机器人工作空间边界点提取算法研究与改进

工作空间边界点提取是机器人工作空间分析中的关键环节。对现有的工作空间边界提取算法进行了详细讨论。针对传统按列划分法边界点提取均匀性差以及内部边界点提取困难的缺陷,提出了按角度划分的边界点提取算法;针对局部坐标法计算效率低的缺点,采用将按角度划分法与局部坐标法结合进行边界点提取的方法。采用最小二乘法对边界点提取结果进行了分析;结果表明改进后的算法计算效率和计算精度都有所提高。最后采用改进算法对一冗余自由度的混联手术机器人工作空间进行了边界提取,验证了算法的正确性和可行性。     

α-Shape算法双机器人协作工作空间研究

机器人协作工作空间是机器人领域的研究热点,但同时也是技术难点.首先以集合形式给出了协作工作空间的定义,基于蒙特卡洛法分别得到主、从机器人工作空间的点云模型;分析了求交集法提取协作空间点的不足,并给出一种通过计算点与点距离并加入一定阈值的判断方法,有效的提取到了协作空间内的点云;运用α-Shape算法分别处理单机器人工作空间与协作工作空间点云数据,对工作空间进行了三维重建,同时给出了基于体积值的参数α的确定方法,并基于此获得了较好的重建效果.最后以六自由度转动关节机器人为例进行了计算和分析,验证了方法的有效性,为指导机器人协作相关技术奠定了重要的理论基础.     

微创手术机器人的工作空间分析

手术杆末端的可达工作空间直接影响到手术区域的规划.基于正运动学分析,得到手术杆末端位置与各关节变量的函数关系,运用蒙特卡罗法求解末端位置集合,并在Matlab中绘制工作空间云点图;采用二维曲线生成曲面的方法分析工作空间边界,利用重积分原理求解其体积;最后运用几何代数相结合的方法对工作空间进行了仿真.为该机器人进行实际的微创手术奠定了基础.     

机器人工作空间边界提取算法研究

蒙特卡洛法是对机器人进行工作空间分析的一种简单常用的方法,而工作空间边界点提取是蒙特卡洛工作空间分析中的关键环节。用一种改进算法对一七自由度机器人的工作空间进行边界点提取,提取效率和结果都满足后续工作的要求。通过实验对改进算法的效率和精度进行分析,实验结果证明了改进算法的有效性。     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

压力容器检测机器人的灵活性分析

针对某一种密闭压力容器检测机器人工作空间灵活性的问题,首先运用D-H法对该机器人进行建模,利用Monte Carlo法对机器人的工作空间进行Matlab仿真;然后借用服务球的概念建立了机器人工作空间任意点的灵活度的计算方法,利用灵活度的概念对机器人工作空间内给定点的灵活度进行了求解,对机器人给定工作空间截面上的灵活度分布进行了仿真与分析;最后研究了关节尺寸对机器人工作空间中给定点灵活度的影响。结果表明,机器人在工作空间满足任务需求的前提下,关节尺寸越小,灵活性越好。此研究为关节型机器人的尺寸优化、路径优化、灵活性分析提供了参考。     

双臂机器人工作空间的分析与仿真

以双臂机器人为研究对象,进行工作空间分析。首先,使用D-H法对双臂机器人建立连杆坐标系并求解正运动学方程;然后,基于蒙特卡罗法求解了三维工作空间,沿Z轴方向分层;其次,按角度划分法和极值理论提取了工作空间边界点;最后,采用最小二乘法对边界点进行了曲线拟合。结果表明,使用MATLAB仿真,工作空间边界点提取效果较好,拟合曲线误差较小,双臂协作空间较大,为进一步的动力学分析、轨迹规划和运动控制提供了参考。     

一种工业机器人的运动学分析与工作空间性能研究

设计了一种工业机器人的结构,这种机器人主要特点是:肩关节和肘关节的运动通过平行四边形机构引出,利用滚珠丝杠传递运动,提高了精度并且具有较大的结构刚度,也有利于提高机器人的动力学性能。同时保留了串联机器人具有较大的工作空间的特点。针对这种机器人进行了运动学分析,并提出了一种工作空间求解改进的描点法,随后又提出一种工作空间求解的边界分析法。结果显示,工作空间的边界分析法求解方法运算量小,求得的结果清晰明了;然后对所求解的工作空间体积进行了计算,并计算了机器人工作空间性能指标,分析证明了这种机器人具有良好的工作空间性能。     

焊接机器人的工作空间灵活性分析及优化

针对焊接机器人与焊接工件相对位置安装问题,通过对机器人的工作空间灵活性进行分析.首先,运用D-H法对机器人的运动学进行建模,并通过蒙特卡罗法对机器人的工作空间进行求解;然后借助服务球的概念提出了适合该焊接件的灵活性计算方法,并求解了机器人工作空间中的灵活性;最后分析了各参数对机器人灵活性的影响,并通过遗传算法对灵活性进行优化,得到机器人工作空间中灵活性较高的位姿.该研究为机器人与焊接工件的相对安装位置提供了参考,保证了焊接的可靠性.     

多机械臂协作空间分析与仿真

针对多机械臂协作系统模型的协作空间及奇异点问题,采用蒙特卡罗法和包络法进行分析。采用标准D-H参数法建立坐标系,在Matlab中建立机器人运动学模型,求出机器人的正运动学方程;采用蒙特卡罗法得到各机械臂的工作空间,采用包络法提取公共区域点,得到多机器人协作系统的协作空间及各个机械臂在协作空间内的关节角范围;提出了一种计算可操作度的算法,根据该算法计算分析了多机械臂在协作空间内的奇异点分布情况。采用Matlab/Robotics工具箱搭建仿真平台,并编写算法进行仿真分析,验证了多机器人协作系统运动学模型的正确性和合理性,证明了所提出的算法的可行性;为后续的协调操作和规避奇异点的轨迹规划奠定基础。