机器人运动功能位姿矩阵研究与应用

工业机器人各关节运动描述常常使用齐次坐标变换矩阵来表述末端执行器相对机座的位姿变化,运动功能位姿矩阵是描述这种变化的方法之一。本文在介绍相关定义基础上详细论述了机器人运动功能位姿矩阵的构成并举例分析了如何列出该矩阵。     

用矩阵微分建立股骨颈手术导航机器人位姿误差模型的方法

应用矩阵微分建立了股骨颈手术导航机器人的位姿误差模型.依次做了以下主要工作:设计股骨颈手术导航机器人的三维形体结构,即串、并联混合机构;基于结构与运动特征,采用传递矩阵建立手术导航模型;提取特征参数作为微分变元,通过矩阵微分建立手术导航的位姿误差模型;应用仿真软件matlab7.0,以导航机器人的设计尺寸与容差值为变量,对特征参数引起的导航位姿误差分布进行仿真,其结果位姿误差呈平面分布,极大误差在边界线上获得.应用矩阵微分建立的手术导航误差分析模型的工程含义明确,结构规范,适用于将机器人的精度校核穿插到形体设计的前期阶段进行,在并行设计中的精度校验上有实用性.     

轮腿可切换机器人步态切换动作设计及其机体位姿测量仿真

轮腿可切换机器人在不同的环境下具有不同的运动性能,研制一款新型轮腿可切换机器人。该机器人可实现轮式步态和腿式步态的切换以适应不同环境,最大限度提高机器人运动性能。本文研究了机器人进行步态切换时,机器人机体位姿变化及机器人机体质心在空间的位移及机器人腿各个关节的旋转角度的变化的测量方法,为机器人稳定性研究提供依据。通过对机器人步态切换动作进行仿真,测量机器人质心在空间的变化量及关节角度变换,分析测量结果表明机器人位姿变换平稳,证明机器人步态切换动作的合理性。     

多管相贯线切割运动轨迹与位姿控制方法研究

针对空间多管相贯线的切割问题,基于简化的坡口模型,提出了一种实用的切割运动轨迹与位姿控制方法。用参数化图形方式给出了相贯线的计算模型,建立了由三维模型数据到6轴联动切割运动代码的转换算法。通过现场实际切割,表明该方法可明显提高相贯线的切割效率。     

一种通用的工业机器人位姿检测方法

为满足带有不同末端执行器的工业机器人系统的绝对位姿检测需求,提出一种通用的检测方法。其基本原理是以激光跟踪仪测量固定在机器人末端的4个参考点从而间接测量机器人的绝对位姿,并与指令位姿比较实现机器人位姿准确度和位姿重复性检测;其中,参考点坐标及机座坐标系通过多姿态约束同步标定,并设计非线性标定算法。通过末端带有制孔执行器的KUKA KR210 R2700工业机器人的位姿检测实验表明：该检测方法的准确性可满足机器人位姿检测的需要,且无需特殊的机械工装,具有良好的通用性;基于多姿态约束的非线性标定方法具有良好的鲁棒性,可有效的减小因机器人运动模型不准确引起的标定误差。     

基于视觉的机器人非线性位姿观测器

本文利用相机对目标物体特征点的测量信息解决机器人相对位置和姿态的估计问题.首先,针对机器人运动过程中相机获得的目标物体连续图像,利用扩展Kalman滤波器估计特征点的三维信息.然后,在SE(3)空间上设计了一个非线性位姿观测器.利用得到的特征点三维信息构造了Lyapunov函数,并解耦成分别和姿态误差以及位置误差相关的...     

