液压支架油缸内壁缺陷修复机械臂的运动学分析与仿真

针对矿用液压支架油缸内壁局部缺陷修复,设计一种能深入液压支架油缸筒内进行内壁修复的焊接机械臂。基于改进D-H参数建模方法,对设计的内表面修复焊接机械臂进行运动学建模,并求解了内表面修复焊接机械臂的正、逆运动学。借助MATLAB软件,采用蒙特卡洛法,对该焊接机械臂的有效工作空间进行了仿真分析,利用Robotics Toolbox工具箱对油缸内壁缺陷修复机械臂进行关节轨迹规划,通过仿真得到各关节的角位移、角速度、角加速度曲线。仿真结果表明：该机械臂运行平稳,轨迹连续,满足运动学要求。     

基于改进PSO算法的时间最优机械臂轨迹规划北大核心

针对传统机械臂轨迹规划存在效率低、智能算法易早熟和运行不稳定等问题,提出了一种以时间最优为目标,采用改进粒子群算法(PSO)对6自由度机械臂轨迹进行优化的方法。首先,在关节空间下利用机械臂正逆运动学原理获取其轨迹插值点;其次,为了使机械臂能够快速平稳地到达目标位置,采用3-5-3多项式对其轨迹进行插值;最后,使用改进PSO算法对分段多项式插值构造的轨迹进行优化,实现6自由度机械臂时间最优的轨迹规划。通过MATLAB仿真实验可以得到机械臂各个关节的加速度、速度和位置的轨迹信息,在满足机械臂运动学约束的前提下,机械臂完成整段轨迹所用的时间从3 s减少到2.1 s,整体运行时间相对于PSO算法优化前缩短了近30%,由此表明改进PSO算法可以有效地实现6自由度机械臂时间最优的轨迹规划。     

混凝土水力破拆机械臂运动学分析及仿真

以混凝土水力破拆机械臂为研究目标,运用D-H法建立机械臂各连杆坐标系模型,并进行对机械臂运动学分析,验证了运动学模型的正确性;在ADAMS中,按顺序控制对机械臂模型进行运动学仿真分析,得到了机械臂最大破拆高度、最大横向破拆宽度、最大破拆深度、运动包络图和喷枪末端的位移曲线,为机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

非线性权重粒子群算法的机械臂动力学参数辨识北大核心

对机械臂的动力学模型进行了研究,提出了一种六关节串联机械臂动力学参数辨识方法。首先,基于牛顿欧拉法建立模型,通过关节类型将动力学参数组合,确定待辨识的最小惯性参数集;其次,将傅里叶级数作为激励轨迹,采用一种非线性权重粒子群算法对其系数进行寻优,并设置惩罚函数来剔除不满足条件的粒子;最后,设计测试轨迹来进行力矩验证。仿真结果表明,非线性权重的粒子群算法仿真时间短,适应度值较优,明显地加快了收敛速度。在测试轨迹中,估算力矩与实际力矩基本吻合,其力矩差值在误差允许范围内。     

基于RBF神经网络的六自由度机械臂轨迹优化

为了降低机械臂运动轨迹偏差、提高精确度,设计了六自由度机械臂模型并对末端执行器进行运动轨迹规划。从运动学出发建立机械臂的连杆坐标系并获得D-H参数,通过机械臂运动学公式求解得末端执行器位置和姿态;借助MATLAB中的神经网络工具箱设计RBF神经网络,利用轨迹离散转化得到的离散点训练RBF神经网络。仿真结果表明,采用RBF神经网络优划后得到的运动轨迹为平滑曲线、且在各坐标轴的趋近误差均低于±0.4 mm,降低了趋近误差,实现了机械臂在笛卡尔空间的轨迹优划。实验结果达到了预期效果,表明此次轨迹优化的合理性。对机械臂应用于生产中具有一定的指导意义。     

