基于柔索驱动的锅炉检测机器人轨迹规划研究

设计并制作了一种2自由度的基于柔索驱动的电厂锅炉管道检测机器人,实现其点对点直线轨迹运动.首先设计搭建缩比实验台及其控制系统.建立该机器人的运动学模型并研究其位置、速度及加速度正反解规律.在此基础上,对其进行点对点直线轨迹规划研究,运用位置离散微分和梯形速度规划对两轴在各点的位置速度时间进行求解,构成机器人起始点到终止...     

柔索驱动三自由度球面并联机构运动学与静力学研究

柔索驱动并联机器人采用柔索代替连杆作为机器人的驱动元件,它结合了并联结构和 柔索驱动的优点．文章提出了一种新型带有约束机构的并联柔索驱动机器人，采用四根柔索 驱动．由于约束机构的引入，机器人可实现在空间的三维转动．介绍柔索驱动并联机器 人的机构构型，给出了位姿逆解，建立了静力平衡方程和运动学方程，讨论了柔索拉力的确 定方法．研究结果证明在加入了约束机构后，柔索机器人可以实现更多的运动形式，这就为 更广泛的应用柔索驱动成为可能．     

一种3自由度并联柔索驱动机器人的精度研究

研究了一种3 自由度并联柔索驱动机器人精度分析和精度综合的问题．分析了影响机器人位姿精度 的主要因素,推导建立了关节误差及柔索误差模型．提出了一种精度综合算法,并基于给定的机器人关节允差, 综合分析出装配误差及柔索误差的最大取值．通过仿真验证了误差模型的正确性．样机试验表明,利用柔索误差 模型可以提高机器人的运动精度．     

基于姿态闭环控制的球面并联仿生眼系统设计与研究

提出了一种基于姿态反馈的球面并联机构闭环控制方法,有效地解决了该机构输入与输出之间复杂的3维非线性强耦合映射关系给构建闭环系统带来的问题.同时将球面并联机构应用到机器人眼设计上,制作了类似人眼运动特点、比人眼尺寸略大、具有控制和视频信号接口的仿生眼实物;基于数字信号处理器(DSP)的控制系统实现了逆解和闭环控制算法的实...     

Fuzzy-PID在柔索并联驱动转台控制系统中的应用

本文提出了一种带有约束机构的并联柔索驱动转台,介绍该转台的机构构型,设计了一种利用模糊逻辑进行在线参数自适应的Fuzzy-PID控制器.该控制器能够对PID的参数进行在线自动调整,仿真结果表明,采用参数自适应模糊PID控制器后,控制系统的响应速度加快,超调量减小,过渡过程时间大大缩短,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和良好的稳定性.     

真空并联机器人轨迹规划仿真

为了实现FROG-LEG型真空并联机器人准确经过多个中间位姿点的路径规划,研究了类机器人NURBS曲线路径规划的关键问题.通过建立FROG-LEG型并联机器人等效的串联运动学模型,获得了机器人运动学的正反解,在运动学基础上设计了该类机器人基于NURBS曲线的路径规划方案.通过Matlab的robot tool工具箱,进行了FROG-LEG型真空并联机器人运动学和路径规划的仿真.仿真结果证明,路径规划方案可以很好的让机器人通过中间插补位姿.从而从理论上解决了FROG-LEG型真空并联机器人路径规划中需要精确经过多个插补位姿的难题,并为实现FROG-LEG型真空并联机器人采用NURBS曲线轨迹规划提供理论依据.     

冗余驱动仿下颌运动机器人的机构设计及轨迹规划

为实现人体下颌的运动,针对下颌系统的冗余特性和颞下颌关节运动的独特性,提出一种新型的冗余驱动的仿下颌运动机器人.首先,根据人体下颌运动机理以及仿生设计参数对仿下颌运动机器人进行样机设计.然后,基于虚拟仿真软件,对冗余驱动的仿下颌运动机器人进行轨迹规划.最后,在样机上进行下颌功能运动实验,分别模拟下颌的开闭、前后和侧方运动.结果证明该仿下颌运动机器人能够实现人体下颌的运动,特别是颞下颌关节的运动.     

双臂并联煤矸石分拣机器人及其轨迹规划研究

目前的煤矸石自动分拣系统大多采用串联机械臂,只能分拣出粒度较小的矸石,且分拣速度较慢,分拣效果不理想。针对该问题,设计了一种双臂并联煤矸石分拣机器人。该机器人采用推动而非抓取的分拣方式,能够针对粒度为300～600mm的矸石进行分拣,且大大降低了机械臂的力矩需求,提高了分拣速度。为了避免频繁启停给电动机造成刚性冲击,延长电动机使用寿命,在关节空间下分别采用抛物线过渡的插值函数、三次多项式及五次多项式插值函数进行轨迹规划,仿真和对比分析结果表明,采用五次多项式插值函数进行轨迹规划时,角加速度曲线过渡平滑,不仅能满足机器人轨迹起始点和终止点的角度、角速度约束,还能满足其角加速度约束,使分拣机器人的运动轨迹更加平稳。实验结果表明:对于粒度为300～600mm的煤矸石,双臂并联煤矸石分拣机器人矸石识别率和分拣率分别为91.14%和86.29%,分拣准确率和稳定性较高;完成单次完整的分拣动作只需1.2s,与人工分拣相比大大缩短了分拣周期;通过在关节空间的轨迹规划,降低了分拣过程中电动机受到的刚性冲击,可保证机器人长时间稳定工作。     

