带指向机构二自由度机械臂的运动学分析

机械臂的正运动学以及逆运动学一直是机械臂研究领域的基础以及关键性问题,这里针对于一种带指向机构的二自由度机械臂,提出了一种基于几何法的运动学分析,根据机械臂的结构特点和运动约束,对机械臂的运动学进行分析,建立了该类型机械臂的运动学模型,通过几何方法得到了以关节角度为变量的运动学模型,并在理论推导的基础上编写该机械臂的分析界面,仿真验证了正运动学模型以及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂指向机构的精确定位以及轨迹规划。     

水轮机叶形现场检测机械臂运动学研究

介绍水轮机叶形检测多关节机械臂的主要结构特点及其工作原理。采用DH法建立该多关节机械臂完整的运动学模型,并给出了在各种情况下的运动学逆解。仿真结果证明了该运动学模型的正确性,逆解的完备性。     

基于MATLAB的6R机械臂运动学的仿真研究

为了更好地控制液压机械臂在工业生产中作业,以6R液压机械臂为研究对象,运用改进D-H法对其进行建模,建立正运动学方程,通过空间几何法和数值解析法结合的方式得到机械臂各关节角度变量的8组解。通过MATLAB软件中的Robots Toolbox对机械臂建模,在关节空间内对其进行运动轨迹仿真,得到各关节轴的角位移、角速度和角加速度随时间变化的平滑曲线,仿真结果验证了所建立的运动学方程的正确性以及该机械臂参数的合理性。为后续液压机械臂的运动规划及实时控制提供了必要的理论基础和正确的运动学模型。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

针对安川弧焊工业机器人手臂MOTOMAN-MA1400的构型特点,采用D-H法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,利用Matlab进行正逆运动学计算以及机械臂末端点的轨迹规划。为了验证正逆运动学模型的正确性,直观地观察机械臂各部分运动情况,采用Pro-E建立了机械臂的三维实体模型。将角度变量值导入模型,开发了机械臂运动仿真平台。仿真结果与理论计算一致,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真,为机械臂在矿山领域的实际应用提供了理论参考。     

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。     

五自由度机械臂建模与MATLAB仿真研究

首先针对某五自由度机械臂建立机械臂的连杆坐标系,并运用Denavit-Hartenberg方法建立起以关节为变量的机械臂运动模型,采用矩阵逆变换方法,求得运动学的正解和逆解;然后运用MATLAB仿真工具箱Robotics Toolbox进行对应的正逆运动学仿真。结果表明,该研究方法对于关节型机械臂的仿真研究具有重要的实际意义。     

六自由度机械臂分拣系统仿真平台研究

针对工业分拣问题,建立了一个基于OpenGL的六轴机械臂的仿真实验平台。根据D-H模型对其运动过程进行了仿真,从正解、反解两个方面对机械臂进行了运动学描述。验证了正、逆运动学求解工程的正确性。并且对仿真系统进行了机器人标定,可以对机械臂进行误差补偿。同时提出了一种几何反解方法,解决了逆运动学复杂计算问题。仿真结果表明,该系统能够满足实际工程的要求。     

6R操作臂逆运动学分析与轨迹规划

提出一种依赖初始位形的6R串联操作臂运动学逆解模型与轨迹规划方法。以折叠状态下6R串联操作臂各关节轴线方向单位矢量和位置矢量为基础,运用旋量理论与指数积方法建立该操作臂在初始状态下的运动学模型,以解析法得到该操作臂的16组运动学逆解,通过规划末端执行器在全局坐标系下的位置和姿态运动轨迹,应用运动学逆解得到各关节的运动轨迹。仿真结果表明该操作臂运动学模型、逆解方法与轨迹规划结果正确。该方法建立的6R串联操作臂运动学模型及逆解方法具有建模简单、易于求解、便于轨迹规划等优点。     

线驱动绿篱修剪机械臂运动学分析及仿真

针对当前绿篱机械臂无法在复杂环境和非结构环境下作业的问题,提出一种具有更强环境适应性、更高自由度和更大工作空间的冗余线驱动绿篱修剪机械臂。利用坐标分析法建立了单关节的运动学模型,求解了绳长与关节转角的映射关系;基于D-H参数法分析了10-DOF机械臂的正向运动学数学模型,采用遗传算法研究冗余机械臂的逆向运动学,求解了冗余机械臂的运动学逆解。仿真结果证明,遗传算法的求解精度高且求解迅速;对机械臂各关节绳索间的耦合进行了分析并推导了解耦公式。通过仿真验证了机械臂正逆运动学模型的正确性以及解耦模型的正确性,为绳驱动冗余机械臂的控制和轨迹规划奠定了基础。     

冗余空间机械臂的运动学和笛卡尔阻抗控制方法

为了能让七自由度空间机械臂在空间站外壁换位行走,需要在对接的过程中能够自动控制机械臂接触力以确保其在安全的范围之内。介绍了七自由度空间机械臂的运动学计算方法,采用二次计算法求得其逆运动学解。提出了基于安装在空间机械臂末端六维力传感器反馈的笛卡尔空间阻抗控制方法,将逆运动学解转化到关节空间的位置内环进行位置控制,经Simulink仿真优化参数后在空间机械臂上进行了调试实验,结果表明,力的控制效果柔顺。     