基于线性变参数控制的机械臂追踪误差仿真研究

针对目前机械臂在使用控制器时,存在轨迹追踪误差较大问题,设计了机械臂线性变参数控制方法,并且对追踪误差进行仿真验证。构造了两关节机械臂运动简图,建立机械臂刚体动力学数学模型,引入动力学参数的线性组合,推导出线性变参数模型。设计出机械臂的线性变参数控制器,采用Matlab/Simulation软件对控制器的轨迹追踪误差进行仿真。同时,与其它控制器的机械臂轨迹追踪误差仿真结果进行比较和分析。仿真结果显示,采用线性变参数控制器实际输出运动轨迹与理论期望运动轨迹更接近,运动比较平稳。采用线性变参数控制可以提高机械臂运动轨迹的追踪精度。     

铸件多功能作业机器人多臂协调轨迹规划与仿真

以铸件多功能作业机器人的工作臂为研究对象,采用笛卡尔空间变量法对机器人铸件搬运过程进行轨迹规划。结合多臂协调的运动约束条件以及伪逆法,对机器人的4个工作臂关节运动进行优化,得到多机械臂协调运动的关节位置和速度变化曲线。由MATLAB软件仿真得到的运动参数曲线可知,算法优化后得到的运动轨迹均能保持连续、平滑,有利于实现对机器人的精准控制。利用机械臂正运动学方程得到了机械臂末端执行器的轨迹曲线,曲线满足铸件搬运的要求,验证了算法的正确性。     

机械臂自适应神经网络控制虚拟实现

针对机械臂自适应神经网络控制效果不能直观显示的问题,在深入研究各种虚拟仿真,可视化仿真方法的基础上提出了一种基于ADAMS和MATLAB的虚拟样机联合仿真方法.采用该方法对三自由度机械臂进行动态仿真,首先在ADAMS中建立机械臂模型,然后在MATLAB中实现自适应神经网络控制器和机械臂终端轨迹的设计,最后进行联合仿真.仿真结果非常直观地显示了机械臂的动态控制过程和控制器各参数的实时变化情况,验证了该方法的有效性,为机械臂的复杂控制算法的仿真研究提供了新的有效方法.     

关节回转副间隙对焊接机器人末端位姿精度影响研究

机构回转副在运行一段时间后,由于磨损必然会导致配合间隙增大,从而加剧系统动力学性能恶化,导致焊枪末端偏离理论焊接位置,焊接精度降低直至失效。为了研究回转副间隙对机械臂末端位姿的影响程度,建立了机械臂回转副间隙数学模型,采用SolidWorks软件建立焊接机械臂虚拟样机,分别对有无回转副间隙机械臂进行运动仿真分析,获得了机器人焊接过程中铰接轴的运动特性。研究结果表明,含回转副间隙机械臂的铰接轴线速度和线位移存在一定程度的波动,对焊接机械臂末端位姿有影响,降低了焊接机器人的运动稳定性与焊接精度。     

焊接机器人内载多关节机械臂的设计

焊接机器人在工业和制造业等行业得到了广泛应用,但由于其自身的机械结构是通过焊接或串联等形式设计,使得其整体的刚性无法充分满足焊接机器人在高强度工作中长时间运行。为解决该问题,文中先是通过对机械臂的设计原理和性能方面进行了分析,然后从焊接工艺、机械臂构型以及臂杆尺寸参数等方面展开相应的讨论。最后,结合动密封完成对机械臂电机设计,并在保证机械臂构件的强度和刚度基础上,实现对多关节机械臂的运动学、误差建模分析,利用多关节补偿法对其拟定的误差进行了相应修正,以此完成了焊接机器人的内载多关节机械臂设计,证明了该机械臂设计的可行性。     

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生较小的冲击以及缩短机械臂的运动时间,使得机械臂的运动控制性能得到提高。     

五自由度小型示教机械臂设计

设计了一种五自由度的机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上实验成本较高的问题,制作了一套简易五自由度小型示教机械臂模型。通过D-H法对机械臂运动学进行分析,然后在MATLAB上执行运动学仿真,运用蒙特卡罗法对示教机械臂的工作空间进行求解,仿真结果验证了预期设计目标。此外,对机械臂轨迹规划、运动仿真进行实验验证,实际结果与运动学分析的结果保持一致。     

