6R工业机器人运动学算法的改进

针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法.提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态进行综合插补的算法;为了方便客户使用,给出了用户任意坐标系的建立方法及姿态的旋转的表示方法;最后,在实验室6R机械手实验平台上验证了该算法的有效性.实验结果表明,该算法可以使机器人在运动过程中,特别是在曲线插补过程中,使机器人各关节平稳变化,避免关节突变,有更高的精度和运行平缓性.     

基于Matlab的6R工业机器人运动学仿真与研究

以IRB1410型工业机器人结构参数与D-H理论为基础推导机器人的运动学方程;在MatlabRoboticsToolbox环境下结合机器人连杆参数进行机器人的建模,验证运动学模型是否正确;对该机器人进行运动学仿真分析,为机器人动力学、控制及轨迹规划研究提供可靠的理论基础。     

6R喷漆机器人的运动学分析与仿真

用Robotics Toolbox对机器人进行仿真建模,编写出机器人末端运动轨迹的可视化程序,完成了喷漆机器人的实时轨迹绘制,直观的了解机器人的工作空间。应用机器人工具箱编写Matlab仿真程序,验证运动学正逆解的正确性,为后续的动力学分析、轨迹控制尊定了基础。     

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。     

6R工业机器人刚度分析

针对6R工业机器人,在机器人连杆刚性的假设下,推导了机器人柔度矩阵。分析柔度矩阵将其划分为四个子矩阵:力—位移柔度矩阵、力—角位移柔度矩阵、力矩—位移柔度矩阵、力矩—角位移柔度矩阵。在非奇异位姿下,单独考虑力矢量(或力矩矢量)对末端线位移(或角位移)的影响,研究使末端产生单位变形时需要在末端施加的作用力,提出机器人力—位移、力—角位移、力矩—位移、力矩—角位移‘刚度椭球’,来表述机器人末端的刚度特性,为机器人刚度研究提供了一种新思路。最后以库卡Kr360机器人为例进行计算。计算表明对于Kr360机器人,在末端作用力矢量、力矩矢量在同一数量级时,可忽略力矩矢量对末端的作用效果。     

一般6R机器人逆运动学算法的改进

机器人几何结构不满足Pieper准则时,无法求得封闭形式的运动学逆解,这样的机器人也被称为一般机器人,其逆运动学通常采用数值解法。针对一般6自由度关节型机器人逆运动学求解,在求解过程中延用迭代思想,将第n次求解结果作为第n+1次迭代初值,满足了牛顿迭代法对迭代初值充分接近精确解的高要求。在迭代过程中使用雅克比矩阵的伪逆矩阵代替其逆矩阵,避免了机器人在奇异位形处无法求解的现象。在轨迹规划算法中,采用四元数球面线性插值的方法对起始点和终止点进行姿态插值,解决了欧拉角姿态插值法中存在的奇异性以及姿态过渡不平稳的问题。最后在MATLAB环境下进行仿真实验,结果验证了改进后的牛顿迭代法的可行性与实时性。     

6R型喷涂机器人运动学分析及仿真

在D-H坐标系下建立了6R型喷涂机器人的运动学模型,采用了臂、腕分离法求出了该机器人的正逆运动学的解析表达式.然后用Robotics Toolbox对该机器人的逆运动学、工作空间进行了仿真,不仅证明了运动学正、逆解的正确性,还得出了机器人的工作空间.此方法避免了大量的矩阵求逆运算,简化了计算的表达式,便于控制系统进行实时控制,也为后续的动力学分析、工作空间优化、轨迹控制及结构设计优化奠定了基础.     

6R机器人工具端的运动学建模及仿真

工业机器人实现加工作业时,工具端沿加工轨迹运动,且要满足加工的位姿要求。为了控制机器人末端工具工作点相对于工件的轨迹和位姿,建立面向工具坐标系的机器人运动学模型对机器人离线编程有重要意义。通过将工具坐标系与机器人连杆坐标系分离,研究针对工具坐标系的机器人运动学正、逆解。提出一种余弦定理结合圆心角定律的机器人空间三点圆弧轨迹规划方法,通过调用OpenGL图形库,进行机器人空间圆弧轨迹运动仿真,验证了算法的正确性,为本研究条件下机器人离线编程打下理论基础。     

一般6R机器人的高精度逆运动学算法研究

为解决一般6R机器人的逆运动学问题,提出一种基于符号运算和矩阵分解的高精度逆运动学算法。采用符号运算求解逆运动学方程的系数矩阵,避免了大量中间过程的浮点数计算累积误差;通过矩阵奇异值分解优化方法提高消元矩阵的秩稳定性;将一元十六次方程求根问题转化为求解矩阵的特征值和特征向量问题,并选取较高数量级的相关元素求解关节变量,最大程度地减小数值计算累积误差的影响,提高了逆运动学算法的稳定性和精度,得到具有任意期望精度的最多16组实数逆运动学解。以一般6R机器人和有误差的PUMA560类型机器人作为求解实例,实验和仿真结果证明了算法的有效性。     

双臂6R服务机器人的运动学研究及仿真

针对双臂服务机器人运动学的逆解问题,根据其构型特点提出一种逆运动学求解方法。首先,根据机械臂的结构特点,采用标准DH法对其进行建模,得到双臂的正运动学模型,同时采用逆变换方法将机械臂的姿态用欧拉角表示,进而得到机械臂位姿的一组广义坐标;然后,采用几何法和坐标系投影法对双臂6R机器人进行逆运动学求解,经分析计算后最多可得8组封闭解,并选取最优解;最后,基于MATLAB建立双臂的3D仿真运动平台,验证了逆运动学求解的正确性,为机械臂的轨迹规划和避碰奠定基础。     

