六自由度机械臂轨迹规划的研究

为对六自由度机械臂进行轨迹规划,首先确定对六自由度UR10机械臂进行运动学建模,以齐次变换表述机械臂位姿,在此基础上采用D-H参数法对该机械臂进行位姿分析,并建立UR10机械臂运动学的数学模型.通过MAT-LAB机器人工具箱建立模型并对其进行仿真研究,得到其关节位置、速度及加速度的变化图和末端轨迹,最后通过五次多项式插...     

移动操作机器人运动学及作业灵巧度分析

首先,将UR5机械臂搭载在差速驱动式移动平台上,组成移动操作机器人系统,同时,建立移动平台三维模型,对关键零部件进行有限元分析;其次,建立移动操作机器人系统差速驱动模型和UR5机械臂正逆运动学模型,并得到移动操作机器人在速度层整体运动学模型;最后,利用蒙特卡洛法分析机械臂工作空间,对其作业灵巧度指标进行评估。     

Universal Robots(优傲机器人)推出UR3新型机器人——全球最灵活轻便

<正>2015年3月17日,中国上海——UR5和UR10机器人自推出以来,以其突出的协作性优势备受全球业界青睐,它们易于使用,性能卓越,价格实惠,且无需安全防护即可与人们近距离一起工作。而随着UR3新型机器人的问世,Universal Robots将这一市场领先的概念推上台面。新款紧凑型台式机器人自重仅为24.3 lb(1 lb=0.454 kg),但是有效负载却高达6.6 lb,所有腕关节均可360°旋转,而末端关节可作无限旋转。这些独特的功能使UR3成为现今市场上最灵活轻便、     

质量平衡原理在机器人机械臂设计中的应用

机器人的机械臂设计对机器人的操作性能具有决定性的影响,本文运用质量平衡原理,利用关节驱动电机自身的质量对自行研制的YJP-1型双臂冗余度机器人的操作臂进行了优化设计,实验结果表明,该设计方法对减小机械臂动力系统的耦合惯量影响,减轻驱动电机负载具有良好的效果。     

一种基于指数积的机械臂结构参数标定方法

结合旋量理论和指数积方法，使用伴随矩阵表征关节旋量理论值和实测值之间的对应关系，针对UR10机械臂，在运动学方程基础上建立了一种关节约束条件方程。为了得到机械臂零位位置误差及各关节旋量误差与末端执行器定位误差的模型，对运动学公式取微分，最终确定空间中点对点的距离误差标定模型，利用在不同坐标系下测量的空间中两点间距离恒定的特性，避免了实验时采点的数据从激光跟踪仪坐标系向机械臂基坐标系变换引起的额外误差，为避免关节的奇异性，建立了POE形式的UR10机械臂距离误差模型。采用激光跟踪仪在UR10机械臂实验平台上完成机械臂结构参数的标定实验。对随机生成的60组点进行标定实验，数据表明：全局精确度可达到毫米级别，局部精度可达到误差1毫米以下。     

基于几何学的臂部相邻三关节轴线平行的6自由度机械臂逆运动学算法研究

提出了一种针对肩、肘和腕3个相邻回转关节轴线始终平行的6自由度串联机械臂逆运动学问题求解方法。该方法能够在求解的第一步利用结构约束下的机械臂腕、手与末端三者的空间几何关系,确定目标末端位姿对应的腕部空间位置;从而将一个描述机械臂末端位姿和机械臂6个关节角度关系的六元方程组求解问题,转化成为分别描述机械臂腕部位置与机械臂肩、腕部共3个关节角度之间关系,以及描述机械臂末端姿态与剩余机械臂腕部3个关节角度之间关系的两个三元方程组求解问题,显著降低了6自由度机械臂逆运动学问题的求解复杂度。以UR3机械臂为试验对象,试验结果表明,该算法能够根据机械臂末端姿态求解其各关节角度,与采用UR3配套控制算法相比,采用该算法的UR3机械臂末端线性定位精度达到毫米级、角度定位精度达到1°。     

中型工业机器人本体机械结构设计

六关节工业机器人以动作灵活、结构紧凑等优点广受使用者的青睐。本文以具备80kg负载能力、工作可达半径2250mm、整备质量650 kg为基础设计指标,设计一种具有六个旋转关节的关节型工业机器人的总体机械结构设计方案。对机器人进行动力学分析计算、分析其各个关节在转动惯量、角速度、加速度等技术指标下的工作状况[1],确定各关节应选用的核心零部件。计算各轴电机的功率、转矩,减速器的减速比,完成机器人本体材料和轴承的设计选型计算;用SolidWorks画出机器人的三维仿真模型,并装配成型。     

