工作原理,对机器人爬楼梯过程进行了动力学建模,分析了机器人所需驱动力矩的变化,并制作样机进行试验。结果表明,该机构设计合理、理论分析正确,机器人爬楼梯实用性强,在平地与楼梯间运动平稳。     

滤清器壳体专用弧焊机器人轨迹规划研究

以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析,通过程序编译得出了机器人各个关节的运动时间曲线和末端轨迹曲线,由关节位移变化曲线可以得出轨迹规划的正确性,从而验证了机器人结构的合理性。轨迹规划属于底层规划的内容,通过对轨迹规划的研究,可以为机器人的智能反馈控制奠定良好的理论基础。     

一种气门电镦成型机器人轨迹规划与仿真研究

运用D-H法建立气门电镦成型机器人数学模型,并进行运动学正逆解。根据实际现场对机器人运动路径要求,规划其运动路径,现场通过示教获取机器人运动关键点,并在关节空间进行B样条曲线轨迹规划研究,获取关节空间轨迹运动函数表达式,并利用Matlab工具对规划轨迹进行仿真模拟。结果表明利用该方法能生成一条关节位移、速度、加速度都连续的平滑运动轨迹,以保证机器人工作时按规定的路径平稳地运行,且能顺利避开障碍物,满足设计和使用要求。     

苹果采摘机器人末端设计及运动仿真

苹果在我国农业生产中占有重要地位，不仅是最主要的经济果树之一，而且在产量、种植面积及出口量上均居世界第一。产量大、范围广、种植地形复杂、分布零散等因素造成了苹果采摘困难、不及时、损失大等一系列问题。为了实现苹果的时效化、无损化采摘，设计一种负压式五自由度采摘机器人，基于标准型D-H参数建模方法对机器人的正、逆运动学进行求解，并利用ADAMS软件并建立机械臂的虚拟样机，通过运动学与动力学仿真分析，最终获得末端吸口的运动位移、速度、加速度及各关节角速度、驱动力矩的变化曲线。通过分析变化曲线，验证了机器人满足工作要求，结构设计合理，运动过程平稳无振荡，同时也为后续的控制系统研究奠定了基础。     

基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法与仿真

针对移动操作自由度冗余搬运机器人伤员搬运运动的安全性、稳定性要求,提出基于动力学的运动规划与控制方法。采用改进D-H方法建立搬运机器人正逆运动学模型;采用拉格朗日法建立机器人动力学模型;基于零力矩点（ZMP—the Zero-Moment Point）方法建立机器人稳定性评估模型;采用S形曲线方法规划机器人末端运动;通过优化稳定性求解机器人运动学逆解;采用滤波方法拟合关节运动曲线实现关节平稳运动;仿真验证了基于动力学的搬运机器人运动规划控制算法的有效性。     

一种双臂机器人离线运动规划方法研究

针对多关节双臂作业机器人的轨迹规划问题,对双臂作业机器人的结构进行分析,以双臂协调完成插孔装配任务为例,建立双臂作业机器人的运动学模型,研究双臂作业机器人的运动学约束关系,求解出双臂之间的运动学关系。基于给定任务的机器人双臂协调运动规划问题,运用遗传算法得到一种双臂机器人离线运动规划方法。通过仿真实验,验证了主臂的位置和速度曲线连续光滑,说明在运行过程中机器人比较平稳,能够满足机器人的运动规划要求。     

基于ADAMS的一种六足移动机器人的设计与研究

针对复杂环境对机器人的移动要求,提出了一种新型六足移动机器人的设计思想.设计了机器人的主要结构,对该机器人的设计进行阐述,并分析了其越障构态的变化特点.用静力学方法对机器人进行了越障理论分析,建立了六足机器人参数化模型,经ADAMS对机器人进行机构运动仿真,获得了机器人运动学特性曲线,为机器人总体系统设计与数值计算提供了参考依据.     

管道缺陷超声波内检测机器人运动特性仿真

利用超声波测距进行管道内缺陷检测时,为了保证机器人的检测精度,需使其运行时始终与管道同轴。分析机器人的运动学关系,利用Pro/E、ADAMS进行机器人在不同弹簧刚度系数K和预紧力下的运动学仿真研究。通过分析机器人质心的位移、动能曲线、弹簧受力的变化情况,得出机器人在不同弹簧刚度K值和预紧力下的运动状态。仿真结果表明,在质心偏离管道轴线小于0.5 mm前提下,机器人弹簧刚度系数的取值为120 N/mm,机器人运行平稳且满足检测精度。     

