六自由度机械臂运动学分析与轨迹优化

针对机械臂运动轨迹偏差较大的问题,采用D-H法建立模型,对六自由度机械臂进行了正、逆运动学的分析,基于机械臂关节轴的典型几何结构利用PIEPER准则推导逆运动学的封闭解;在笛卡尔空间中分析了直线插补和圆弧插补两种方法,通过对空间插值点的优化减小轨迹偏差,实现轨迹优化。仿真验证了算法的可行性,对机械臂在工业中的实际应用具有一定的指导意义。     

基于改进粒子群算法的机械臂轨迹规划研究

为提高机械臂的适用性和工作效率,针对机械臂关节空间时间最优轨迹规划问题,在研究传统的多项式插值轨迹规划方法基础上,结合改进的粒子群优化算法,通过动态调整学习因子,结合线性惯性权重,改善传统粒子群算法容易陷入局部最优的缺点,快速准确得到最优解;在机械臂工作空间中选取可到达的路径点,获取路径点处的关节角度,采用3-5-3分段插值多项式法规划机械臂的运动轨迹,同时利用改进粒子群算法优化轨迹的运行时间,得到平滑、连续且时间最优的运动轨迹曲线。Matlab仿真实验结果验证了该方法进行轨迹规划的可行性和有效性。     

ABB-IRB120运动学分析及轨迹规划研究

基于刚体运动齐次变换理论,应用Craig的改进D-H参数法对ABB-IRB120进行了正逆运动学建模,然后利用MATLAB Toolbox构建了三维数学模型,并采用五次多项式进行插值,最终得到了连续平滑的六自由度机械手IRB120的各关节角位移、角速度、角加速度,以及末端位置、姿态随时间变化曲线,验证了运动学模型建立的合理性和正确性,为串联工业机械手的运动学研究提供了一定的理论参考。     

冗余机械臂运动学建模与轨迹规划分析

针对七自由度冗余机械臂运动规划问题,提出了一种改进的运动学建模方法和轨迹规划方法。首先,通过改进的DH参数法建立冗余机械臂的正向运动学模型,描述从关节空间到笛卡儿空间的变换。然后,提出加权最小二乘法建立冗余机械臂的逆向运动学模型,快速求解笛卡儿空间到关节空间的变换。接着,利用五阶多项式插值函数对冗余机械臂进行关节空间轨迹规划,提高机械臂运动的平坦性。最后,在仿真中验证了本文所提方法的有效性,结果表明该方法能够有效解决冗余机械臂的运动规划问题,具有一定的实际应用参考价值。     

基于多种群竞争松鼠搜索算法的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统智能优化算法在机械臂关节空间进行时间最优轨迹规划应用中存在的寻优效率低、优化结果全局性和稳定性差的问题,提出新的机械臂时间最优轨迹规划方法. 在建立机械臂关节空间内的时间最优轨迹规划模型时考虑位置约束,根据输入的关节点列,使用S形曲线估算时间的取值区间,对生成算法的所有个体进行多种群竞争迭代,得出机械臂关节空间轨迹规划的时间最优解. 与不同算法的仿真对比试验结果表明,所提方法较传统的优化算法具有更高的寻优效率和更好的优化全局性;所提方法的稳定性好,其多次优化结果的方差相较单种群算法低3个数量级.     

基于三分支机器人关节空间轨迹规划的研究

采用分离系数方法对三分支空间机器人进行运动学数学建模,在此基础上,进行了关节空间中的轨迹规划,提出1种在关节空间应用分段低阶插值拟合路径曲线的规划算法,以改善轨迹控制精度。用计算实例验证了该算法的快速性和高精度。     

五自由度机械臂的运动学分析

为分析机械臂的运动情况,建立基于D-H法机械臂正运动学模型并进行仿真,得到其灵活工作域。进一步采用ADAMS进行逆运动学分析,代替代数反解计算,可方便获得指定路径对应的各关节转角曲线。结果表明基于Matlab和ADAMS的运动仿真分析可为实际物理样机的研制提供技术依据。     

曲臂式高空作业车正、逆运动学问题求解

曲臂高空作业车末端执行器位置和姿态的确定,由各关节角协调控制.各关节角依据串联机器人正、逆运动学求解方法,D-H参数来确定.正、逆运动学求解方法得到的相关参数,能为曲臂高空作业车设计提供理论依据.     

基于ANFIS的弹药自动装填机械手轨迹跟踪

针对大口径自行火炮弹药自动装填机械手不确定性的复杂非线性系统,提出了一种基于自适应神经模糊推理(Adaptive Neuron-Fuzzy Inference System,ANFIS)的方法,对弹药自动装填机械手进行了运动学分析及轨迹跟踪仿真.该方法利用神经网络的学习机制补偿了模糊控制系统原有的缺点,前提参数采用误差反向传播法,结论参数采用最小二乘法.最后在Matlab中对弹药自动装填机械手进行了建模仿真.仿真与实验结果表明:该方法收敛速度快,泛化能力强,提高了弹药自动装填机械手的轨迹跟踪精度,能够满足实际要求,为进一步实现弹药自动装填机械手自适应控制打下基础.     