Fuzzy-PID在柔索并联驱动转台控制系统中的应用

本文提出了一种带有约束机构的并联柔索驱动转台,介绍该转台的机构构型,设计了一种利用模糊逻辑进行在线参数自适应的Fuzzy-PID控制器。该控制器能够对PID的参数进行在线自动调整,仿真结果表明,采用参数自适应模糊PID控制器后,控制系统的响应速度加快,超调量减小,过渡过程时间大大缩短,振荡次数少,具有较强的鲁棒性和良好的稳定性。     

基于参数优化的球面并联机构仿生眼设计

首先确定仿生眼的目标工作空间,根据其结构的特殊要求,将目标工作空间内最差性能指标作为优化 对象,选取球面并联机构的结构参数．避免了将平均性能指标作为优化对象时可能出现某些姿态的性能较差甚至出 现病态雅可比矩阵的情况;同时,只在目标工作空间而不是可达工作空间进行优化,既体现了优化范围的针对性, 也避免了可达工作空间的计算．最终采用优化后参数设计的仿生眼实物符合设计要求．     

基于PH曲线的Delta机器人轨迹规划方法

针对Delta并联机器人高速作业时笛卡儿空间轨迹不平滑的问题,提出一种基于毕达哥拉斯速端曲线（PH曲线）的轨迹规划方法．首先,利用PH曲线平滑竖直运动与水平运动间的直角过渡部分,确定拾放操作轨迹;然后,利用多项式运动规律对轨迹的1维曲线位移进行规划,确定运动轨迹插补点的位置;最后,以最小化拾放操作周期为目标优化PH曲线参数,得到平滑的运动轨迹．仿真分析表明,基于该方法的拾放操作具有较短的运动周期,轨迹平滑且有较平稳的运动特性;实验结果表明,Delta机器人能够以90次/分钟的速度进行抓取操作,实现了并联机器人的高速作业．     

基于改进蚁群算法的机器人轨迹规划

为优化机器人末端执行器的工作轨迹,提高工作效率,减少能量损耗,建立了以运动时间和路径最短、冲击最小为目标的优化模型。在传统蚁群算法的基础上,引入带方向信息的全局启发因子来提高最优路径的搜索效率,并利用蚂蚁的死亡机制和惩罚函数来避免遇到陷阱时形成的路径死锁情况。测试结果表明,改进后的蚁群算法收敛速度更快,能够在较短时间内规划出满足条件的最优路径。     

一种球形机器人运动轨迹规划与控制

阐述一种非完整欠驱动系统的控制设计和运动规划策略 ,研制出一种全新的全方位行走机器人 ,由于其具有特殊的灵活性 ,可应用于各种不同的场合 .     

机器人视觉跟踪轨迹的分级规划方法

针对跟踪轨迹规划对于确保得到连续光滑的跟踪运动的重要性,提出了两级视觉跟踪轨迹规划方法。第一阶段在图像平面上规划运动轨迹,在图像平面上得到的离散规划点映射到机器人关节空间。第二阶段在机器人关节空间中用三次样条函数来连接这些离散点。为了满足实时控制的要求,在图像处理过程中采用窗口技术并抽取边缘特征。建立用于跟踪两维平面运动物体(如随运输带运动的物体)的机器人视觉跟踪控制系统。实验结果表明,跟踪误差渐近地减小到允许的数值范围,所提出的跟踪轨迹规划方法是有效的。     

三平动绳牵引并联机器人轨迹预处理算法

研究了一种新型飞行摄像平台,能够实现摄像机在大范围的三维空间内可以沿任意轨迹快速运动的摄像平台;摄像平台的运动由四台伺服电机带动四根缆绳并联拖动;绳牵引并联机器人是一种将电机的运动和力以绳为介质并行地转换为末端执行器运动和力的装置,具有结构简单、工作空间大、惯性小等优点;运动过程中满足轨迹光滑、不能出现停顿、振动,为了获得连续、平稳、无噪声的轨迹,文章采用轨迹预处理的方法,当出现轨迹不光滑,且影响了拍摄质量的情况下,采用三次样条圆弧插补的方法对其进行光滑处理,仿真结果表明该圆弧插补预处理算法能够很好地解决吊舱在高速运行而引起加速度过大的问题,进而达到提高运行效率的目的。     

基于曲率优化的机器人砂带磨削轨迹规划

针对复杂曲面零件砂带磨削编程效率低、精度差的问题,基于B样条曲线曲面重构和机器人离线编程技术,提出了一种根据关键接触点曲率值生成工业机器人磨削轨迹的方法.首先,利用零件表面上需要进行砂带磨削的关键接触点和积累弦长参数化法构造节点矢量,从而计算出磨削轨迹的B样条基函数;其次,根据控制顶点反求矩阵得到全部未知控制点和3次B样条加工曲线;然后,分析关键接触点之间的曲率变化率和弧长,对关键点细化生成符合磨削工艺要求的目标点;最后,通过求解双3次B样条插值曲面方程获得目标点的加工姿态.以水龙头磨削为例进行试验,结果表明曲率优化算法磨削的零件表面轮廓形状明显优于截面法,且其粗糙度值能稳定在0.082 μm左右,可以有效提高工件表面加工质量.     

四自由度机器人轨迹规划算法研究与实现

对四自由度机器人轨迹规划的理论方法进行了研究,主要介绍了关节空间中的三种插值时间函数：三次多项式插值、五次多项式插值和带抛物线过渡的线性插值,比较分析不同算法间的优缺点。然后以MT－R四自由度机器人为实验平台,基于MFC框架类,用VC＋＋开发一套机器人控制系统,软件实现轨迹规划算法。