质量平衡原理在机器机械臂设计中的应用

机器人的机械臂设计对机器人的操作性能具有决定性的影响,本文运用质量平衡原理,利用关节驱动电机自身的质量对自行研制的YJP－1型双臂冗余度机器人的操作臂进行了优化设计,实验结果表明,该设计方法对减小机器臂动力系统的耦合惯量影响,减轻驱动电机负载具有良好的 效果。     

Universal Robots(优傲机器人)亮相中国国际机器人展

正丹麦创新工业机器人制造商Universal Robots(优傲机器人)公司于7月9-11日期间亮相2014年中国国际机器人展,现场充分展示其行业领先的明星产品——UR5及UR10机器人。优傲机器人公司于去年中国国际机器人展上正式宣布成立中国分公司,此次亮相再次彰显了公司蓄势发力中国市场,以创新技术推动行业发展的坚定信心。此次参展的UR5及UR10机器人极具独特的创新理念和领先的技术优势,均拥有使用安全、操作简单、轻便灵活、高效节能等诸多显著特点。其中,人机协同,内置力矩功能     

基于动力学的协作机械臂零力拖动研究

以一种6轴协作机械臂开发平台为对象,对零力拖动示教进行研究.利用拉格朗日法及机械臂结构参数建立其本体动力学模型;将静力学中的摩擦力矩和惯性力矩加入到动力学方程之中得到协作机械臂的零力拖动模型;根据电机轴角速度关系将动力学力矩与关节PMSM电机数学模型结合,得到电机层面的力矩模型;与零力拖动模型整合得到实际应用中的零力拖...     

基于遗传算法的6R串联机器人臂长优化设计

为了更好地优化机械臂的结构参数,提高机器人的经济实用性,设计了一款6R串联机器人,在保证机器人各关节驱动力矩不变的情况下,对机械臂的臂长进行了重新分配。以机械臂的结构长度系数最小为优化目标函数,基于MATLAB遗传算法工具箱对机械臂的臂长进行了优化设计,优化后的机械臂结构长度系数降低0.15,质量减轻0.33 kg。     

基于STM32和TMS320的配电网作业机器人控制系统

针对人工进行配电网引流线的搭接或更换作业危险程度高,设计了一种基于STM32和TMS320的配电网作业机器人的控制系统。其采用"主从式"的拓扑结构,主控制器(STM32F407IGT6)通过串口发送命令给机械臂控制器(TMS320F28335),再由机械臂控制器经CAN通信控制相应的电机运动,从而实现机械臂的作业。同时用C#语言编写了上位机监控界面,可实时监控机器人的运动状态,可实时修改机器人电机关节参数并存储。经测验,使用该系统控制的机器人能较好地实现配电网作业任务。     

液压驱动连续型机械臂原理与设计

连续型机械臂具有运动灵活、可适应多障碍环境、柔性关节等特点,能在有限、狭小、危险空间内作业,在复杂设备维护方面将会有极大的应用价值。当前连续性机械臂主要采用电机驱动,其末端承载能力有限,一般小于5 kg。设计一种采用液压驱动的连续型机械臂,关节间采用金属材料,并使用万向节连接。分析了其运动学模型,并搭建了实验系统验证模型正确性。     

UR10工业机械臂位置精度及可靠性分析

针对工业机械臂在高速、高负载运行过程中存在抖动过大、定位精度不足等问题,以UR10工业机械臂为研究对象,采用ANSYS软件对其位置精度及可靠性进行仿真分析。建立了UR10工业机械臂有限元模型,设计并计算了UR10工业机械臂在某运动工况下的运动轨迹和动态应力,从而得到了机械臂在不同驱动速度下,完成相同运动状态的末端工具位置精度;分析了随机变量材料属性、外部负载和内部驱动速度对末端工具位置精度可靠性的影响。试验结果表明,机械臂内部驱动速度对末端位置精度的影响最大,其可靠性为98%。     

