考虑变幅机构影响的钻机取杆机构轨迹规划

针对工程钻机钻探过程中施工效率低、工作范围小的问题和加装钻杆的自动化需求,提出一种结合桅杆带有变幅机构的钻机取杆机构,并对变幅机构油缸行程区间分析和取杆机构轨迹规划。首先,利用D-H法建立取杆机构运动学模型,利用得到的运动学方程,采用控制变量法求解出能够满足末端手抓正确到达抓杆点的变幅机构各油缸对应行程区间;其次,针对钻杆运动过程中会与送杆机构、动力头发生碰撞的问题,考虑变幅机构对取杆机构的影响,对其运动过程进行分析,确定各关节的运动顺序,采用五次多项式插值法对各关节运动进行规划,结合运动学模型得到末端手抓的运动轨迹。研究结果表明:连杆油缸伸出越长,对应的滑移油缸和变幅油缸的行程可用区间就越小;在运动过程中,运动轨迹连续、平滑并且保证在不同变幅机构状态下均不会和送杆机构及动力头发生碰撞。     

下肢康复机器人屈伸训练轨迹规划

针对下肢屈伸训练,在机器人末端工作空间内,确定了直线和圆弧相结合的运动轨迹,根据轨迹规划对末端位移、速度、加速度连续性的要求,假设加速度按正弦变化,由直线、圆弧轨迹起点和终点的约束条件求积分得到位移、速度、加速度函数表达式,并利用MATLAB软件得到机器人末端在XY平面内的轨迹,并求解了轨迹上机器人末端位姿与时间的关系,由数值解法求解逆运动学,得到了机器人若干时刻的关节位移,证明了轨迹规划的可行性,同时为机器人仿真的驱动函数提供数据。     

基于MATLAB的L4-630E3型压力机的运动学分析

以现有的L4-630E3型闭式压力机作为研究对象,建立其传动机构的简化模型并采用复数矢量法对其进行运动学分析,得出滑块的运动学方程;利用MATLAB软件对方程进行求解仿真,得到滑块的位移、速度和加速度的运动曲线;使用动力学仿真软件ADAMS对传动机构的实体模型进行运动仿真,并将得到的仿真,结果与MATLAB得到的运动曲线进行对比,阐明了该型压力机所具有的优秀工作性能以及复数矢量法结合MATLAB在处理复杂连杆机构运动学问题上的准确性和科学性,为该机型后续的改进奠定了理论基础。     

基于联合仿真的空间3-RPS并联机构运动求解

在分析空间3-RPS并联机构结构的基础上,得到该机构运动求解的方法指导和位姿逆解方程。对于并联机构运动正解复杂的特点,利用MATLAB软件、Pro/E软件和ADAMS软件对其运动进行联合仿真求解。用Pro/E软件对机构进行实体建模,利用数据转化接口将模型导入ADAMS软件对其进行编辑定义。给定机构运动输出位置,根据位姿逆解方程,用MATLAB编程计算得到关节转动副逆解曲线与输出姿态角曲线,应用ADAMS函数处理功能将转动副转角曲线转化为机构的驱动函数,添加在3个转动副关节上,得到机构运动正解。机构正逆姿态角求解曲线的吻合,证明了该方法的可靠性和正确性,其求解过程简便,运动学性能直观,为虚拟样机技术提供了可借鉴的方法。     

6R机器人正运动学分析方法研究

6R机器人正运动学分析是指给定各关节的关节空间变量值,求解末端执行器在工作空间的位置和姿态。利用6R弧焊专用机器人的机械本体结构,在D-H坐标系和旋量理论坐标系下建立了末端执行器的运动学方程,利用MATLAB软件求解位姿矩阵;在虚拟样机软件中建立了机器人运动学模型,进行运动学仿真得到末端执行器不同状态下的位移曲线。并将三种方法所得末端执行器的位姿进行了比较,验证了这三种方法的正确性。研究结果为后续的动力学分析、轨迹规划奠定了基础。     

闭链级联式机器人基于旋量理论的运动学分析方法

闭链级联式机器人由若干个平面四杆机构和空间杆机构串联而成,将这些杆机构中从基座到操作端最短的开链定义为主运动链,这样闭链级联式机器人的运动学分析就转化成了一个开链和若干个单闭链的运动学分析问题。主运动链的运动学分析采用指数积公式。主运动链的关节位置和速度信息可以由各个关节所在的单闭链的运动学分析得到。平面四杆机构和空间六杆机构的运动学分析可以通过建立闭链的结构方程来实现。最后综合主运动链和各个单闭链的运动学分析的结果即可得到主运动链关节空间与末端执行器位形空间的位置和速度映射关系,从而完成整个闭链级联式机器人的运动学分析。     

