一般6R机器人的位置反解与运动仿真

在建立D—H矩阵空间位移封闭方程的基础上，结合理论分析找出10个运动学方程，通过结式消元得到没有增根也无漏根的一元十六次方程。反解结果在机器人的运动仿真中加以验证，为进一步应用创造了条件。仿真过程采用OpenGL进行三维实体造型，通过文件传输及数据交互实时显示机器人的运动情况，使使用者直观了解机器人在整个运动过程中的位姿，为进一步进行轨迹规划和误差补偿的研究与验证等问题提供了良好的平台。程序中采用尺寸链驱动，使机器人的结构尺寸可变，从而使其应用范围进一步扩大，尤其适用于模块化机器人。     

铣削串联机器人运动分析与轨迹规划

在加工形状复杂、切削力小、尺寸大的非金属工件时，可以采用工作空间大的串联机器人代替专门的数控加工系统进行铣削加工。本文针对特定工件的加工设计了一个6自由度铣削串联机器人，用D—H方法对该机器人进行了正、逆运动学分析，根据工件加工特点对机器人末端操作器位置进行了轨迹规划，最后利用MATLAB软件的Robotics toolbox工具进行了建模和仿真。本文为在铣削加工方面应用的工业机器人进一步的动力学分析，提供了理论基础。     

基于运动耦合结构的并联机器人运动学正逆解

根据运动学等效的原则，在并联机器人中引入等效串联机器人及分支等效串联机器人，以等效广义坐标为中间变量建立并联机器人运动学正道解求解算法。该算法能有效处理结构带来的运动耦合，并且规划的软件具有自动生成迭代初始点、避免多解性以及便于实际应用等特点，从而为并联机器人的结构设计与创新提供了理论支持。     

工业机器人运动学逆解的几何求解方法

工业机器人运动学逆解求解方法的不同,其计算量也有很大的差别。常用的代数法求逆解存在计算繁琐,不易理解等缺点,几何法求逆解具有直观、计算量小的特点。以5自由度工业机器人为算例,详细介绍了几何法求逆解的过程,总结出了几何法求逆解的一般步骤:首先对机器人的结构进行分析,确定影响机器人末端操作器位置的相关关节,按机器人的结构直接求出各相关关节的逆解,然后利用所求的位置关节的逆解,通过简单的矩阵运算,可求得剩余关节的逆解。用仿真的方法验证了所求逆解的正确性:假设机器人各关节的转动不受限制,首先让各关节随机转过一定的角度,用机器人正运动学方程,获得机器人任意位姿,然后以此位姿为已知,用所求的逆解求相应的各关节所转过的角度,从而验证了方法的正确性。     

工业机器人奇异规避轨迹规划方法

针对激光追踪仪测量工业机器人定位误差测量中出现的六轴机器人运动学奇异问题,提出了奇异区域预测及实时优化的奇异规避轨迹规划方法。以国产配天AIR50-A机器人为研究对象,建立六自由度串联机器人运动学模型,解算机器人笛卡尔空间与关节空间映射关系。基于雅克比矩阵与奇异位形的关系模型,分析和预测机器人运动轨迹中存在的奇异区域。当机器人末端处于奇异区域或奇异预测域时,记录初始关节角序列作为奇异区域轨迹规划输入,利用五次多项式插值方法迭代更新奇异区域内的轨迹路径,机器人既定的运动路径与更新后的奇异规避路径结合形成机器人新的规划轨迹路径,保证机器人关节角运动学参数连续性的同时,规避奇异区域。实验结果表明,提出的奇异预测域及实时优化的奇异规避轨迹规划方法,能够抑制机械臂奇异区域附近关节角速度的激变,减少奇异位形对机器人运动性能的影响。     

挖掘机器人轨迹控制及运动可视化研究

为了实现挖掘机器人的人机交互控制并确保作业安全,设计了基于虚拟仪器的挖掘机器人轨迹控制及运动可视化系统。该系统利用传感器采集挖掘机器人的运行状态信息,包括液压缸位移、车身回转角度、工作压力等。首先建立挖掘机器人的运动学模型,其次分析系统的基本工作原理,在此基础上建立了包含三维姿态可视化、轨迹控制、运行信息监测和远程网络在内的完整系统。最后,将其应用于挖掘机器人常见的整平作业和斜坡作业中,结果表明系统能够实时可靠地显示挖掘机器人的三维姿态,整平作业和斜坡作业的最大误差分别为44.56mm和41.21mm,均在合理范围内,验证了系统的实用性和有效性。     

基于运动耦合结构的并联机器人的运动学正逆解

根据运动学等效的原则，在并联机器人中引入等效串联机器人及分支等效串联机器人，以等效广义坐标为中间变量建立并联机器人运动学正逆解求解算法。该算法能有效处理结构带来的运动耦合，并且规划的软件具有自动生成迭代初始点、避免多解性以及便于实际应用等特点，从而为并联机器人的结构设计与创新提供了理论支持。     

工业机器人智能运动学模型

针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获取实验数据。在此基础上,设计了一个三层神经网络,输入所采集到的数据进行训练,构建了机器人运动正反解神经网络模型。文章最后对所构建的模型进行验证,验证结果表明,由运动学模型所得到的预测值与实际的测量值误差小,模型具有较高的准确度。     

