GAMMA300型七自由度机械臂运动学仿真

针对机械臂的运动学问题以及运动路径的设计问题,以冗余度为1的美国ROBAI公司生产的7自由度冗余机械臂GAMMA300为具体研究对象,对七自由度机械臂进行运动学建模与仿真.利用Robotics Toolbox机器人工具箱编写该机械手的运动学程序.通过仿真实现了预定目标,验证了设计参数的正确性和可行性,为机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划提供了理论依据.对于冗余机械臂一般逆运动学封闭解的研究有一定的实用价值.     

六自由度机械臂的运动学分析与Matlab仿真

本文以我公司6自由度机械臂为例,按照改进的D-H方法构建了6自由度机械臂工作运动的数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析。结合机械臂关节轴的典型几何结构,正向运动学分析通过各关节的关节角度求取末端机构的位置和姿态,逆运动学则利用代数法推导出封闭解,并给出了机械臂正逆工作方程的数学函数公式和运算求解的过程。通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox,分别运算了机械臂的正、逆工作方程,进行了仿真实验。结果表明,函数测算结果与公式推导的数值基本一致,证实了模型结构和预算方法的一致性,对同类机械臂的研究具有很大的借鉴和参考价值。     

排爆机械臂的运动学仿真

在机械臂性能优化设计的研究中,为了使排爆机械臂能够灵活、有效的处理爆炸物,需对其进行运动学仿真,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,通过D-H方法建立相应的运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解.用MATLAB平台中机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真,通过仿真验证了机构设计的合理性和仿真方法的正确性.结果为排爆机器人的结构设计和优化,为排爆机械臂的电机选择提供了依据.     

新型六自由度机械臂的运动学分析与仿真验证

针对新型机器人六自由度机械臂的构型特点,采用传统的D-H法建立机械臂的连杆坐标系和运动学方程.在此基础上对传统的逆运动学求解的解析法进行改进,对得到的多组解采用能耗最小原则进行优化得出最适合的一组解.用MTALAB/SIMULINK搭建仿真模型,验证所得结果的正确性并分析所得结果的误差,仿真结果表明针对于此种构型机械臂的逆运动学求解,该方法无误差、耗能小,为类似构型的机械臂逆运动学求解提供了思路.     

高精度解耦六自由度机械臂逆运动学解法

根据6自由度机械臂正交解耦的结构特点,采用位姿分解方式,将6自由度逆运动学降为3自由度位置逆运动学、3自由度方向逆运动学;利用欧儿里德范数导出机械臂定位、定向的逆运动学解析解,使机械臂高速、准确运动.在定向控制方面,提出一种以单位四元数为目标输入的控制形式,只需计算两个角度逆解,既简化计算,又利于实际操作;利用逆运动学计算机械臂的工作空间和奇异点空间,借助移动机器人车体自由度弥补因计算以及关节长度不够引起的奇异位形,极大扩展了机械手臂的有效运动区域.     

冗余机械臂运动学优化设计

该文主要从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂,巧妙地论证了冗余故障容错机械臂应该具备的自由度数,以及针对不同的任务要求,设计故障容错机械臂的方法。通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立机械臂参数与理想值相关的罚函数,选择有效的优化算法,设计出了通用一阶故障容错平面位置机械臂,通用一阶故障容错空间位置机械臂,以及特定任务一阶故障容错平面位置机械臂。建立起完整的故障容错机械臂的设计方法。     

六自由度机械臂三维仿真软件的设计

在机械臂实体上进行正逆运算的结果往往难以分析和验证,且机械臂实体的成本比较昂贵,针对此问题,设计了一套六自由度机械臂的三维仿真软件,可以对机械臂的运动进行实时仿真。该软件以VS2008为开发平台,使用OpenGL函数库进行机械臂三维模型的创建,使用Qt界面库进行软件界面的设计,提供正逆解运算和演示。结果表明,该软件操作界面良好,能够很好地仿真出机械臂的运动过程。     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