一种6轴工业机器人的结构设计与运动学建模

针对目前通用6轴机器人自由度退化,机器人易出现奇异点的问题,提出了一种新型6轴工业机器人。首先设计了6轴机器人的机械结构,其次基于D-H坐标表格和机器人坐标转换公式建立了机器人正向运动学方程,并应用MATLAB的Robotics toolbox对机器人的正向运动学进行了验证,三种取值结果表明所得的机器人正向运动学方程完全正确,最后利用MATLAB进行了箱体焊接仿真。预计为未来的超高精度激光跟踪焊接提供了一种新型工业机器人。     

基于MATLAB的6R关节型机器人运动学仿真研究

以6自由度的PUMA560机器人为实例,介绍了机器人运动学分析的D-H参数法,利用Robotics Toolbox工具箱对PUMA560机器人进行了建模仿真,编写了运动分析和轨迹规划问题的详细程序,实现了对机器人末端执行器中心的位姿控制及轨迹规划。     

基于组合优化算法的6R机器人逆运动学求解

针对逆运动学求解存在的多解、精度低及通用性差等问题,提出了一种适用于各类6R工业机器人求逆解的组合优化算法.根据经典D-H法建立了机器人运动学模型,以最小化位姿误差为目标,结合运动平稳性原则构造了逆解问题的目标函数,以线性加权和法设计了适应度函数.通过混沌映射初始化种群、收敛因子非线性更新、自适应惯性权重位置调整及引入...     

工业机器人的运动学分析与仿真

为了更加精准地控制工业机器人,使其能按照预定轨迹完成规定任务,以典型的六自由度串联机器人为研究对象,对其运动学进行分析和研究.基于改进D-H参数法建立各连杆固连坐标系,确定D-H参数;推导出机器人的运动学方程,建立数学模型,并用代数法进行逆运动学分析计算,求解出各个关节角度;利用Matlab中Robotics Tool...     

基于MATLAB的工业机器人3R机械手臂运动学与空间分析

工作空间是衡量机器人工作能力的一个重要运动学标准。文中运用MATLAB中的Sim Mechanics工具箱对其工作空间进行建模和动态分析。建立三自由度开链机构工业机器人机械手臂数学模型,利用正向运动学对其进行分析,然后将模型作参数化处理,求得的解具有实用性和代表性,对其精密设计和计算具有普遍意义。     

工业机器人运动学逆向建模

针对工业机器人在缺乏运动学参数的情况下,进行机器人运动学逆向建模的研究,给出了机器人机座坐标系位置及杆件参数的识别方法,建立了机器人的运动学方程。并分析了计算的末端位姿与示教器显示末端位姿存在的偏差,指出从机器人示教器上读出的关节转角数据存在舍入误差,采用遗传算法分别以位置误差和位姿误差为目标函数进行了辨识。辨识结果表明,以位姿误差为目标函数来辨识关节转角误差的辨识结果是准确的。试验结果表明,提出的机器人运动学逆向建模方法是有效的。     

工业机器人智能运动学模型

针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获取实验数据。在此基础上,设计了一个三层神经网络,输入所采集到的数据进行训练,构建了机器人运动正反解神经网络模型。文章最后对所构建的模型进行验证,验证结果表明,由运动学模型所得到的预测值与实际的测量值误差小,模型具有较高的准确度。     

基于Matlab的QJ-6R焊接机器人运动学分析及仿真

运用D-H方法建立了QJ-6R焊接机器人运动学方程,并讨论了其运动学问题.在Matlab环境下,绘出了机器人工作空间;用Robotics Toolbox对该机器人进行了仿真建模,并对正、逆运动学进行了实例仿真.通过仿真,分析了机器人的运动情况,得到了机器人在不同坐标空间的各种运动参数曲线和数据,验证了连杆参数设计的合理性和运动算法的正确性,为机器人动力学、控制和规划的研究提供了可靠的依据.     

外骨骼上肢康复机器人的运动学研究与验证

为使人机协作更加紧密,确定合理精确的上肢运动模型,根据人体上肢解剖结构,提出一种8关节上肢外骨骼康复机器人的设计。在以往上肢机器人基础上做出改进,根据上肢复杂结构建立精确的等效运动学模型,实现机器人与肩关节内部结构变化的紧密结合,可有效缓解治疗中的不适;进而准确模拟出上肢运动可达的工作空间,并利用简洁的逆运动学算法对各关节变量进行求解;根据人体运动特性,运用倍四元数位姿插值法进行任务空间的轨迹规划,并通过SolidWorks、MATLAB、V-REP软件仿真验证,证明了设计的合理性与算法的可行性。     

几何的6R串联型焊接机器人运动学逆解算法

对满足后三个关节轴线相交于一点的6R串联型焊接机器人,最多具有8组封闭逆解,而其求解方法很多。几何算法求解过程直观简单,几何意义明确,但目前相关文献中的几何算法大都不完整,基本是前三个旋转角度用几何算法,后三个旋转角度用其它方法。依据焊接机器人的实际工况,将机器人2、3连杆的位形和的正负相组合,把运动学逆解分成四类,每类具有明确的几何意义,用几何的方法求解各类对应的关节角度,得到4组封闭解,简化了复杂的轨迹规划。通过对OTC-NB4焊接机器人的实例求解,验证了算法的正确性和具有非常高的精度。