基于粒子群算法的双臂机器人运动轨迹优化研究

当前,双臂机器人末端执行器运动轨迹协调能力较差,导致执行器输出误差较大,不能很好地满足高精度场合的需要。对此,创建了双臂机器人简图模型,推导出机器人动力学方程式,采用运动学方程结合粒子群算法进行双臂机器人协调轨迹优化,引用B样条曲线对关节轨迹进行参数化设计。在满足特定目标和约束条件的情况下,采用自适应惯性权重约束粒子群算法求解关节轨迹的最优解,通过Matlab软件分析机器人末端执行器输出误差大小。结果显示:随着末端执行器角速度的增大,优化前的末端执行器输出最大误差就会增大,但是,优化后的末端执行器输出最大误差保持不变。采用粒子群算法优化双臂机器人协调轨迹,能够克服机器人动力学奇异性问题,提高机器人末端执行器运动精度,更好地执行高精度场合任务。     

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。     

3-RRR球面并联机器人运动干涉检查及工作空间研究

为了将3-RRR球面并联机器人用于空间定位跟踪的执行机构,以欧拉角描述机器人末端动平台的姿态,建立机器人位置方程,得到了关节转角的表达式.用几何分析的方法给出了机器人具有姿态空间的必要条件以及各关节必须满足的结构约束.将球面机构的连杆表示为球面上的大圆弧,连杆发生的运动干涉表现为两连杆圆弧的相交,采用球极映射的方法将代...     

基于ADAMS的手康复机器人运动学仿真分析

文中基于手指的生物学特征与ADAMS,设计了一种手指康复训练机器人,机器人通过平行四边形连杆机构进行关节独立驱动,实现对手指的屈曲/伸展运动训练,通过对机构进行运动学仿真,分析了机器人驱动关节速度、角速度及角加速度特性,结果显示符合手指的运动学特性,可以作为手指康复机器人的机构模型。     

3-PUPU并联机器人运动学分析

提出一种3-PUPU并联机器人机构,结合其结构特点,利用螺旋理论分析了该并联机器人末端执行器的自由度,采用三点坐标法为该机器人建立运动学模型,再利用解析法对机器人末端执行器进行运动学分析研究。最后根据一组算例通过MATLAB仿真得出该并联机器人末端执行器的位移、速度、加速度曲线,对理论推导的正确性加以验证。     

关节速度约束下六轴机械臂空间运动轨迹规划方法

六轴机械臂在空间运动时,极易因速度和加速度突变导致运动轨迹出现随机波动,无法做连续性的运动。基于此,提出一种关节速度约束下机械臂空间运动轨迹规划方法。从运动学正解和逆解2个方面对机械臂建模,利用上关节D-H法分析同一位姿下,基座与末端执行器间的总变换过程。将不同的关节转角组合,辅助后续最优轨迹规划。利用三次和五次多项式插值构建末端执行器的插值函数,以执行器在不同坐标下关节角度为参考变量,求得角度、角速度和角加速度的值,完成运动轨迹规划。仿真实验表明,所提方法的运动轨迹可保证机器人平稳运行,连续性得到提高,从起始点至终止点整个过程中都没有出现明显震动情况。     

求解6-PSS并联机器人操作机姿态空间的瞬时机架法

提出一种求解6-PSS（Prismatic-spherical-spherical）并联机器人操作机姿态空间边界的瞬时机架法。该方法将给定动平台参考点位置后的操作机抽象成6条满足闭环约束的单开链——一类双自由度空间零族曲柄滑块机构。根据两运动构件相对速度（角速度）与约束边界法向（切向）的正交条件,构造了求解末端执行器姿态空间的解析模型。最后,探讨了尺度参数对动平台实现姿态能力的影响规律,并通过算例验证了该方法的有效性。     

基于球面晶体姿态调节的4自由度并联机构工作空间分析

在分析球面晶体姿态调节基础上,提出了一种4自由度并联支撑调节机构,实现晶体绕X,Y,Z三个坐标轴的转动和沿Z轴的移动,运用螺旋理论分析了机构的约束特性,计算出自由度数目,建立机构的位置逆解数学模型,求解机构的姿态空间,根据设计要求,绘制了机构末端执行器上几何中心的工作空间,并分析对称性,为优化结构奠定基础.     

电路板夹爪机构运动学分析

设计出一套性能优异的末端执行器是提高机器人性能的有效手段。讨论了用于ABB IRB1200机器人的电路板夹爪机构的运动学分析问题。给出了电路板夹爪机构的工作原理,通过对夹爪机构夹爪的位移、速度和加速度等进行解析法求解,用运动影响系数理论对其运行机理进行了分析。为了检验这些分析结果,应用Matlab软件绘制了由解析法得出的运动参数曲线;在UG软件中通过定义连杆、运动副,给定驱动件运动控制函数等,对该机构进行了运动学仿真分析,并输出了相应的运动参数曲线。结果显示,在Matlab和UG两种环境下的运动分析结果完全一致,分析结果为该夹爪的实际应用提供了有力的理论支持;加工装配的实物电路板夹爪机构的运行状况也证明了这个设计是有效的。     

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。     

BYQ-3球形机器人的动力学模型

在运动分析的基础上,基于矢量运算的Kane方程建模方法,建立BYQ-3球形机器人的完整动力学模型,并进行仿真和试验研究。分别确定球壳、框架和配重块的角速度和角加速度,以及球壳质心、框架质心和配重块质心的速度和角速度,推导球壳、框架和配重块的广义速率、偏速度、偏加速度、广义惯性力以及广义主动力,在此基础上建立BYQ-3球形机器人的完整动力学模型。通过建立转动关节的转动摩擦力矩和地面对球壳的滚动摩擦力偶矩模型对完整动力学模型进行修正。针对“长轴水平”条件下的直线运动,基于修正后的完整动力学模型进行仿真研究,同时利用BYQ-3球形机器人平台进行开环运动控制试验研究。仿真和试验结果表明：在考虑了摩擦因素后所建立的BYQ-3球形机器人的完整动力学模型是有效的。     