基于人工神经网络的机械臂运动学分析

随着现代科技的日新月异,智能机械臂在实际生产制造中的应用越来越广泛。为了更加清晰地观测机械臂末端运动轨迹,实现直观地看到路径规划结果的特殊功能,就需要提升逆运动学求解的速度和精度。常规的方法是使用BP神经网络进行研究,但是这种方法存在收敛速度慢、局部极小值频出等问题。就针对这些问题改进了算法,实验结果表明该改进算法在实际应用中是可行的,并且该算法不仅能够提升收敛速度,还能提高逆运动学求解的准确率,可以较好应用于机械手逆运动学求解的问题。     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计

针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上.基于MFC框架类和OpcnGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用.     

线驱动柔性机械臂的运动学分析

与传统的由连杆和关节构成的刚性机械臂不同,设计的柔性机械臂无任何刚性结构,外围驱动装置通过嵌在机械臂内部的拉线与柔性机械臂相联系,控制拉线长度的变化量即可调整柔性机械臂末端执行器的位置和姿态。柔性机械臂由弹性材料制作而成,拥有无穷多个自由度,在确保了高安全性、高灵活性的同时,随之也带来运动学和动力学建模复杂、控制难度大等问题。基于分段常曲率的假设,提出了一种运动学建模方法,通过建立3个空间,即驱动空间、虚拟关节空间、任务空间,以及两个映射,即驱动空间-虚拟关节空间映射、虚拟关节空间-任务空间映射,将拉线长度的变化量和柔性机械臂末端执行器的位置和姿态关联起来。仿真结果表明,提出的线驱动柔性机械臂的运动学模型,能较为真实地模拟柔性机械臂在拉线长度变化时的形态,计算末端执行器的位置和姿态。     

一种三自由度并联机器人机构的运动学分析

1引言 并联机器人具有输出精度高、结构刚性好、承载能力强、部件简单及运动学反解简单等许多串联机器人所没有的优点,近年来引起了机器人研究者的高度重视.其中,六自由度并联机器人方面的研究已比较深入和成熟.三自由度并联机器人是一种很有实用前景的机器人,也越来越多地引起人们的注意.三自由度并联机器人包括平面三自由度并联机器人,球面三自由度并联机器人和空间三自由度并联机器人.球面三自由度并联机器人能够实现运动平台三维转动,是一种角台形式,由静角台、动角台和三组具有一定弧度的连杆架和连杆构成,各联接处均采用转动副.这种机构结构复杂、设计困难。     

具有冗余自由度的移动操作臂逆运动学分析

针对一类具有冗余自由度的移动操作臂,提出了一种逆运动学求解策略,它将操作臂末端的自由度在移动机器人与操作臂各关节间进行了合理分配,并根据该自由度分配方案对移动操作臂系统引入了两个约束条件,在尽量保障了操作臂末端工作空间完整性的同时,极大地方便了逆运动学的求解。最后对加入约束前后的移动操作臂工作空间大小进行了对比分析,并通过实验对所得到的逆运动学求解结果进行了验证。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。     

一种并联激光焊接机器人的机构设计与运动学分析

提出了一种3 分支5 自由度的并联激光焊接机器人,通过3 个分支共同作用,使整机具备了5 个自由 度的空间加工能力．针对激光焊接,通过分析该机器人的结构特性,建立了其正反解运动学模型,通过解析法求解 该模型并进行了计算仿真．最后,对机器人进行激光拼焊实验,仿真数据和实验结果表明,本文研究的并联机器人 机构适用于实际的高速、高精度激光焊接．     

码垛机器人运动学分析及仿真研究

针对当前码垛机器人实际运动规划难度较大的问题,以某真实生产线上六自由度码垛机器人为研究对象,采用D-H法建立机械臂数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析,确定码垛机器人的工作空间。使用Robot Studio软件对末端机械爪、托盘、物料、传送链等进行建模,完成虚拟场景空间布局,通过编程实现码垛机器人的运动仿真。经综合调试,系统工作稳定、可靠,对现阶段码垛机器人的设计与仿真有一定借鉴意义。     