四滑块平台机构及其运动学建模

提出一种用水平导轨上4个滑块作为原动件的混合型4自由度并联平台机构，该机构的动平台能够实现2个方向的移动以及绕2个方面轴线的转运，研究了该机构的运动学建模方法，给出了运动学正逆解，并阐述了春应用前景。     

冗余仿人臂避关节物理约束的一种逆运动学问题求解方法

冗余仿人臂有无穷多组逆运动学解满足末端位姿要求,但由于其连杆机构与形状的设计仿人臂每个自由度都有关节位置物理约束。为使所求取的逆运动学解最大化地远离仿人臂关节限位,提出冗余仿人臂(8-DOF)一种几何-数值迭代相结合求解逆运动学问题方法,该方法在计算出仿人臂逆运动学解几何表达式基础上,以仿人臂的“远离限位度”指标构建适应度函数并以此为寻优目标,通过粒子群优化方法(Particle swarm optimization,PSO)搜索冗余关节角最优组合,并获得满足仿人臂末端位姿要求的最优逆运动学解。该方法不仅解决了冗余仿人臂逆运动学多解问题,而且所求关节角不存在理论误差、求解速度快及所求关节角远离关节位置限位裕量大的优点,仿真试验验证了该方法有效性。     

高压特种作业机械手运动学分析及仿真

高压输电线路长时间暴露在外,会产生输电线路故障,需及时发现并维修。为此,设计了高压输电线路维修机械手,并对其运动学进行了分析。设计的机械手自由度为6个,且6个关节均为旋转关节。首先确定机械手的连杆坐标,连杆的D-H参数,使用Matlab来绘制机械手三维模型。运用Robotics Toolbox中的FKINE和IKINE两个函数来求解机械手的运动学的正解问题和逆解问题。     

一种6-SPS型并联机构运动学正向求解方法

通过研究6-SPS型并联机器人机构的运动学正向求解方法,提出了一种建立运动学模型与正向求解的方法,利用6-SPS型并联机器人支链特点,以支杆两个独立的方向余弦和伸缩长度为支杆的广义坐标,推导了6-SPS型并联机器人运动学模型,在此基础上,提出运用基于Moore-Penrose广义逆的牛顿迭代格式对运动学模型进行正向求解,并编制了MATLAB运动学正向求解程序,进行了运动学正向求解数值仿真,结果表明求解程序快速有效。     

五自由度泄漏封堵移动机械臂运动学模型

泄漏对堵移动机械臂由移动平台和安装在平台上的机械臂组成,建立移动机械臂的运动学模型是设计泄漏封堵移动机械臂的理论基础.根据槽罐泄漏机械臂必须完成的动作,建立了五自由度泄漏封堵移动机械臂运动学模型,利用逆运动学的求解,进行了该模型的Matlab仿真,结果表明该运动学模型是可行的.     

Motion capability analysis of a quadruped robot as a parallel manipulator

This paper presents the forward and inverse displacement analysis of a quadruped robot MANA as a parallel manipulator in quadruple stance phase, which is used to obtain the workspace and control the motion of the body. The robot MANA designed on the basis of the structure of quadruped mammal is able to not only walk and turn in the uneven terrain, but also accomplish various manipulating tasks as a parallel manipulator in quadruple stance phase. The latter will be the focus of this paper, however. For this purpose, the leg kinematics is primarily analyzed, which lays the foundation on the gait planning in terms of locomotion and body kinematics analysis as a parallel manipulator. When all four feet of the robot contact on the ground, by assuming there is no slipping at the feet, each contacting point is treated as a passive spherical joint and the kinematic model of parallel manipulator is established. The method for choosing six non-redundant actuated joints for the parallel manipulator from all twelve optional joints is elaborated. The inverse and forward displacement analysis of the parallel manipulator is carried out using the method of coordinate transformation. Finally, based on the inverse and forward kinematic model, two issues on obtaining the reachable workspace of parallel manipulator and planning the motion of the body are implemented and verified by ADAMS simulation.     

三轴离心机模型的运动学建模及运动耦合分析*

为了满足推力矢量技术的发展需求,研发设计能够提供高加速度变化率的离心机具有重要的研究意义和应用价值。针对上述技术需求,设计三轴离心机模型,采用复合运动和矩阵旋转两种方法建立系统的运动学模型。基于复合运动分析方法建立的模型清晰地给出绕各转轴的角速度和角加速度对加速度载荷的贡献量以及各运动量之间的耦合关系。矩阵旋转法建立的模型可以充分借助Matlab在矩阵运算方面的优势,方便地模拟运动过程中关键点的位移、速度、加速度随时间的变化情况。两种方法建立的模型是该类离心机开展离心试验时运动参数设计的基础。     

基于几何法的管道焊缝扫查七关节机器人逆运动学分析

设计了一种在线夹持式的相贯线扫查冗余机器人,可用于核工业插接管道焊缝的超声探伤。对该机器人进行了运动学分析,通过几何法和D-H矩阵变换求解了机器人关节空间内的逆运动学问题,得到了任务空间中基于管道扫查特征参数的关节变量表达式,为相贯线扫描路径参数的在线优化提供了设计途径。分析结果和方法可普遍适用于插接管道在线作业机器人的轨迹规划。     

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.