特殊环境移动机器人运动学及工作空间分析

针对特殊环境下危险的工作任务,以关节履带式移动机器人车体为移动平台,设计了一种5自由度机械手,并对机械手的运动学及工作空间进行了分析和仿真。通过对机械手的结构分析,以及模型简化,运用D-H法建立关节坐标系,求得了运动学正解。结合MATLAB软件,使用了蒙特卡洛数值法对机械手的运动学及工作空间进行仿真,得到了机械手工作空间的仿真结果。仿真结果验证了特殊环境移动机器人设计的合理性,满足工作要求。     

三杆柔性机械手运动学分析及仿真研究

在平面内运动的三杆柔性机械手运动学方程的建立是对其动力学分析和进行准确控制的基础.应用浮动坐标系,矢量法和D-H变换矩阵法建立了机械手的运动学模型,通过机械手各构件关节变量求解出机械手末端执行器的笛卡尔坐标空间位姿.使用Matlab软件对机械手末端运动轨迹和角度变化等进行了仿真实验,证明了柔性机械手弹性变形在空间准确定位中的影响,提出了一些减小误差的方法,为进一步研究柔性机械手较为精确的动力学和控制模型奠定了良好的基础.     

3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序研究

采用D-H方法建立机械手的连杆坐标系,通过齐次变换得到机械手的运动学方程,通过将多组关节变量代入运动学方程得到机械手的工作空间,利用MATLAB的图形功能和图形用户界面编制3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序。     

缸套类产品自动生产线的上下料机械手运动学设计

针对缸套类零件生产线的特点,设计了上下料搬运机械手,分析了其工作流程,并进行了机械手的运动学设计.在建立上下料机械手各杆件的D-H坐标的基础上,构建了五自由度机械手的运动学模型,实现了笛卡尔坐标空间到关节空间的运动变换,通过运动学方程求解得到了正向运动学解,确定了机械手雅克比矩阵和关节速度.     

医疗护理机器人机械手的设计及其运动学分析

通过对机器人机械手的关节运动副的型式和关节以及手指间尺寸的优化分析,完成了三指医疗护理机械手的设计,并建立了手指运动学的正解.     

3-DOF索杆桁架式欠驱动机械手运动控制

索杆桁架式机械手是将绳轮传动系统和平行四边形机构结合而提出的一种新型欠驱动机械手。绳索驱动力同时驱动手指关节耦合运动,而手指关节运动又会直接改变绳拉力在各指节单元的驱动力分布,导致索杆桁架式欠驱动系统具有强非线性和运动耦合特点。针对该问题,利用虚功原理,将绳轮传动系统等效为耦合的关节驱动力矩,并建立3-DOF手指准静态运动学模型。根据手指最大运动空间约束条件,确定关节弹簧配置分布并开展手指准静态运动空间分析。采用拉格朗日方程法建立手指一般动力学方程,并转换为"A-P"型等效动力学模型。在此基础上,开展预变形阶段运动控制研究。通过仿真分析和样机试验验证所提分析方法和运动控制策略的有效性。     

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。     

并联机械手运动学分析及仿真

提出适合于焊接工作的6-PTS并联机械手,针对该并联机械手的性能、运动学、工作空间等问题进行了较为深入和系统的分析。基于Matlab软件对该机械手进行速度、加速度正逆解运动学分析与仿真,确定运动平台的工作空间并进行仿真。根据仿真结果分析机械手各个关节的运动状态,得到所需的理论数据,并分析该机构主要参数对工作空间的影响。最后进行了腊模加工方式模拟焊枪运动实验。实验结果表明:该机械手运动平台灵活空间较大,可以满足焊接需求。     

线驱动连续型机械臂设计与运动学仿真

面向复杂空间环境的需求,设计了一种新型线驱动连续型机械臂。基于几何分析方法提出了一种简单的线驱动连续型机械臂建模方法,分析了单级柔性关节的关节空间、驱动空间和操作空间之间的运动学映射关系,给出了三级柔性关节的解耦运动学算法,利用改进的蒙特卡洛法描述其工作空间,并用Matlab对机械臂进行运动学仿真,通过对原理样机的实验研究验证了运动学算法的正确性,同时展示了机械臂良好的弯曲能力。     

一种仿人形机械手的设计与仿真

对一种手指为单自由度结构的仿人形机械手进行了研究。在此基础上,设计了机械手的机械结构,进行了手指运动学分析与仿真;以单片机STM32F103作为主控器设计了控制系统。研究表明,设计的机械手各关节运动平稳,动作灵活,控制流畅,达到了预期的要求。     

5-DOF偏置型机械手工作空间包域分析

针对基于运动学正解的蒙特卡罗法在求解机械手工作空间时,难以得到包域边界特征,而偏置型机械手的工作空间及未包域空腔形状直观性不强等问题,建立了基于连杆长度及关节角范围的包域边界点模型,得到所研究偏置型机械手的工作空间内、外边界曲线表达式,并描绘出直观、精确的工作空间透视图。通过对两种方法的理论分析及仿真求解,验证了运动学正解及蒙特卡罗法所求工作空间的正确性,并可直观看出其工作空间存在曲面包络的内未包域空腔,最后通过对内未包域空腔、工作空间体积及性能的分析,证明该偏置型机械手具有良好的工作空间性能,对偏置型机械手工作空间的研究具有理论指导意义和实践应用价值。     

危险弹药机器人机械手运动学仿真分析

运用D-H方法建立危险弹药机器人机械手运动学模型;采用蒙特卡罗方法求解机械手末端执行器的位置向量集合;在Matlab环境下,用点云图描绘出机械手工作空间。运用Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,仿真出机械手末端执行器运动轨迹曲线、关节运动曲线和速度曲线,从而验证参数设计的合理性,也为进一步研究机器人的动力学、轨迹规划打基础。     