六足爬壁机器人的运动学建模与仿真

六足机器人因其运动灵活、承载能力强和稳定性好等优点得到广泛的应用。为对六足爬壁机器人运动进行控制,首先要建立其运动学模型。因基于旋量理论的建模方法能够简化运动学计算过程的复杂性,基于旋量理论建立了六足爬壁机器人正运动学模型,并在此基础上求解机器人逆运动学。同时为了对比分析所建模型的准确性,我们在ADMAS上建立机器人虚拟样机仿真模型,并且设计步态,使虚拟样机末端执行器按照预定的轨迹运动。其次在MATLAB软件下根据建立的逆运动学模型求解机器人末端执行器按预定轨迹运动时各关节转动角度。通过对比两个模型各关节转动角度随时间变化的曲线,以及各关节角度误差和末端位移误差来验证建立的机器人运动学模型的正确性。研究结果表明,基于旋量理论建立的六足爬壁机器人的运动学模型精度高,能够作为多足机器人研究的基础。     

风电叶片疲劳加载系统的运动分析及优化

采用两轴加载(翼面向共振)方式实现兆瓦级风电叶片疲劳寿命检测,并就关键部件——翼面向加载装置和翼弦向加载装置之间的运动耦合问题进行分析.对翼弦向加载机构的设计与分析,采用协调曲线法,利用MATLAB优化工具箱实现机构多目标函数的优化,得到翼弦向加载机构优化的偏心距、杆长及位移曲线,并得到同频和异频条件下叶片的运动轨迹.为后续的动力学分析、液压系统及控制系统设计等提供必要的理论分析基础,同时,也为该技术的实际工程应用提供理论依据.     

基于MATLAB的平面四杆机构运动学分析

文中以铰链四杆机构为研究对象,在对其进行运动分析的基础上,建立数学模型,应用MATLAB／GUI工具箱,开发出了平面四杆机构的运动学分析系统软件。用户只需在系统图形界面的文本编辑框中交互地输入四杆机构各构件的参数和原动件的角速度,就能迅速地输出当原动件转动1周时从动件的位移、速度、加速度的变化规律曲线。     

平面两自由度并联机构运动学标定研究

提出一种平面两自由度并联机构，由运动学分析得出机构的运动学解析解，针对该机构提出了一种运动学标定的新方法。与传统的并联机构运动学标定方法不同，该方法无需测量末端执行装置的全部位置和姿态，只需测量末端执行装置在工作空间内的一系列位移量；通过使用万能工具显微镜作为检测工具，从而无需额外安装位移传感器。建立了使得距离测量误差平方和最小的非线性规划数学模型，并通过MATLAB软件的优化工具箱进行求解。实验证明了该方法的有效性，并得出了机构运动学参数的最优值。实验结果表明，标定后机构精度明显提高，标定方法可靠。     

实现空间约束轨迹离散点的平面连杆机构设计

提出了一种平面四连杆机构的设计方法,通过自寻刚体合理的轨迹离散点,以四位置刚体导引铰链四杆机构的设计为理论基础,利用数值分析软件MATLAB得到圆心曲线以及与各连杆长度的关系图。结合实例的设计与分析,构造符合要求的四连杆机构。运用动力学分析软件ADAMS对该机构进行运动学分析,得到刚体关键点的轨迹曲线,验证了四连杆机构满足空间约束的要求。     

一种一平移两转动并联机构的运动学与工作空间分析

以1T2R并联机构为研究对象,详细论述了该并联机构机型的特点、数学模型与三维模型的建立、运动位置的正反解计算、运动仿真和结果分析四块内容。首先采用解析法建立空间位置数学模型,分析计算1T2R并联机构的位置正反解;其次,建立1T2R并联机构的虚拟样机模型,并结合ADAMS软件进行运动学位置仿真和MATLAB软件求解理论位置曲线以验证所求位置正反解的正确性;最后,利用位置正反解求解动平台的中心坐标,并利用MATLAB计算1T2R并联机构的运动空间,并进行分析。     

摇杆式桑叶采摘装置的运动学仿真分析

根据桑叶采摘的运动过程,以摇杆式桑叶采摘装置的曲柄连杆机构为研究对象,对平面机构进行运动学理论分析,得到滑块的运动特效与曲柄转角函数的关系,在MATLAB中对函数进行求解并绘制曲线。将采桑装置的三维模型导入ADAMS软件,通过建立运动学模型进行运动仿真分析,得到滑块位移、速度与加速度随曲柄转角变化的关系曲线,与理论计算曲线进行对比发现,两者曲线基本保持一致,数据误差均属于可控范围。从仿真结果可以反映摇杆式桑叶采摘装置的工作状况,实时反馈在工作中可能会出现的问题,为摇杆式桑叶采摘机的物理样机研制提供理论依据。     