JZ-3型水轮机修复机械手路径轨迹规划

针对水轮机修复机械手在水轮机转轮的异性叶片曲面上焊接的路径轨迹规划问题,在概述了水轮机修复专用机械手运动方程的基础上,论述了经过修订的两种笛卡尔空间路径轨迹规划算法.为使规划的路径轨迹准确通过补焊位置而减小误差,同时尽可能使工作路径涵盖绝大部分的水轮机叶片曲面,提出了任意四边形内多焊道等宽路径轨迹规划的概念、算法和相应步骤.编程和仿真显示此方法可用于异形曲面的路径轨迹规划,并使焊道涵盖90%左右的水轮机叶片表面.     

基于ADAMS的搬运机械手轨迹规划与仿真

对一种新型机械手的运动轨迹进行了规划分析,并结合计算机对该系统运动进行了仿真,得到了该机械手的一些动态参数,为该机械手物理样机的实现提供了科学依据.     

配置机械手的轮式移动机器人目标物体跟踪与抓取

针对配置机械手的室内轮式移动机器人目标物体识别、跟踪和抓取问题,采用一种目标物体识别和机器人定位的方法,利用一种基于模糊控制的轮式移动机器人视觉伺服跟踪控制的方法。针对机器人目标识别跟踪及抓取过程中受环境条件变化的影响,采用HSI颜色模型和基于阈值的区域分割的图像处理方法可以完成目标颜色物体的快速准确识别。基于云台摄像机角度信息的机器人小车目标定位方法和模糊控制理论,设计了模糊跟踪控制器,使机器人输出合适的线速度和角速度,能够实现机器人目标跟踪,使移动机器人趋近目标物体位置,并完成机械手目标物体抓取任务。仿真和实时实验结果表明：所设计的系统具有良好的目标物体识别、跟踪和准确抓取目标的能力。     

基于改进粒子群算法的时间最优机械臂轨迹规划

针对机械臂关节空间轨迹规划的时间优化问题,结合机械臂运动约束,提出基于非线性动态改变惯性权重的粒子群优化(NPSO)算法.根据传统3-5-3多项式插值方法,采用改进粒子群算法寻求最短关节运动时间,研究线性递减改变惯性权重(LPSO)算法和NPSO算法的性能,选用NPSO算法完成关节运动时间最优求解.研究结果显示,经时间优化后的3-5-3插值曲线连续光滑且具备更好的运动特性,整体运动时间缩短约26%,证实提出的方法具有可行性.     

基于SimMechanics的六自由度机械臂轨迹规划研究

针对机械手臂在运动过程中出现的不稳定现象,本文利用多项式插值规划关节空间的轨迹,并利用Matlab中的SimMechanics建立逆运动学仿真模型,由轨迹规划模块得到的各关节变量的角度、角速度和角加速度来驱动各关节运动;同时对机械手臂末端轨迹规划进行分析仿真。仿真结果表明,仿真模型输出轨迹和预定轨迹相吻合,利用仿真模型可以准确、有效地得到外骨骼康复机械手臂的运动参数和运动轨迹,并实现了机械手臂匀加速、匀速和匀减速的运动状态。该研究对六自由度外骨骼康复机械手臂结构设计提出了建设性意见,也为外骨骼康复机械手臂的分析设计提供了可靠依据。     

气动柔性五指机械手运动空间与抓取实验研究

设计了一种气动柔性五指机械手,采用单驱动型和多驱动型单向弯曲柔性关节作为单自由度手指关节,可完成多自由度抓、握、捏等人手灵活动作;搭建机械手运动学实验平台和抓取实验系统,利用3D运动捕捉系统,得到了机械手各手指运动空间,机械手可稳定抓取日常生活中不同外形和质量的物体,验证了其有类似人手的抓取能力。实验结果表明：机械手各手指基本完成了设计要求,实现各自抓取功能,具有良好的柔顺性和适应性。     

L型板抓取柔性机械手的设计

绍关于一定规格范围内的L型板抓取的柔性机械手的设计。根据L型板的抓取、定位点焊接及船形焊接工作任务特点,详细论述了柔性机械手的设计背景、结构原理和工作流程。L型板抓取柔性机械手的成功开发实现了工业机器人、柔性夹具和智能焊接技术的完美结合。     

三次均匀B样条的机器人插补算法

为了增强关节式工业机器人加工不规则工件的能力,将三次均匀B样条曲线应用于关节式机器人轨迹插补算法中,使机器人末端以三次B样条的曲线轨迹通过各加工点．在分析了三次均匀B样条曲线特性的基础上,给出了三次均匀B样条曲线的一般表达式．在增加曲线自由端点条件后,使用追赶算法快速反算出控制点．使用预估校正的方法推导出插补算法,该算法能使机器人末端遵循抛物线过渡型的加速一匀速一减速变化规律,给出了预测减速点的方法．对一个类花瓣型的加工对象进行仿真,证明文中方法的可行性．     

基于改进图规划的机械臂任务规划方法

针对机械臂工作场景复杂、任务需求多样的特点,提出了一种基于改进图规划的机械臂任务规划方法.首先建立针对机械臂任务规划的通用数学表征模型;其次结合机械臂的任务特性与改进模拟退火算法,提出一种基于图规划的改进任务规划算法,将传统算法单一的规划结果拓展为任务动作序列集合;最后,基于该集合求解融合不同目标的机械臂任务执行策略,并以七自由度机械臂为仿真对象对该方法的正确性和有效性进行了验证.结果表明,与传统规划方式相比,提出的方法具备优先考虑不同目标任务执行策略的能力,同时可以有效缩短规划时间.