机器人逆运动学分析与仿真

研究机器人动态优化问题。根据机器人所持焊枪的运动轨迹,针对机器人可沿空间任意直线轨迹焊接,是焊接机器人关节控制策略中的难点,运用ADAMS软件对焊接机器人进行逆运动学求解,采用拉格朗日方法建立了系统的微分方程,运用pro/E建立了焊接机器人的三维模型,导入ADAMS中添加约束关系和设置仿真参数后建立焊接机器人的虚拟样机模型,对机械手沿空间任意直线轨迹运动的工况进行了逆运动学仿真,得到了各关节的角速度和角加速度曲线,并根据仿真结果提出了使焊接更加平稳的改进方案,结果表明方法不仅为焊接机器人的路径规划提供了参考数据,而且保证了焊接机器人在焊接过程中优良精确的动态特性和静态特性,具有重要的工程实际意义。     

基于6-DOF解耦操作臂的空间遥操作控制及运动学分析

针对由6-DOF解耦操作臂及其末端手爪组成的操作臂系统,设计了符合工程实际的遥操作控制策略,并提出了一种简单的运动学解算方法.采用Motoman工业操作臂,对提出的方法进行了实验验证.实验结果证明了所提方法的可行性.     

Kinematics of a Hybrid Manipulator by Means of Screw Theory

In this work the kinematics of a hybrid manipulator, namely a fully parallel-serial manipulator, with a particular topology is approached by means of the theory of screws. Given the length of the six independent limbs, the forward position analysis of the mechanism under study, indeed the computation of the resulting pose, position and orientation, of the end-platform with respect to the fixed platform, is carried out in closed-form solution. Therefore conveniently this initial analysis avoids the use of a numerical technique such as the Newton-Raphson method. Writing in screw form the reduced acceleration state of the translational platform, with respect to the fixed platform, a simple expression for the computation of the acceleration of the translational platform is derived by taking advantage of the properties of reciprocal screws, via the Klein form, a bilinear symmetric form of the Lie algebra e(3). Following a similar procedure, a simple expression for the computation of the angular acceleration of the end-platform, with respect to the translational platform, is easily derived. Naturally, as an intermediate step, this contribution also provides the forward and inverse velocity analyses of the chosen parallel-serial manipulator. Finally, in order to prove the versatility of the expressions obtained via screw theory for solving the kinematics, up to the acceleration analysis, of the proposed spatial mechanism, a numerical example is solved with the help of commercial computer codes.     

2RPU_RPS并联机构运动学分析及仿真

从并联机构在实际应用中的运动控制出发,对2RPU_RPS构型的并联机构进行运动学分析及仿真。通过分析其结构约束条件,求解出机构的关节变量与末端姿态变量的关系,进而完成其逆运动学求解。在逆解的基础上,构建其正运动学模型。基于建立的运动学模型,分析其工作空间,并进行运动学仿真加以验证,为并联机构的实际应用提供理论指导。     

Kresling和Miura折痕混合型三指机械手的运动学分析及其设计

提出了一种基于Kresling和Miura折痕的混合型三指机械手,该手具有抓取范围大、结构简单和灵活性高的特点。首先,对Kresling折痕进行几何分析,建立了Kresling折痕参数与应变能之间的关系方程。利用坐标法建立了多层Miura折纸单元的力矩与指节长宽比之间的关系方程;在此基础上利用虚功原理建立了混合型单元的各个参数之间关系的数学模型,并采用D-H（Denavit-Hartenberg）坐标法计算出末端点的分布来确定机械手的工作空间;采用力矩平衡的方法,分析了机械手对圆柱体和长方体分别进行指尖抓取和包络抓取的情况,得出了各接触力与各关节角之间的关系。