UR5机器人焊接轨迹规划及运动学分析

为了研究UR5机器人焊接运动轨迹情况,采用D-H法对UR5机器人建立UR5机器人坐标系,并对机器人的正、逆运动学分别进行分析求解。首先,利用三维软件CATIA建立UR5机器人运动学模型;其次,采用Denavit-Hartenberg分析原理对机器人末端执行器进行轨迹规划,并将得到的角速度、角加速度和角度各关节曲线曲率变化轨迹导入MATLAB软件和ADAMS软件;最后,进行联合仿真,验证了UR5焊接机器人工作时的稳定性,为进一步优化焊接轨迹打下了基础。     

一种实用的六自由度机械臂逆运动学解算与验证

本文提出了一种实用的六自由度机械臂逆运动学求解方法;该方法利用平面几何法先求解出前三个关节轴转过的角度,然后通过反变换法求得后三个关节轴转过的角度。最后,根据机械臂每个关节轴的运动范围,按照节能的原则筛选出最优解;利用Matlab仿真平台的Robotics Toolbox机器人工具箱进行仿真和验证逆运动学求解算法的正确性;仿真结果表明该方法大大简化了机械臂逆运动学的求解过程,提高了逆运动解的求解速度。     

重载搬运机器人的动力学仿真及控制系统设计

关节型重载搬运机器人各运动关节动态性能和能量耗散水平直接影响机器人以及运动规划的可达性。以ABB公司生产的IRB460型重载搬运机器人为研究对象,针对其机械本体结构特性,建立重载搬运机器人三维模型。若仅考虑回转轴、大臂和小臂组成的三个自由度,重载搬运机器人系统模型可简化成空间三关节机器人系统模型;依据拉格朗日力学方程建立重载搬运机器人系统动力学模型,利用机械臂逆运动学和五次多项式插值算法完成对多关节机械臂空间轨迹规划。通过动力学仿真分析可知,重载搬运机器人各运动关节的动态性能变化稳定且能量耗散较小,且能够沿着预定轨迹完成PTP模式的运动控制。最后,搭建控制系统仿真实验平台,提出一种重载搬运机器人控制系统模型,实验结果表明,所设计的重载搬运机器人控制系统能够准确、稳定的控制各运动关节运动,验证了各运动关节驱动电动机功率参数选择的合理性,为实际的工业生产应用奠定了理论基础。     

多轴机械臂3D打印的运动-挤料协同控制方法

多轴机械臂3D打印能够拓展传统熔融沉积式三轴打印的空间自由度实现无支撑一体成型.但由于机械臂多关节运动与3D打印多参量的分离控制所导致的运动-挤料不同步,大大影响打印质量.针对多轴机械臂3D打印末端运动与挤料的协同性问题,提出基于EtherCAT的协同控制方法.以EtherCAT实时工业以太网构建控制系统框架,满足多关节运动与多工艺执行机构的控制需求;基于此,提出量化的"运动-挤料"速度匹配关系与通讯反馈机制,确保运动与挤料的协同控制.通过对帧周期的检测、标准路径与无支撑模型的打印测试,结果表明,主从通讯周期可达500us,数据帧遍历各从站延时为25±10 us,能够满足机械臂3D打印控制精度要求,保证运动-挤料的协同控制.     

直接示教机器人全数字控制系统设计

针对机器人示教盒示教效率低、操作烦琐这一现状,提出一种基于力矩控制的直接示教方法。通过实时计算并补偿机械臂自重和摩擦力所产生的关节力矩,使得对机械臂的示教更为灵活、轻便。为降低机器人系统的成本,设计了适用于以直流伺服电机作为关节电机的,集控制和驱动为一体的机器人全数字控制器,并进行了样机试验,验证了本方案的有效性。     

阻抗控制框架下基于关节力矩反馈的机器人零力控制

针对当前示教器示教过程烦琐、效率低下以及对操作者技能水平要求高等缺点,提出了一种阻抗控制框架下基于关节力矩反馈的机器人零力控制方法,适用于机械臂的直接拖动示教。该方法采用阻抗控制框架,通过设置低刚度增益的方式,无需获取精确的动力学参数便可实现良好的零力控制效果。同时,区别于基于六维力传感器的零力控制方法,该方法不仅可对机械臂末端进行拖动,还可实现在关节空间下对机械臂任意关节的拖动。最后,在自行设计搭建的机器人平台上进行拖动实验。实验结果表明,该方法鲁棒性强、性能稳定,并可实现对机械臂任意关节的零力控制。