基于三维空间的刚体位姿测量分析与仿真研究

本文针对刚体在三维空间中的位姿测量问题及数据可靠性的需求,提出一种基于三维空间的刚体位姿测量分析方法。首先,对位姿测量装置的结构进行分析,采用基于3-2-1六点定位原理的位姿测量算法,对刚体位姿坐标系建模,并求解相应的位姿关系式,利用实体设备,对位姿测量装置进行测量精度分析。结果表明：该方法在位置和姿态上符合实际情况,满足工业生产的测量精度要求,具有较好的稳定性和准确性。     

双码盘定位机器人的位姿辨识算法

在分析差动驱动的轮式移动机器人运动学模型基础上,针对双编码盘定位方案推导出机器人的位姿辨识算法,应用该算法可以实时计算出双码盘定位机器人的位姿坐标。     

焊工训练器模拟焊条空间位姿的检测与计算

模拟焊条空间位姿的检测与确定是焊工训练器研制过程中的关键技术问题。本文介绍了模拟焊条端头空间位姿的数学模型、检测方法及实时算法。     

酒箱码垛机器人的机构设计与运动仿真分析

针对白酒生产线码垛作业,设计了专门的码垛机器人,利用平行四边形机构对码垛机器人进行了结构设计。再根据码垛机器人的结构特点,运用D-H法对运动模型进行了位姿和速度的正反解。在此基础上,利用ADAMS软件对机器人的运动过程进行了仿真,得到了关节扭矩、角速度和角加速度曲线,为后续工作的控制系统设计提供依据。     

新型四轴码垛机器人机构设计与动力学仿真分析

目的针对生产线码垛作业,设计一种四轴码垛机器人以满足货物搬运需求。方法利用平行四边形机构对码垛机器人进行结构设计。根据码垛机器人的结构特点,采用运动D-H方法对该机器人进行运动学分析,通过SolidWorks建立码垛机器人实体模型,并将其导入Matlab中,在仿真环境中调整相应参数,得到机器人的动力学仿真模型,再利用Simulink添加控制模块、驱动模块和检测模块,建立完整的仿真模型。通过SolidWorks与Matlab两者的结合进行机器人动力学仿真分析。结果运用SolidWorks与Matlab联合仿真,可以缩短设计周期,有效地获取其动力学特性参数。结论四轴码垛机器人可以有效解决生产线上的码垛作业问题。     

基于SolidWorks与ADAMS的工业机器人动力学仿真

目的工业码垛机器人因其负载大、自动化程度高等优点,被广泛应用于食品、药品、化肥等生产线中,但是机器人动力学模型的建立较为困难,为了得到码垛机器人设计参数,运用SolidWorks与Matlab联合仿真。方法通过SolidWorks建立码垛机器人实体模型,并将其导入到ADAMS中,在仿真软件中通过设置具体参数,得到机器人动力学仿真模型。结果通过SolidWorks与ADAMS的结合仿真,可以大大缩短设计周期,有效地获得码垛机器人的动力学特性参数。结论运用SolidWorks与Matlab联合仿真,可以形象直观地模拟机器人的三维运动情况,并获取其动力学特性参数。     

高速重载码垛机器人动力学仿真

目的 为了实现大重量、大体积木门等板状物品的快速搬运与包装作业,设计一种适用于高速重载条件下的六自由度码垛机器人.方法 针对该机器人,对其关键部件进行选型,通过D-H参数法建立机器人的运动学模型,并进行正逆运动学分析;求取机器人的工作空间,得到机器人所能达到的极限位置,为机器人的布置方案提供参考;运用ADAMS软件建立码垛机器人的动力学模型,对其在将木门进行搬运包装时危险工况进行仿真分析.结果 得到码垛机器人处于最大臂展的危险工况下,大臂所受力及力矩最大,所受力及力矩最大值分别为12.9 kN,13.5 MN/mm.为进一步探究大臂的力学特性将大臂进行柔性化处理,得到大臂的力和力矩波动变化,以及最大动应力点,大臂所受力和力矩波动的最大值分别在z方向及y方向处,最大值分别为621 N,895 kN/mm.结论 机器人各关节所受力和力矩变化无明显突变,所受刚性冲击较少;证明了在高速重载条件下大臂设计的合理性,为机器人结构的进一步优化及轻量化设计奠定了重要基础.     

