排爆机器人机械臂定位精度误差自动补偿方法研究

针对于排爆机器人在进行排除爆破物质时,机械臂不能满足绝对准确的定位要求,位置检测精度与实际距离之间存在一定的误差。为了解决这一问题,提出排爆机器人机械臂定位精度误差自动补偿方法。基于D-H运动模型和微分变换法创建排爆机器人机械臂位姿误差模型,对误差模型进行重复参数分析,去除重复参数获得可辨识的线性方程;在可辨识的运动学参数误差模型线性方程中加入一个增量进行误差补偿。最后通过仿真实验结果表明,所提方法通过对机械臂位姿误差模型进行有效补偿,使排爆机器人机械臂绝对定位精度均值提升1.3mm。     

葡萄套袋机器人机械臂运动学分析与轨迹规划仿真

本文针对葡萄套袋机器人机械臂,建立基于Denavit—Hartenberg法则的运动学模型,对机械臂的正运动学与逆运动学进行求解与分析,利用MATLABRoboticsToolbox对其结果进行仿真,验证了模型的正确性。利用RoboticsToolbox对机械臂进行了在关节空间的轨迹规划仿真分析,为葡萄套袋机器人机械臂的控制研究提供了基础。     

基于神经网络机械臂自适应控制的研究与实现

提出了一种基于神经网络的机械臂自适应控制方法,该方法主要利用DIRECT模型,采用八叉树算法构建基于空间的神经网络,避免建立复杂的机械臂运动学模型,通过随机映射的方法建立机械臂与运动空间的关系,实现了自适应轨迹规划.仿真实验结果表明,所提出的机械臂自适应控制方法更容易实现.     

基于运动学模型重构的单关节故障机械臂容错路径规划

针对单关节故障机械臂的路径规划问题,提出一种基于运动学模型重构的容错路径规划方法.首先基于旋量理论进行单关节故障机械臂的通用运动学模型重构;然后分析机械臂的退化工作空间,并以运动性能平稳为约束对其进行栅格化处理;最后通过改进传统的A$^\ast$算法,在退化工作空间中搜索出能够满足任务要求的轨迹.以七自由度机械臂为对象进行仿真实验,验证了所提出方法的正确性和有效性.     

基于遗传算法的机械臂实时避障路径规划研究

针对模块化机械臂在运行时可能与工作空间中的障碍物发生碰撞的问题, 提出一种基于遗传算法的避障路径规划算法。首先采用D-H(Denavit-Hartenberg)表示法对机械臂进行建模, 并进行运动学和动力学分析, 建立机械臂运动学和动力学方程。在此基础上, 利用遗传算法分别在单/多个障碍物工作环境中, 以运动的时间、移动的空间距离和轨迹长度作为优化指标, 实现机械臂避障路径规划的优化。通过仿真验证了基于遗传算法的机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性, 该算法提高了运行中的机械臂有效避开工作空间中障碍物的效率。     

六自由度机械臂建模与工作空间分析

在危险环境条件下,为确保人员安全,考虑使用机械臂代替人类的工作,针对以上需求设计一种六自由度机械臂。根据D-H多体运动学建模方法,分析建立机械臂各关节坐标系并确定连杆参数,建立机械臂的运动学模型;通过齐次变换推导末端执行器的姿态和位置,通过仿真和数学计算结果比较证明建模的准确性。根据关节空间到工作空间的映射关系,采用蒙特卡洛法分析、求解机械臂的工作空间,在MATLAB中描绘出工作空间的三维云图。为后续的机器人轨迹规划、运动控制和参数优化提供参考。     