解耦球形腕拟人机械臂运动控制算法研究

为满足极端环境对机械臂在集成度和性能方面的特殊要求,文章提出一种具有高集成度球形手腕机构的7自由度机械臂,对运动控制算法进行了深入研究。首先,分析了机械臂结构特点,其末端手腕的灵活性和紧凑性由双万向节和双半球结构来保证;其次,建立了机械臂的运动学模型,从正逆运动学两个角度对机器人的特征进行了描述,并以其位置与姿态解耦的特点为突破口开发了机械臂的运动学算法;最后通过MATLAB仿真工具,通过绘制机械臂轨迹曲线对正逆运动算法进行仿真,验证算法的有效性以及其跟踪轨迹时的精确性。     

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。     

偏置式空间机械臂关节角参数化逆运动学求解

针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。     

基于摆缸关节的液压机械臂运动学及工作空间分析

针对传统机械臂输出转矩较小的问题,设计了基于叶片式液压摆动油缸(摆缸)作为关节的6自由度液压机械臂,该液压机械臂具有诸多优势,其最大的优点是具有很高的负重比。运用改进的D-H法建立了该液压机械臂的运动学模型,得出其正运动学方程。在MATLAB中进行了液压机械臂的轨迹规划仿真,得到了各关节转角的特性曲线,验证了液压机械臂结构设计的合理性。利用蒙特卡洛法分析计算了其工作空间,借助MATLAB绘制了其末端执行器的工作空间云图,为今后液压机械臂的深入研究提供了重要依据。     

混凝土液压拆除机械臂运动学分析与研究

混凝土液压拆除机械臂运动学分析是混凝土液压拆除机器人运动及控制器设计的重要组成部分。将混凝土液压拆除机械臂作为研究对象,通过D-H法则建立机械臂连接杆坐标系,并完成机械臂的运动学分析。运用ADAMS对模型进行运动学仿真分析,获得了机械臂的运动包络图,测量了机械臂喷枪末端的位移、速度及加速度曲线,验证了理论分析的正确性。结合理论分析与仿真,分析实际使用中机械臂喷枪末端的姿态和运动情况,为末端机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

NMPC算法下六自由度机械臂避障轨迹规划

针对机械臂在空间避障轨迹规划的需求,提出一种基于NMPC的六自由度机械臂避障轨迹规划算法。与以往的避障算法相比,该避障算法在规避障碍物的同时可以对运动轨迹精度进行控制。首先,建立六自由度机械臂自主防撞最优控制模型。其次,为了保证系统的时效性,对复杂的六自由度机械臂系统进行线性化处理,并且通过剪切搜索的方法来寻找最优解。最后,使其在满足控制约束和轨迹约束的前提下,达到自主避障效果。通过MATLAB对该算法进行仿真验证,结果表明：该方法能够有效地规划出满足机械臂性能要求的无障碍运动轨迹,实现机械臂在动态环境下的防撞控制,有效提高机械臂的运行安全。     

基于径向基函数神经网络控制的机械臂轨迹误差研究

当前,机械臂关节运动轨迹容易受到外界环境的干扰,导致运动轨迹不稳定,抖动现象特别严重,不能很好地满足轨迹跟踪任务的要求。对此,文中创建机械臂双关节运动简图模型,采用径向基函数(RBF)神经网络自适应控制方法跟踪机械臂关节的运动轨迹。分析了机械臂运动轨迹所产生的误差,设计了机械臂关节神经网络自适应控制器,引用李雅普诺夫函数对控制器的稳定性和收敛性进行了证明。结合具体实例,借助于Matlab软件对机械臂双关节的运动轨迹追踪误差进行仿真。同时,与模糊PID控制的仿真误差进行对比和分析。仿真曲线显示,机械臂关节采用RBF神经网络自适应控制方法,运动轨迹追踪所产生的误差较小,输入力矩的振动幅度相对较小。因此,机械臂关节末端采用RBF神经网络自适应控制器,可以降低运动轨迹的跟踪误差,改善振动现象。     

基于人工势场法的管件切割路径规划

大型船厂对管件的切割焊接中,采用机械臂的自动切割、焊接及其编程规划问题是亟待解决的问题.阐述了基于人工势场的割枪切割管件的运动路径规划方法.在切割路径规划中,定义引力函数和斥力函数,通过MATLAB科学计算程序实现了所提出规划算法,并应用于Kuka机器人.仿真结果表明,所规划的机器人末端轨迹的准确性和可行性.