全口义齿排牙机器人虚拟仿真系统

以全口义齿排牙机器人为研究对象,采用3个手指9个自由度的灵巧手结构设计.利用Simmechanics建立了一种全新的机电一体化建模和仿真系统,可实现机械系统模型与控制系统模型在同一框架下的仿真.应用D-H坐标理论推导手物系统的坐标变换关系,分析排牙机器人的运动学和动力学问题,建立各关节变量和适于抓取的手指末端的位置与姿态表达式,研究智能抓取算法和最优轨迹规划,最终的仿真结果令人满意.     

基于ADAMS平台的四足机器人越障仿真与测试

针对四足机器人在静步态行走过程中面对非平坦路面上障碍物的情况,提出一套完整的四足机器人翻越障碍物的步态理论分析方法,同时使用ADAMS虚拟样机软件对该步态进行运动仿真与测试。文中详细叙述了机器人膝关节与髋关节的运动轨迹规划,将规划的轨迹离散化后导入ADAMS和利用ADAMS/PostProcessor得到仿真测试结果。该研究通过虚拟样机平台弥补了前期客观条件限制下的测试局限,测试结果验证了四足机器人翻越障碍物的理论分析。四足机器人翻越障碍物的步态理论对未来四足机器人实物样机的设计和制造工作有着指导意义。     

基于分拣机器人零售电商订单动态聚类及仿真

目的提高电商物流配送中心订单的分拣效率和动态响应能力。方法通过分析零售电商订单的多品种、小批量和高时效等特征,考虑分拣机器人动作与载重约束,提出了滚动时窗调度策略和高维稀疏动态聚类算法,并以某大型电商企业配送中心建立仿真实验模型,进行数据对比分析。结果以某大型电商某日高峰时段500个订单进行仿真实验,与固定组批分拣策略进行对比,优化后的分拣策略在机器人平均搬运距离上减少了66.9%,分拣时间降低了23.9%。结论高维稀疏动态聚类策略有效提高了分拣效率,降低了分拣成本,算法方式更加开放灵活,对于电商企业物流业务降本增效具有重要意义。     

人因模拟的腰部助力外骨骼机器人舒适性设计

目的 针对腰部助力外骨骼机器人穿戴过程繁琐、身体感受不良、交互体验不佳等舒适性因素,提出一种舒适性分析评估方法和设计提升方案,为外骨骼机器人舒适性设计提供参考.方法 以Jack人因模拟软件为分析工具,模拟腰部助力外骨骼机器人使用过程,从人体模型构建、负载状态模拟、可达区域分析、视野区域分析、静态受力分析等角度,对腰部助力外骨骼机器人舒适性影响因素进行分析.基于一款腰部外骨骼机器人原型机的不舒适因素,对机械匹配尺寸、设备自重分布、绑缚结构设计、交互体验设计等方面提出优化改进方案,并对改进方案进行模拟验证.结论 可以通过人因模拟的方式,对腰部外骨骼机器人进行舒适性提升设计,改进后的腰部助力外骨骼机器人舒适性有显著提升.     

集箱管座焊接机器人工作站的研究

介绍了集箱管座焊接机器人工作站的总体结构，讨论了工作站中测量机器人的技术特点，并对控制系统的组成作了简单介绍。     

基于眼动跟踪实验与VR仿真的农业机器人造型设计

目的 为促进农业智能化发展,进一步丰富农业机械的用户感性意象,解决农业机器人造型设计同质化问题。方法 结合眼动跟踪实验与VR仿真技术,提出一种农业机器人造型设计方法。第一,确定样本及初步感性意象,进行感性意象的权重分析与筛选。第二,运用眼动跟踪设计样本进行造型特征点分析,主要依据热点区域确定关键造型要素。第三,依据意象权重分析、眼动实验结果等进行针对性的造型意象创新,形成方案集并完成计算机辅助设计。最后,通过熵权理论和VR仿真技术的介入完成综合设计评价,获得最优解。结论 以苹果采摘机器人造型设计为例,根据分析可知,在农业机器人造型设计中运用眼动跟踪技术与VR仿真评价,可以较为准确地依据用户感性意象需求进行造型设计创新,提高设计效率,其方法具有一定的适用性。