模块化超冗余度空间机械臂的设计与实验

针对空间在轨服务任务需求设计了一种9自由度的模块化超冗余空间机械臂。该机械臂由9个相同的机械臂关节构成,其关节数量可根据任务要求进行调整。模块化关节采用一体化设计,关节内部合理地布置了机械传动部分与电气部分。基于改进的Bi-RRT算法和建立的机械臂的正逆运动学模型,机械臂进行了穿越复杂障碍环境的仿真和实验,实验结果表明该机械臂可以灵活地穿越障碍环境。基于阻抗控制算法,分别采用该机械臂进行了写字实验和恒力保持实验,实验结果表明机械臂具有良好的力控制能力。实验验证了该机械臂具备在复杂空间环境中执行在轨服务的能力。     

实验教学SCARA机械臂控制算法研究与实现

针对实验教学,设计一种开放式的SCARA教学机械臂,把对控制算法的研究作为教学重点。首次采用仿真设计和实物设计,作为示教的两个主要部分。通过D-H参数法确定运动学方程,根据运动学方程对机械臂进行了正逆运动学分析,结合轨迹规划完成机械臂运动规划。MATLAB建立机械臂模型,通过仿真模型运动验证了前期控制算法分析的准确性。利用Visual Studio 2013实现算法,完成上位机控制系统,通过上位机编程控制机械臂完成物体搬运工作。机械臂能够精准地实现旋转和搬运功能,并验证了控制算法研究和仿真设计的正确性,能够较好地达到实验教学的需求。     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维建模与仿真

针对六自由度机器臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实体机械臂上演示成本较高的问题,设计了一套六自由度机械臂三维仿真软件.该软件以VS2008为开发平台,基于OpenGL函数库和Qt框架类,采用模块化的方法进行三维模型的创建,具有灵活性大、易于扩展的优点.结果表明,该仿真软件能够良好地仿真出机械臂的运动过程,对机械臂的研究和教学起到了促进作用.     

七自由度重载液压机械臂运动学仿真分析

针对7自由度重载液压机械臂,建立精确的重载液压机械臂系统运动学方程。利用Creo完成机械臂三维模型搭建。利用D-H参数法通过Matlab建立了机械臂的运动学模型,求解运动学方程完成了机械臂的正向运动学推导;通过蒙特卡洛法分析计算机械臂工作空间。为进一步研究动力学及运动精度控制提供依据。     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

基于STM32的果实收获机械臂运动控制系统研究

为了实现果实的收割,设计了一种基于STM32处理器的机械臂运动控制系统。该系统以STM32F103微控制器为核心,完成机械臂运动控制模块的设计;利用D-H参数法研究分析多关节机械臂的正、逆运动学问题,建立机械臂的运动学仿真模型,并实现机械臂平面作业轨迹跟踪仿真,验证其运动学正逆解的正确性。基于PC+STM32运动控制模块,控制实现机械臂的运动轨迹跟踪,利用机械臂完成运动控制实验。实验结果表明该控制系统能够实现果实收割。     

考虑迟滞及变形影响的主被动混合驱动绳驱空间机械臂运动学建模及求解

在绳驱空间机械臂的非结构化环境灵巧作业中,驱动绳索拉伸和臂段形变给机械臂的精确控制带来了困难。为此,本文提出一种改进运动学模型。首先,建立机械臂“驱动绳索长度－关节角度－末端位姿”的多重映射运动学模型;进一步考虑绳索迟滞、运动方向切换和臂段变形3种因素耦合影响,改进“驱动绳索长度－关节角”的映射模型。其次,设计试验平台,开展不同负载下的绳索迟滞量测定试验。最后,对比改进运动学模型仿真结果和绳驱空间机械臂样机试验数据。与理想几何模型的比较结果表明,长1110 mm的两段绳驱空间机械臂的末端绝对位置误差可减小15.2 mm;末端绝对位置误差减小61.4%,证明了改进运动学模型的有效性。     

果蔬采摘机械臂运动学分析

本文以自行研制的果蔬采摘机器人机械臂为对象,建立D-H运动学模型,对机械臂的正运动学与逆运动学进行求解分析,最后利用Matlab对其结果进行仿真,并与实际环境下机械臂的运动效果作比较,验证了模型的正确性,也为以后机械臂更复杂的操作与功能的拓展打下了基础。     