空间刚柔耦合并联机器人动力学建模及仿真

为研究柔性构件对系统运动特性的影响,对空间3-RRRU并联机器人进行了动力学建模及耦合特性的仿真分析。应用矢量闭环法对空间并联机构的逆运动学进行求解,推导出各个构件位置、速度、加速度的变化规律;根据第一类Lagrange方程建立空间全刚性并联机器人的逆动力学模型;运用MATLAB软件对空间并联机构进行仿真,并对动力学数值结果和仿真结果进行对比,以验证模型的正确性。基于ANSYS软件和ADAMS软件,对空间并联机构中的空间梁单元进行柔性替换,通过建立空间刚柔耦合并联机器人模型,分析机构在运动状态下展现出的耦合特性,并与空间全刚性并联机器人进行比较。结果表明:两类模型的末端执行器的运动趋势一致,轨迹误差在0.000 7～0.419 4 mm范围内;梁单元产生的弹性变形对系统运动性能产生了重要影响,因此,建立正确的刚柔耦合动力学模型具有重要的指导意义。     

高速经编机槽针机构运动精度可靠性分析计算

针对国产高速经编机与国外设备相比运动精度、稳定性和可靠性较差等亟待提高的难题,考虑基本尺寸误差和运动副间隙误差两种因素,建立高速经编机槽针机构运动精度可靠度求解的精确解析方程式。以极坐标系代替x-y坐标系来表示销轴中心在间隙圆内位置,导出销轴中心在运动副间隙圆中的分布函数,计算三种不同类型杆的有效杆长。使用MATLAB软件进行可靠度计算,定量分析了杆长误差和运动副间隙对槽针机构运动精度可靠性的影响程度,为提高槽针机构的运动精度可靠性提供了依据。     

一种完全解耦式锻造操作机机构

提出了一种能实现升降运动与水平移动之间解耦的完全解耦式锻造操作机机构,该机构直接将Hoekens四连杆近直线输出机构输出端与钳杆中部相连,并在四连杆机构其中的一连杆中间安装水平缓冲缸。基于位置正解模型,分析了操作机分别只作升降和俯仰运动时钳杆末端的位置变化,结果表明:当操作机升降运动时,其产生的水平方向的耦合位移量在控制误差范围之内,可实现升降运动与水平方向移动的解耦;当操作机只作俯仰运动时,钳杆末端在竖直方向产生的位移几乎为零,在水平方向产生的位移也非常小,钳杆几乎是绕着钳杆末端定点转动的。     

微创手术机器人的工作空间分析

手术杆末端的可达工作空间直接影响到手术区域的规划.基于正运动学分析,得到手术杆末端位置与各关节变量的函数关系,运用蒙特卡罗法求解末端位置集合,并在Matlab中绘制工作空间云点图;采用二维曲线生成曲面的方法分析工作空间边界,利用重积分原理求解其体积;最后运用几何代数相结合的方法对工作空间进行了仿真.为该机器人进行实际的微创手术奠定了基础.     

双工业机器人不同约束下协同运动轨迹规划

针对双工业机器人协作过程中的轨迹规划问题,对IRB200机器人进行建模,并求解机器人的正逆运动学。结合求解的正逆运动学提出紧约束下耦合运动和松约束下叠加运动算法。紧约束将机器人末端执行器之间建立不变的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生耦合运动;松约束将机器人末端执行器之间建立随时间变化的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生叠加运动。最终在MATLAB中分别进行协同搬运、协同绘制“铜钱”仿真实验验证算法,从姿态图、轨迹图及从机器人理论位置和实际位置对比能够看出,在不考虑机械误差、标定误差及机器人制造误差的情况下能够满足相关任务要求,实现从机器轨迹的自适应规划,避免对双工业机器人分别进行轨迹规划。     

双机械手协同运动模型及其工作空间分析

基于双机械手建立协同运动学模型,分析其最佳协调工作空间。首先,采用D-H变换矩阵法建立双机械手运动学模型,揭示机械手末端执行器在不同运动形态下笛卡尔坐标空间位姿与机械手各关节变量之间的转换关系;其次,利用MATLAB中Robotics Toolbox建立双RCX340机械手三维仿真模型,验证运动学模型的可靠性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对双机械手的工作空间进行了分析,得到双机械手末端执行器的最佳协调工作空间,为双机械手协调轨迹规划提供了理论依据。     

信通机房巡检机器人系统设计

为解决电力系统中的信通机房巡检问题,该文设计了一种基于六自由度机械臂的自动巡检机器人。采用D-H法构建了机器人的正向运动模型,采用牛顿迭代法进行了逆运动学求解,并用MATLAB进行了正逆向运动学的仿真,为机器人的位置控制提供了理论支持。基于蒙特卡洛法进行了工作空间的求解,提出了一种基于三次插值法的巡检机器人末端路径规划方法,以实现末端的平稳运动。搭建了巡检机器人实验系统对所提出的运动学模型以及路径规划算法进行验证,实验结果表明机器人的空间定位精度在1 cm以内,且末端能够实现平稳运动。