机器人运动学逆问题的一种新的数值解法

本文采用四元数方法构造出了一种新的求解机器人运动学逆问题的数值解法，该算法由计算雅可比矩阵、解线性方程组与积分运算所组成．通过引入四元数方法，使得本算法的计算效率和精度得到进一步提高．算例验证表明：本文的算法是正确的．     

基于四元数法求解球面七杆机构的位置

对国内外球面机构特点、理论及性能研究的进展等内容进行了简要综述,并且使用四元数对球面七杆机构进行数学建模,求出各个转动副在球面上的位置,根据角度关系,列出3个约束方程。在消元过程中,使用Sylvester结式分两次求出一元32次方程。然后借助Mathematica软件求解其位置参数,完成其位置分析。     

粮仓取样机器人机构运动学逆解的初步研究

在粮仓取样机器人中,求运动学逆解的方法很多,但都比较繁琐,运算过程冗长.本文主要阐述一种近期常用的方法--偶数方法,它将使机构求解的过程大为简化,且易实现机器人的离线编程以及实时控制,本文旨在对该方法进行介绍并对其在机器人机构中的应用进行初步探讨.     

具有连杆耦合机构的灵巧手指逆运动学

针对机器人灵巧手指末端的两个关节采用平面四连杆机构进行运动耦合时,直接求解手指的逆运动学非常困难,提出一种基于近似解的查表插值逆运动学算法:以末端两关节角度相等时的手指逆运动学封闭解作为近似解,采用查表和线性插值对近似解进行修正,从而得到手指逆运动学的精确解.该算法的计算量略大于近似算法,且具有很高的精度.     

基于ADAMS的并联机构运动学仿真

为了研究飞行模拟器的六自由度并联机构,经过运动学的理论分析,探讨了结构逆解和结构正解问题,两种方法都可以得到运动学方程的解析解.应用ADAMS仿真分析软件对该并联机构建立仿真模型,可以得到运动学的仿真曲线,实际结果证明该软件对并联机构运动学结构逆解和结构正解问题求解的有效性.     

六自由度Gough-Stewart并联机构的姿态能力

为了优化并联机构的构型参数,以单位四元数为姿态参数构建Gough-Stewart并联机构位于给定位置处的具有一般符号形式的三维姿态奇异轨迹表达式,并给出机构姿态奇异曲面的三维图形化描述。分析机构姿态奇异轨迹的性质,给出无奇异姿态空间的概念并说明其存在的必然性。定义具有规则形状的无奇异姿态球的体积为姿态能力,并将其作为衡量机构无奇异姿态空间体积大小的一项重要指标。探究机构构型参数和位置参数对姿态能力的影响情况并建立性能图谱。研究表明：单位四元数可以有效地应用于该类型并联机构的姿态奇异和姿态能力描述。     

台体型4SPS-2CCS广义并联机构位置正解分析

提出了台体型4SPS-2CCS广义并联机构,并对该机构的位置正解进行分析.基于四元数建立位置正解的数学模型,应用Mourrain簇理论对模型解的个数进行理论分析,得出该并联机构位置正解上限为160;同时应用同伦连续法进行数值计算,给出该机构全部160组位置正解,证明该机构位置正解上限是可以达到的.求解过程中,将四元数作为变量代替欧拉角旋转变换矩阵,降低方程组的Bezout数,从而减少跟踪路径数目,提高计算效率;采用四元数的矩阵运算,方便计算机程序实现.最后给出数字实例进行验证.     

基于倍矩阵的1P5R串联机械手逆运动学分析

将倍矩阵引入到串联机械手运动学分析的建模中,结合四维旋转矩阵,提出了一种空间1P5R串联机械手逆运动学分析的新方法。基于倍矩阵和四维旋转矩阵对空间1P5R串联机械手进行运动学建模,直接得到14个逆运动学约束方程;将14个方程通过线性消元和Sylvester结式消元,得到只含1个关节变量的一元16次方程。通过数字实例求解和SolidWorks软件仿真验证了所提方法的正确性。所提方法最大的优势在于可直接获得14个逆运动学约束方程,不需要进行矢量运算或者投影等,为空间其他串联机械手的逆运动学建模提供了一种新思路。     

椭圆型交换四元数矩阵的实表示及逆矩阵求法

在引入椭圆型交换四元数的基础上,首先证明了椭圆型交换四元数和实数域上的4阶矩阵是同构的,将对椭圆型交换四元数的研究转化为实数域上4阶矩阵的研究.其次,利用椭圆型交换四元数矩阵的实表示,将对椭圆型交换四元数矩阵的研究转化为实数域上4n阶矩阵的研究,得到了椭圆型交换四元数矩阵实表示的系列重要性质.最后,利用实表示的性质,得到椭圆型交换四元数矩阵特征值存在的充要条件,并给出椭圆型交换四元数矩阵逆矩阵的求法,且利用数值算例验证了结论的有效性.     

飞行器姿态解算方法及仿真研究

飞行器姿态解算是飞行器姿态动力学的基础和核心。首先论述了姿态解算的数学本质,针对飞行器垂直发射时姿态运动学方程退化和欧拉角奇异问题,论述了工程上常用的几种姿态解算方法,最后给出了这些算法的Simulink仿真结果和结论。     

冗余驱动并联机构的性能特征及应用研究进展

冗余驱动并联机构是一类包含冗余驱动支链的特殊的并联机构.冗余驱动并联机构在工作空间、奇异位形以及刚度等性能方面有显著优势,但是也存在多自由度、非线性且耦合性强等缺陷.本文分析了冗余驱动并联机构的构型综合、刚度与稳定性、运动学与动力学、控制等性能特征,并探讨了冗余驱动并联机构在并联机床、医疗康复机器人以及移动机器人等领域的应用.为充分发挥冗余驱动并联机构的性能优势,需要进一步突破冗余驱动并联机构的解耦及优化等关键技术问题.     

一种新型并联运动振动筛主机构及其运动学分析

提出并设计了一种新型空间3自由度并联运动振动筛主机构,该机构的运动平台具有1个移动自由度和2个转动自由度,适合于物料筛分运动;建立了该机构的运动学正逆解数学模型,并建立了运动仿真模型,为今后对该并联运动振动筛进行尺度设计及运动控制等工作奠定了基础.