焊接机器人操作臂空间路径的数学建模

通过对焊接机器人操作臂关节自由度的位置、速度和加速度的时间历程计算,利用关节空间规划方法逆运动学理论,将运动路径的中间点转换成一系列期望的关节角,推演出经过各中间点并终止于目标点的n个关节的高阶多项式函数,从而获得机器人操作臂在多维空间中所期望的运动模式,为机器人运动仿真和结构设计提供依据。     

Dynamic and motion consistency analysis for a planar parallel mechanism with revolute dry clearance joints

The aim of the research was to introduce a methodology for dynamic response and motion consistency research on multibody system with multiple revolute clearance joints. An improved impact force model and a modified friction force model were introduced to evaluate the effects of impact and friction in clearance joints. A planar parallel mechanism which has two clearance joints in the left wing and the right wing was also used as an example. From the results based on different conditions, clearance has slight influence on the angular displacement and angular velocity, but obvious effect on angular acceleration. And with same clearance values of left wing and right wing, the motion consistency of the parallel mechanism is very good, which means the dynamic response of two wings is almost symmetrical. When the two clearance joints have different clearance values, the motion consistency and relative error between two wings are much obvious, especially the angular acceleration.     

搬运机械臂的初始加速度和速度连续运动规划研究

工业机械臂在执行搬运任务时可能会出现初始关节加速度和速度跳变的情况,这会影响机械臂电机的使用寿命,并使搬运的物品受到较大的冲击力,从而造成物品的损坏.针对该情况,设计了一种基于伪逆的机械臂初始加速度和速度连续运动规划方案.首先,根据机械臂关节角状态和末端执行器运动状态,对机械臂在加速度层以及速度层上建立伪逆算法求解模型...     

Angular velocity RCCC-linkage of a spherical four-bar linkageWinkelgeschwindigkeits-RCCC-getriebe eines sphärischen Viergelenkgetriebes

The angular velocity diagram of a spherical four-bar linkage is a tetrahedron in space. Based on this angular velocity tetrahedron an RCCC-linkage may be devised. The driving link of this RCCC-linkage rotates with the same angular velocity as that of the driving link of the original spherical four-bar. The linear displacement and the sliding velocity of the output link of the RCCC-linkage represent respectively the angular velocity and angular acceleration of the output link of the original spherical four-bar. The shape of the equivalent dual spherical four-bar linkage of the RCCC-linkage is identical with that of the original spherical four-bar linkage.     

压电式六维加速度传感器输入输出特性研究

针对目前六维加速度传感器普遍存在解耦过程复杂、计算效率低的现状,在ADAMS软件中对已有的一种压电式六维加速度传感器进行建模研究,分析不同驱动条件下传感器的输出特性,探究在该压电式传感器解耦过程中忽略动平台相对于静平台的运动对传感器解耦计算效率及精度的影响,并绘制出理论输出误差与加速度输入量中线幅值、线频率、角幅值和角频率间的关系曲线。研究表明：解耦计算时忽略该传感器动平台相对于静平台的运动会引入一定的误差且该误差取决于加速度输入量,当输入量满足一定条件时,通过简化解耦算法得到的加速度与简化前的解耦算法所得的加速度相比,所引入的额外误差不超过0.2%,而计算速度可提高2倍。     

2SPS+RRPRR并联机器人实时速度加速度的变量几何法求解

以有限差分原理为基础,利用计算机辅助几何约束和尺寸驱动技术,构造含有欧拉角的5自由度2SPS+RRPRR并联机器人模拟机构,得到其位姿解。在此基础上进一步构造线速度/线加速度和欧拉角速度/角加速度模拟机构,得到其线速度/线加速度及欧拉角速度/角加速度解。当改变驱动参数时,模拟机构也随之变化,自动求解各项运动学参数。结果表明CAD变量几何法不仅快速直观,而且准确可靠。     

Detection of kinematics parameters of index finger movement with high-speed video camera

Synergic movement of finger＇s joints provides human hand tremendous dexterities, and the detection of kinematics parameters is critical to describe and evaluate the kinesiology functions of the fingers. The present work is the attempt to investigate how the angular velocity and angular acceleration of the joints of index finger vary with respect to time during conducting a motor task. A high-speed video camera has been employed to visually record the movement of index finger, and miniaturized （5-mm diameter） reflective markers have affixed to the subject＇s index finger on the side close to thumb and dorsum of thumb at different joint landmarks. Captured images have been reviewed frame by frame to get the coordinate values of each joint, and the angular displacements, angular velocities and angular acceleration can be obtained with triangle function. The experiment results show that the methods here can detect the kinematics parameters of index finger joints during moving, and can be a valid route to study the motor function of index finger.     

基于Pro/E的棘轮机构的运动仿真及动态分析

棘轮机构是指主动件通过摆动或作往复运动驱动棘轮,使棘轮作单向间歇转动,止动棘爪可阻止棘轮的逆向转动。利用Pro/E软件对常用的外接棘轮进行三维实体建模及装配,并运用Mechanism模块进行动态仿真分析,得出棘轮机构的角速度、角加速度随时间变化的曲线。     

基于C语言的平面连杆机构的运动分析

提出一种基于C语言的平面连杆机构运动分析方法，为平面连杆机构运动分析提供一条简单易行的解析途径。