六自由度机器人的运动学分析

针对一种自主研发的二三四轴相互平行的六自由度机器人,通过D-H(Denavit-Hartenberg)法建立机器人连杆坐标系和变换矩阵,求得正运动学方程,基于矩阵逆乘的思路进行逆运动学的求解,提出此类六自由度机器人逆运动学求解的方法,求出逆运动学的全部解析解。针对该机器人的奇异性,提出奇异位置逆解的处理方法,并用MATLAB机器人工具箱Robotics Toolbox验证了正解模型和逆解算法的正确性。研究结果为该机器人后续的轨迹规划和控制提供理论依据,对于具有相似结构的机器人运动学正逆解问题具有借鉴意义。     

一种四足磁吸附爬壁机器人运动学分析及仿真

为实现爬壁机器人在不同曲率的铁基壁面上可靠吸附和自由运动,设计了一种能够全方位运动的四足磁吸附爬壁机器人。首先运用修正的Grübler-Kutzbach(G-K)公式对机器人进行了自由度分析。然后采用D-H法建立了机器人行走腿的连杆坐标系,分析了行走腿的正逆运动学。接着将机器人视为并联机构,分析了运载平台的正逆运动学,给出了逆运动学的解析解,并使用了一种基于牛顿法的求解含有冗余方程的数值算法得到了正运动学的数值解,建立了完整的机器人运动学数学模型。为了验证所建数学模型的正确性,使用Matlab根据所建数学模型编写计算程序,在Matlab和Adams中分别做了相同的正逆运动学仿真进行对比验证。最后使用螺旋理论得到了机器人的雅克比矩阵,结合Grassmann线几何理论分析了机器人的正逆运动学奇异位形,并验证了非冗余驱动时的一种正运动学奇异位形,给出了避免奇异性发生的方法。自由度分析结果表明运载平台具有六个自由度,能够完成空间全方位运动,机器人的结构设计合理;Matlab和Adams的仿真结果一致并且正逆运动学能够相互验证,说明了所建的数学模型的正确性,为机器人的运动控制、轨迹规划提供了理论基础;奇异性分析得出了机器人的奇异位形,为避免机构奇异性的发生提供了方向,利用逆运动学奇异性实现了无功耗静止。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真研究

运用D-H参数法确定机械臂的参数、坐标系,建立机械臂的运动学方程。在Matlab软件中进行数值计算,通过分析机械臂的工作空间,得到了机械臂工作空间图。在Matlab工作环境下,用机器人工具箱Robotics Toolbox对所建六自由度机械臂运动学模型的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行验证与仿真,得到了各关节的角位移、角速度、角加速度与时间的关系曲线。研究表明,该机械臂运动空间设计直观、精确,为机械臂控制系统设计、动力学分析及轨迹规划提供了理论基础和参考依据。     

基于Matlab的模块化机器人运动学仿真

针对六自由度模块化机器人,使用D-H法对机器人建立模型,进行运动学分析,完成机械臂精确控制和轨迹规划.通过Matlab软件构造仿真模型,实现机械臂实体模型的线条化表示,简化了机器人三维结构建模的过程.重点进行关节运动学机理分析,利用Matlab软件的矩阵运算能力强大的优点,对模块化机器人的正、逆运动学问题进行求解,以及对轨迹规划进行仿真,分析机器人运动规律,为机器人运动控制提供理论依据.     

Dobot机器人运动学分析及建模仿真

为了实现Dobot机器人的运动控制,本文采用Denavit-Hartenberg(D-H)方法,建立Dobot机器人运动学模型,运用机械臂的齐次变换矩阵,求得运动学正解和逆解;同时,采用五次多项式插值的方法,对Dobot机械臂进行轨迹规划,并利用Matlab Robotics Toolbox仿真工具箱对Dobot机器人进行正逆运动学运算和轨迹规划仿真。仿真结果表明,各关节角度值从起点到终点的变化曲线呈现五次多项式曲线变化;各个角速度大小呈现先增加后减小的变化。该研究对于Dobot机器人的开发具有较高的经济实用价值。     

一类滑块式并联机器人逆运动学建模研究

针对一类六自由度滑块式并联机器人,本文给出了机器人的结构特性及工作原理,在建立坐标系基础上运用几何解析法,建立逆运动学模型,将运动平台几何中心点运动后的位姿带入逆运动学求解公式,求得各个滑块的位移,并与机器人各滑块实际位移进行比较,同时通过两个算例验证所建模型的正确性。验证结果表明,在误差允许范围内,通过逆运动学求得各滑块位移与机器人各滑块实际位移一致;一二、四五、三六滑块位移变换规律两两相互对应,符合六自由度滑块式并联机器人的结构矢量特性,证明了并联机器人逆运动学建模的合理性。该研究具有广泛的应用前景。     

三自由度转载机械臂运动学建模及逆运动学求解

针对三自由度转载机械臂各关节的运动特点建立连杆坐标系。采用D-H方法建立了以关节为变量的机械臂运动学模型。采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程;采用反变换法求取运动学的逆解。通过运用Matlab软件中Robotics Toolbox进行仿真实验,验证了三自由度机械臂运动学模型及逆解计算的正确性。     