空间柔性机械臂高阶滑模干扰观测器轨迹跟踪

在空间漂浮状态时机械臂载体姿态均不受控的条件下,针对机械臂在关节空间内轨迹跟踪及振动抑制等问题,提出了一种基于空间机械臂改进高阶滑模干扰观测器控制策略。利用拉格朗日方程及动量守恒定律建立机械臂运动学数学模型,对误差估计值进行修正,设计干扰观测器,根据机械臂末端轨迹设计合理的高阶滑模面及滑模函数。针对设计的观测器进行模拟仿真实验,并改变理想轨迹,使其在复杂曲线中运行。仿真结果表明:高阶滑模干扰观测器可应用于更为复杂的工作空间中,并更有效、精确地实现了轨迹跟踪任务。     

基于BP神经网络的排爆机械臂逆运动学分析

机械臂逆运动学是已知末端执行器的位姿求解机械臂各关节变量,主要用于机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划,如何高效的求解机械臂运动学逆解是机械臂轨迹控制的难点;针对传统的机械臂逆运动学求解方法复杂且存在多解等问题,提出一种基于BP神经网络的机械臂逆运动学求解方法;以四自由度机械臂为研究对象,对其运动学原理进行分析,建立BP神经网络模型并对神经网络算法进行改进,最后使用MATLAB进行仿真验证;仿真结果表明:使用BP神经网络模型求解机械臂逆运动学问题设计过程简单,求解精度较高,一定程度上避免了传统方法的不足,是一种可行的机械臂逆运动学求解方法。     

码垛机器人运动学分析及仿真研究

针对当前码垛机器人实际运动规划难度较大的问题,以某真实生产线上六自由度码垛机器人为研究对象,采用D-H法建立机械臂数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析,确定码垛机器人的工作空间。使用Robot Studio软件对末端机械爪、托盘、物料、传送链等进行建模,完成虚拟场景空间布局,通过编程实现码垛机器人的运动仿真。经综合调试,系统工作稳定、可靠,对现阶段码垛机器人的设计与仿真有一定借鉴意义。     

排爆机械臂的运动学仿真

在机械臂性能优化设计的研究中,为了使排爆机械臂能够灵活、有效的处理爆炸物,需对其进行运动学仿真,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,通过D-H方法建立相应的运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解.用MATLAB平台中机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真,通过仿真验证了机构设计的合理性和仿真方法的正确性.结果为排爆机器人的结构设计和优化,为排爆机械臂的电机选择提供了依据.     

基于人工势场法的虚拟夹具建模技术研究

虚拟夹具是在计算机仿真技术、力反馈技术、人工智能等基础上发展起来的一种新兴机器人遥操作辅助技术.基于人工势场法的虚拟夹具建模技术研究对提高机械臂末端抓手自动防撞具有重要意义,特别是在非结构环境和一些工作空间环境难以建模的情况下,应用虚拟夹具法来限制机械臂末端的运动空间,可防止机械臂与周围环境发生碰撞.为此,使用OpenGL与C++相结合的编程方法设计并实现了三角片元法构建虚拟管道的几何模型,采用人工势场法计算实时虚拟力的虚拟夹具建模算法,通过仿真实验验证该算法能有效限制机械臂末端的运动空间及正确计算虚拟力.     

新型六自由度机械臂的运动学分析与仿真验证

针对新型机器人六自由度机械臂的构型特点,采用传统的D-H法建立机械臂的连杆坐标系和运动学方程.在此基础上对传统的逆运动学求解的解析法进行改进,对得到的多组解采用能耗最小原则进行优化得出最适合的一组解.用MTALAB/SIMULINK搭建仿真模型,验证所得结果的正确性并分析所得结果的误差,仿真结果表明针对于此种构型机械臂的逆运动学求解,该方法无误差、耗能小,为类似构型的机械臂逆运动学求解提供了思路.