基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计

针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上.基于MFC框架类和OpcnGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用.     

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.     

六自由度机械臂三维仿真软件的设计

在机械臂实体上进行正逆运算的结果往往难以分析和验证,且机械臂实体的成本比较昂贵,针对此问题,设计了一套六自由度机械臂的三维仿真软件,可以对机械臂的运动进行实时仿真。该软件以VS2008为开发平台,使用OpenGL函数库进行机械臂三维模型的创建,使用Qt界面库进行软件界面的设计,提供正逆解运算和演示。结果表明,该软件操作界面良好,能够很好地仿真出机械臂的运动过程。     

具有双插补避障功能的七关节机械臂控制系统研究

具有更多自由度的七关节机械臂在保证末端运动位姿的前提下,可实现更好的避障轨迹设计,但是给控制系统研发带来很大难题。针对此问题,首先从传统的冗余机械臂运动控制算法出发,建立基于梯度投影法的逆运动学方程;然后,针对其不足,结合六关节机械臂的解析解方法,提出了一种新的既可以避免机械臂腕部碰撞,又可以对机械臂上指定点运动位姿进行监测的双插补算法,实现了具有主动避障与碰撞监测的实时运动控制算法。最后,搭建了七关节机械臂和与之配套的软硬件控制平台,开发了实时的三维仿真软件,并通过实验验证了所提算法的正确性与有效性。     

基于ROS的六自由度机械臂运动规划

针对传统机器人在复杂环境下的安全问题以及运动规划问题,采用开源机器人操作系统ROS搭建了机器人仿真平台,并进行运动规划。在ROS平台下,利用URDF文件完成机械臂3D建模;利用Movelt配置助手(setup assistant)配置机械臂模型并且生成启动文件。在Rviz中显示三维模型;利用Movelt完成对六自由度机械臂的运动规划,以及避障轨迹规划。结果表明,通过Rqt_plot导出机械臂运动过程中六个关节的位置关系信息,可为进一步改善和研究机械臂轨迹规划提供更加直观的方法。     

虚拟样机建模求解联合仿真研究

在机械臂的优化设计中,为了提高机械臂的效率,采用了一整套虚拟样机仿真技术。首先在PROE中构建了七自由度机械臂的三维实体模型;然后将其导入ADAMS动力学自动分析软件中进行动力学分析,将ADAMS中仿真出的力和速度曲线进行合成后得到的功率曲线与从物理样机上实测出的功率结果进行比较,进而验证ADAMS中得出的分析数据真实可信;最后研究了基于MATLAB和ADAMS的联合仿真,并以该机械臂为例通过PID策略较好地实现了机械臂的关节定位控制。改进方法对机械臂的开发和改造有一定的指导意义,并且为后续机械臂的研究奠定了基础。     

基于嵌入式系统和CAN总线的检修机械臂控制系统

以蒸汽发生器六自由度检修机械臂为应用背景,给出六自由度检修机械臂的硬件体系结构和上下位机软件设计方法。本设计方法在检修机械臂控制系统的设计开发中取得了良好的效果。     

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。     

GAMMA300型七自由度机械臂运动学仿真

针对机械臂的运动学问题以及运动路径的设计问题,以冗余度为1的美国ROBAI公司生产的7自由度冗余机械臂GAMMA300为具体研究对象,对七自由度机械臂进行运动学建模与仿真.利用Robotics Toolbox机器人工具箱编写该机械手的运动学程序.通过仿真实现了预定目标,验证了设计参数的正确性和可行性,为机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划提供了理论依据.对于冗余机械臂一般逆运动学封闭解的研究有一定的实用价值.     

基于头部碰撞等效模型的柔性关节机械臂安全构型优化

为了提高柔性关节机械臂的头部碰撞安全性,提出基于机械臂安全指数和梯度投影法的柔性关节机械臂构型优化方法,并给出安全碰撞方向和安全构型的确定方法.首先建立柔性关节机械臂的头部碰撞等效模型,模型充分考虑了机械臂关节柔性的影响.然后分别给出固定构型下安全碰撞方向的确定方法和固定碰撞方向下安全构型的确定方法.基于机械臂安全指数,采用梯度投影算法实现了冗余柔性关节机械臂连续路径的构型优化.最后,建立闭环仿真系统,分别通过平面3自由度机械臂和空间7自由度机械臂验证了采用梯度投影法降低机械臂安全指数的有效性.2种仿真结果显示,优化后的机械臂安全指数分别降低了83.86%和26.42%.     