三自由度Delta并联机械手运动学分析及轨迹规划

针对自动化生产流水线普遍存在的分拣、抓取及包装等大量的重复性工作的问题,本文对三自由度Delta并联机械手进行了机械结构的分析,建立了其正逆运动学方程,推导出运动学正反解公式,进行轨迹规划,并采用Matlab编程求解Delta机械手的正解方程组。同时,通过分析动平台与静平台之间的矢量关系,结合几何原理得出每个点在静坐标系中的坐标,建立了逆运动学方程组,进一步推导出了位置反解。在反解的基础上,运用矢量关系列写正运动学方程组,结合Matlab得出了正解。采用三次多项式插值方法对Delta机器人进行关节空间轨迹规划,并结合Matlab Robotics Tool仿真工具箱对3个关节的角度、速度、加速度随时间的变化进行仿真分析。仿真结果表明,正解与反解的计算结果完全对应,证明位置正解与位置反解的推导过程完全正确;关节1角度值与时间呈现正相关,关节2与关节3角度值与时间呈现负相关,验证了反解是正确的。该规划方法对证明Delta机械手的关节空间轨迹规划是有效的。     

七自由度模块化机械臂运动学及工作空间分析

根据标准D-H参数法,建立七自由度单臂运动学模型,求得运动学正解,采用几何法求逆解运动方程,利用MATLAB Robotics Toolbox工具箱搭建仿真平台验算其正确性,建立各模块坐标系,导入MATLAB中生成七自由度工作空间离散图.采用蒙特卡洛法对七自由度模块化机械臂进行工作空间分析,为后续动力学研究、双臂协调控...     

单指机械手考虑滑动运动的力学条件及逆运动学的求解和验证

讨论了单指机械手在滑动运动的情况下推动物体的力学条件，建立了Robot—I示教机器人的运动学模型，并求出了运动学正解、逆解，然后用Matlab软件进行计算及动态仿真，从而验证了运动学解的正确性。     

一种新型混联手术机器人的运动学分析

根据手术机器人手术操作空间和运动特性要求,提出一种具有冗余8自由度的新型混联手术机器人结构.该混联结构由SCARA(PRR)串联机构和一个2自由度并联转动机构相结合而成.通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,解决了该机器人逆运动学解析解的问题,得到了运动学特征方程;运用蒙特卡洛法求解出机器人的工作空间云点区域分布,得到了由随机点构成的手术工作空间.理论分析和实际仿真结果表明该机器人结构具有良好的运动特性,并满足实际手术动作的工作空间要求,为手术机器人的详细结构设计提供了可靠的理论依据.     

紧耦合多机器人联合吊运系统逆运动学求解

针对多机器人共同吊运同一个物体形成闭运动链的协调系统,在给定系统构型的基础上,建立了系统运动学模型,并建立了系统动力学模型。分析了系统的运动学逆解,根据被吊运物体的六个自由度期望运动,给出了逆运动学的解析表达式。利用UG/ADAMS/MATLAB虚拟控制仿真系统,搭建了多机器人吊运系统虚拟实验平台。在确定的参数条件下,实验验证了所建立模型的合理性及逆运动学解析表达式的准确性,为进一步研究系统的轨迹规划、路径跟踪、稳定性等问题奠定了基础。     

基于Mathematica的七自由度手术机器人运动学分析

随着微创手术在临床上的广泛应用,手术机器人在外科手术领域得到了飞速发展。首先基于Mathematica对七自由度手术机器人进行建模,给出其D-H表,然后推导运动学正逆解及雅可比矩阵,并据此进行运动特性分析,最后通过运动学仿真模拟手术机器人的运动过程,对其运动学特性及工作空间进行了验证,保证了设计的可靠性,为其动力学研究打下了基础。     

一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析

针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性.     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

6自由度装校机器人逆解的确定

为了实现对自主研发的6自由度装校机器人的精确控制,提出了一种机器人的逆解确定方法。通过D-H(Denavit-hartenberg matrix)法建立机器人各连杆的参考坐标系获得D-H参数,推导出机器人的运动学正解并采用解析法求得运动学逆解。基于作业时间最优的思想,采用在X-Y平面末端定域方法从多组逆解中确定出一组运动学逆解。运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现机器人的轨迹规划及实时控制等提供了理论基础。     

搬运机器人运动学分析与仿真

对搬运机器人的运动进行研究,采用D-H法建立机器人运动学方程,对运动学的正问题和逆问题进行求解。在Matlab环境下建立机器人的运动学模型,利用RoboticsToolbox模块进行运动仿真。结果表明:通过模拟机器人的动态特性,得到机器人运动的位移、速度、加速度曲线,验证设计的正确性。     

产后康复训练平台运动学分析与仿真

基于社会发展的需要和医学对女性产后康复训练的功能要求,设计了一款两自由度的产后康复训练平台,并对其进行了运动学分析。在SolidWorks中建立两自由度并联运动平台模型,根据模型建立运动学方程并进行运动学逆解分析;结合ADAMS软件使用条件,设置装配体约束和运动函数,通过仿真得到了驱动杆运动轨迹和平台倾角数据;采用MATLAB软件进行了运动误差分析。结果表明,两自由度产后康复训练平台的仿真运动与理论分析结果相符,运动学分析与仿真能够为后续产后康复训练仪的研究提供理论依据。     

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.     

三自由度搬运机器人运动学分析及仿真

为实现某类MOCVD设备中衬底的自动化上下料,提出一款三自由度搬运机器人机构。通过对设计约束分析,建立了其D-H坐标系,推导出该机器人运动学正、逆解,并用Matlab进行验证。最后,在ADAMS中对所建立的机器人虚拟样机进行了搬运仿真,证明该机器人能实现衬底的自动上下料。