基于叠加摆线运动规律的Delta机器人轨迹规划

以Delta并联机器人为研究对象,针对其搬运作业下的直角和关节坐标空间的轨迹规划策略进行研究,提出了一种基于叠加摆线运动规律合成轨迹规划方法。首先,运用叠加摆线运动规律对轨迹的一维位移曲线和速度曲线进行规划,确定其基本运动规律;然后,运用合成运动对三维轨迹进行规划,确定运动轨迹的形状;最后,以操作周期为约束条件,运用基于叠加摆线运动规律的合成轨迹对Delta机器人进行轨迹规划,并分析直角坐标空间与关节坐标空间中的运动特性。仿真分析表明,基于叠加摆线运动规律的合成轨迹比基于多项式运动规律的合成轨迹的运动状态更自然、平稳,与多项式合成轨迹相比,叠加摆线合成轨迹的末端速度峰值显著降低,降低了14.67%。实验结果表明,该轨迹规划方法运动更平稳,冲击较小,加减速运动效率更高。     

水压蛇形灭火机器人中部关节解耦特性分析

针对蛇形灭火机器人中存在的驱动与灭火资源分离、运动耦合、运动不够平稳等问题,采用水压驱动的水压自伺服摆动缸作为蛇形灭火机器人关节的驱动机构,并设计了一种水压蛇形灭火机器人中部关节,该中部关节由两个十字关节组成,其具有驱动与灭火资源的结合、运动解耦、运动平稳的优点。首先分析了运动耦合机理,并对该中部关节的解耦性进行仿真分析与验证;利用空间坐标变换矩阵,对该中部关节进行运动分析,求得了其末端中心坐标,仿真与运动分析结果表明:该中部关节运动解耦,且求出的中部关节末端中心坐标为后续的水压蛇形灭火机器人运动规划的研究提供了理论依据。     

多移动机器人的队形研究

从多移动机器人队形结构的角度，分析机器人队形的基本特征，并结合队形控制，提出便于分析研究的队形模型。该模型不但包含队形的几何特征，而且包含机器人个体的运动信息，能够揭示整个队形的运动特点。将队形分为可平稳运动的队形和不可平稳运动的队形两类，并重点研究了可平稳运动的队形的运动特征。     

自动加油机器人的关键技术设计分析

针对大型运输设备加油操作需求,设计了一款自动加油机器人。如果将橡胶油管捆绑在传统工业机器人本体上作业,受到橡胶油管弯曲抗力的影响,会给机器人运动带来额外的阻力,本文所设计的自动化防爆加油机器人,创新性地利用转动接头连接金属油管实现内置输油管线,避免了橡胶油管弯曲抗力影响;对机器人进行运动学和动力学仿真,验证机器人设计合理性。最后简要介绍机器人视觉引导系统,确定机器人各模块的控制和通信方式。     

机器人速度控制方法的研究

机器人在启动、停止过程中会出现速度曲线不平滑,加速度突变,从而造成本体冲击、震动等情况。机器人在运动过程中,必须保证速度变化平稳,各阶段之间平滑过渡,尽可能减少因速度、加速度的突变带来的冲击等问题。针对此情况对码垛机器人的速度控制进行了研究,现阶段常用的加减速法包括直线加减速法、指数加减速法、多项式加减速法、抛物线加减速法、S曲线加减速法等。着重分析了直线加减速法、指数加减速法和多项式加减速法。     

一种3R1P机器人的关节驱动方程及其运动状态研究

机器人位姿研究是提高机器人运行可靠性的重要途径。为研究机器人关节驱动方程与运动曲线及状态的关系,建立了3R1P机器人的数学模型,设定了各运动关节的驱动参数方程,通过点对点运动控制,得到了机器人的最终运动曲线和相关参数。研究结果指出了机器人运行的各个不稳定阶段。并且指出,运动副确定后,驱动曲线影响机器人运动状态,机器人末端执行器的速度、加速度变化是各运动副运动状态的叠加。与4-5-6-7曲线和3-4-5曲线方程相比,3次曲线更有利于降低机器人的疲劳损伤。     

柔性蠕动管道机器人结构设计和通过性分析

为提高对管道复杂环境的适应性,实现机器人平稳可靠行走,对柔性蠕动管道机器人进行了结构优化设计和管内通过性分析。该机器人采用柔性弹簧轴驱动和单向轮机构,靠自身的结构自适应性实现蠕动行走,并能在一定范围内自主适应管道内径和形状的变化。通过对蠕动机器人在直线管道的运动分析和受力分析,得到了机器人的蠕动行走条件。利用ADAMS仿真软件对机器人进行了运动仿真,验证了该机器人蠕动行走的可行性和行走条件的正确性。