基于双目立体视觉的机械手精确定位系统

在机械手执行任务的过程中,控制机械手定位到目标位置是一个非常的机械手自动定位系统设计方法,由双目立体视觉系统根据目标物的二维图像计算出目标物的三维坐标,然后根据此三维坐标去控制机械手自动运动到目标位置.实验表明该系统能提高排爆机器人机械手的易操作性,大大提高了机械手的性能     

基于LabVIEW的机械臂控制与仿真系统

基于LabVIEW的机械臂控制与仿真系统利用三维参数曲面图形显示控件对机械臂进行静态建模和动态仿真;使用NIUSB₆211数据采集卡作为机械臂的控制单元;采用软件编程的方式解决了仿真模型与实际模型同步运行及舵机平滑转动等问题。     

六自由度机械手三维运动仿真研究

以六自由度机械手三维运动仿真为背景,介绍了利用OpenGL实现机械手运动仿真的有效方法,重点分析了机械手运动学模型的构建以及运动轨迹规划的实现。对于一般的机械手运动仿真系统,该实例具有一般普遍性。     

基于SolidWorks的虚拟装配路径规划研究

在机械产品制造过程中,装配工作占有重要的地位,其成本可以占到制造成本的30％—50％.装配工作对产品的最终质量也有很大影响.虚拟装配可以提前模拟装配过程,对保障装配质量和最终产品质量有着重要的意义,机械手臂的应用也使得装配工作更可控.本文基于SolidWorks三维模型设计软件,利用SolidWorks提供的API接口...     

OpenGL在机械手三维运动仿真中的应用

该文介绍了OpenGL的功能及其实现三维动态仿真的原理与过程,并以一个多自由度机器人机械手为例,对它的结构进行了简化并建立了其运动学模型。重点讲述了用OpenGL实现三维运动仿真的基本方法及其实现,认为在仿真过程中采用“双缓冲技术”能得到平滑的动画,并分析了“双缓冲技术”的实现技术。本文对机械手的结构进行了简化,将机械手的每一个连杆看成一个子体,提出用“堆栈矩阵”法来解决运动仿真时多子体运动的继承性问题,为多自由度机械手的三维运动仿真提供了一种新的方法。     

移动机器人虚拟仿真平台设计与实现

机器人的三维仿真在机器人的研究中起着重要作用,论文以实验室中的移动机器人为背景,利用3D Studio Max建立了该移动机器人的三维实体模型(3DS模型),然后以VC++6.0为开发工具,利用C++编程功能,并调用OpenGL函数,实现机器人模型在编译环境下的重绘;而且根据移动机器人在指定路径下的运动学坐标变化,给出控制移动机器人的运动的方法;文中创建的虚拟实验环境为研究机器人提供了一个生动形象的仿真平台,为进一步研究移动机器人控制算法和路径规划创造了条件。     

基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统设计

针对目前提出的车间机械手智能防碰撞监测系统监测精准度低,防碰撞效果较差的问题,提出基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统。硬件系统引入自动调心装置,在机械手内部加入两个避碰开关,将避碰开关与报警器相连接,如果出现碰撞,则发出警报,引用JCQ1工作监测器与机械手串联,确定机械手的工作状态和动作次数。软件部分依据机械臂运动的特点,设置机械手双动式液压缸和臂架单活塞杆双动式液压缸,通过压力反馈计算活塞直径得到液压缸直径,判断最大流量,将判断结果与阈值进行对比,完成防碰撞软件监测。实验结果表明,基于压力反馈控制的车间机械手智能防碰撞监测系统能够更加精准地控制机械手智能防碰撞监测数据,防碰撞控制精度较高,说明所设计系统能够有效实现间机械手智能防碰撞。     

基于C/S结构的空间机械臂控制系统软件架构设计

为了获得性能优越、实用性强的空间机械臂控制软件,提出了一种C/S结构下基于多线程和循环队列的空间机械臂控制系统软件架构,并详细介绍了各线程及队列的实现过程。在分析空间机械臂控制软件的特点和功能需求的基础上,按照横向分块、纵向分层的原则,将机械臂控制软件的各项功能合理分配到四个并行线程中,借助两个循环队列构建缓存机制,以提高控制系统的数据处理能力并减少不必要的等待时间。四个线程及两个循环队列之间相互通信,协同工作。实验结果表明,该架构能够以较小的控制延迟实现机械臂的运动控制,架构性能满足实际控制需求,证明了方案的有效性和可行性。