双臂喷釉机械手运动特性分析

针对自主设计的双臂喷釉机械手,应用D-H法建立两个手臂局部坐标系,通过局部坐标系与全局坐标系的转换建立双臂机械手的运动学模型。提出以几何法为基础结合逆变换联合求解的方法,求解双臂喷釉机械手的运动学正逆解。在MATLAB环境中运用定步距角法对双臂机械手的工作空间进行求解。用Robotics Toolbox工具箱对机械手进行正逆运动学仿真,同时将各关节转角代入运动学方程进行求解并对比分析,从而验证机械手设计的合理性和运动学解的准确性,为进一步研究奠定理论基础。     

吸盘机械手机构设计与运动学分析

设计一种柔性真空吸盘多功能抓取装置,该装置可以满足汽车焊装生产线上多种类型汽车薄板件的搬运作业要求和吸盘机械手部分的可重构功能。首先建立龙门架悬挂真空吸盘机械手装置的三维模型,然后利用旋量理论和指数积方法建立吸盘机械手运动学模型得出吸盘末端点的位姿,其次借助于MATLAB仿真软件采用蒙特卡洛方法求出单只吸盘机械手工作空间云图及四只吸盘机械手协同工作空间云图,最后把三维模型导入ADAMS中得到吸盘机械手的虚拟样机,通过STEP函数模拟吸盘机械手的实际工作路径。通过以上计算和虚拟仿真结果分析表明吸盘机械手具有一定的柔性和很好的工作状态,为吸盘机械手满足不同外形的薄板件抓取和吸盘机械手尺寸调整提供了依据,同时也为后期的吸盘机械手轨迹规划和控制打下坚实的基础。     

水下双功能机器人的机械手设计与分析

随着核电业的快速发展,核电站对水下机器人的使用要求不断提高,并逐渐催生出一种水下爬行与潜浮双功能机器人,在此基础上提出一种水下爬行与潜浮机器人通用的机械手设计方案,通过正逆运动学分析、机械手工作空间的求解与仿真以及基于SolidWorks运动仿真模块的仿真与计算,验证了该机械手设计方案满足要求以及搭载在爬行式和潜浮式机器人上作业的要求。建立了运动学模型,得到了运动学特征方程,解出了机械手运动学正解和逆解,以及工作空间仿真系统,为之后的机械手动力学分析、实时控制和轨迹规划提供了重要的理论基础。     

一种液动柔性机械手手腕结构的设计与分析

提出一种基于OHM(Oil Hydraulic Muscle)的柔性机械手手腕机械结构的设计,应用一定的柔性机械手腕驱动。通过定义关节结构的笛卡尔坐标系,建立反应关节结构参数与工作空间、动力学特性之间的数学模型,得出了腕关节在不同动作方式下的驱动原理,最后利用CATIA对腕关节结构进行了电子样机分析。仿真结果表明基于OHM的柔性机械手手腕结构简洁、灵巧,能达到人手手腕的运动范围。     

一种具备多种抓取模式的三指机械手

针对国内外高端灵巧手存在价格高、结构复杂的问题,从简化结构但又能满足较复杂抓取模式的角度考虑,设计了一种具备多种抓取模式的三指机械手。该机械手由3根同样的手指组成,每根手指有3个关节;使用钢丝绳耦合传动实现欠驱动,减少了驱动电动机数;为保证手指控制的灵活度,末端指尖单独由电动机驱动。采用D-H参数法建立手指运动学模型,完成正运动学求解。通过ADAMS软件对机械手进行运动学仿真,分析了三指机械手的运动特性及抓取力。根据包络抓取、精细抓取和普通夹取等几种抓取模式的需要布置了触觉传感器,对常见的目标物进行了抓取试验,验证了该机械手的实用性。三指机械手成本低、制造加工方便,对于难以获得昂贵灵巧手的研究机构和工厂具有实际应用价值。     

气动式柔性限自由度机械手指

介绍一种气动式柔性限自由度机械手指,多个手指可组合成操作机械手。机械手指的各关节采用圆柱或圆锥弹簧为柔性骨架,圆柱或圆锥弹性体受气压后膨胀作为肌肉动力。关节弯曲角度和抓握力与关节内的气体压强有关;采用弹性结构的关节,缓冲性好;限制了关节的自由度,使关节不会侧弯。文中给出了手指的结构、气动原理与控制方法。     

一种新型焊接机械手本体设计与分析

设计了一种新型六自由度焊接机械手,通过CATIA软件对机械手进行了三维建模和虚拟装配,利用CATIA中的DMU模块进行碰撞干涉检测,并对零件进行有限元分析得到其刚度与受力情况。最后将三维装配模型导入到ADAMS软件中,在机械手末梢添加点驱动函数,对机械手进行了逆运动学仿真,得出各个关节速度、加速度和轨迹曲线。通过三维仿真分析验证了机械手模型的合理性和正确性,其能在狭窄空间内工作,灵活性强,满足在焊接和喷涂中的应用。     

基于气动柔性驱动器的三自由度手指指端输出力特牲研究

三自由度手指由3个气动柔性弯曲关节串联而成,弯曲关节由气动柔性驱动器 ( FPA)驱动。关节驱动力矩的大小取决于各个关节FPA内腔中的压缩气体压力的大小。推导了手指运动学方程及力雅可比矩阵,分析了手指指端受力状况,建立了指端输出力与各个内腔气体压力增值之间的映射关系。对手指指端输出力进行了仿真研究和实验研究,实验结果与力模型结果基本吻合。