工业机器人轨迹规划与优化研究进展

随着机器人技术的发展,关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法,对各领域轨迹规划及优化研究进展进行全面综述。首先,简述了轨迹规划的流程并根据各种轨迹规划的原理进行分类,介绍了一般轨迹规划中多项式插值法和B样条插值法的研究现状;然后,针对能量、时间及冲击等不同因素的优化研究进行详细的归纳,并指出现有轨迹寻优算法的具体思路;最后,结合实际明确动态避障、强化学习下的轨迹规划、轨迹误差补偿与预测及多机器人协作轨迹规划将是今后的研究重点。     

6650型工业机器人运动学分析

以6650型六轴工业机器人作为研究目标,利用D-H表示法建立该机器人的连杆模型与连杆坐标系。得到机器人杆件几何参数和关节变量,进而推导出该机器人的运动学方程,并由此计算出机器人的工作空间,为机器人的轨迹规划及运动提供一定的数学基础。     

可重构机器人封闭形式的运动学逆解计算

由于可重构机器人构型的多样性,其运动学逆解的自动生成是应用中的关键问题。采用旋量和指数积公式建立可重构机器人的运动学模型,系统地分析了指数积公式的化简方法、子问题的分类和计算方法并加以实现,为可重构机器人封闭形式的运动学逆解提供了一种通用的可分解的计算方法,降低了求解的复杂性。通过一个典型实例验证了算法的有效性与可重用性。     

“被动冗余度”空间机器人运动学特性分析

分析了“被动冗余度”空间机器人主、被动关节之间的运动学耦合,得到了可用于运动学规划的耦合指标;分析了“被动冗余度”空间机器人的运动学奇异的问题,以及与对应全主动关节冗余度空间机器人的运动学奇异的区别,得到的新的可操作性指标同样可用于机器人的运动规划;推导出了“被动冗余度”空间机器人的最佳最小二乘运动学优化方程,通过“准自运动”实现被动冗余度空间机器人优化控制;通过对平面3自由度空间站机器人的仿真,证实了分析得到的结论。     

空间并联机构运动学与动力学逆解的模块化计算方法

应用模块化计算方法研究了空间并联机构的运动学与动力学逆解,计算效率能够满足实时控制的要求。通过对各类支链运动学及动力学逆解的分析,应用牛顿-欧拉法并引入拉格朗日乘子建立了空间并联机构的动力学逆解模型,提出了空间并联机构运动学与动力学逆解模块化计算软件的系统构架。结果表明该方法适用于各类非冗余空间并联机构的运动学与动力学逆解的自动建模和可重构设计,并给出了一种新型并联机构的分析实例。     

基于运动可优化度的冗余自由度机器人运动学实时控制研究

为解决冗余自由度机器人的运动学实时控制问题,给出了冗余自由度机器人运动学速度级的解析解。针对机器人系统振动及多性能指标融合控制,提出了“运动可优化度”的概念,并引入了运动可优化度函数。仿真和实践结果证明了这一新的控制方案的有效性。     

任意结构数控机床机构运动学建模与求解

建立了一种适合于任意结构数控机床的机构模型与运动模型及机床运动求解的通用方法。对于具有任意轴数、轴运动方向为空间任意方向的数控机床,均可通过机床机构的型和结构参数来描述其机构模型,并据此建立其运动模型和进行机床运动求解。     

具有冗余度的三分支空间机器人逆运动学分析

为了给运动学优化、动力学优化与容错控制提供理论基础,利用旋量理论对具有冗余度的三分支空间机器人进行了逆运动学分析,并建立了统一的逆运动学模型。对于各分支具有球腕的三分支空间机器人,基于腕关节的封闭解,给出了简化的逆运动学模型。最后以每个分支有5个旋转关节的三分支空间机器人为例进行了计算机仿真,仿真结果证实了所提逆运动学模型的正确性。     

KINEMATICS FEATURE ANALYSIS OF A 3-DOF COMPLIANT MECHANISM FOR MICRO MANIPULATION

Kinematics and its related issues of a 3-DOF in-parallel compliant mechanism are focused on. The micro manipulation application that requires high accuracy is developed. Design of the developed micromanipulator is based on the modified Delta mechanism. The main advantages of this manipulator are the use of only revolute flexure hinges and the capability to produce pure translation theoretically. The aim is to develop an efficient kinematic model used for positioning control. For this purpose, the Jacobian matrix relating the end effector position with the actuator displacements is obtained by both theoretical derivation and experiment. Aiming at the abnormality in the motion capabilities of the micromanipulator found in calibration experiment, the mobility of the compliant mechanism on a theoretical level is analyzed by using the matrix method and screw theory. Both the experimental and theoretical results have verified that the compliant mechanism does have rotational motion.     

异型螺旋曲面数控加工运动学研究与应用

通过对加工运动学原理的研究,找出曲面上的曲线也存在着活动的特征标架这一特性,提出了模仿特征标架沿曲面曲线运动的特征加工法。并以碟形砂轮加工等螺旋角锥形铣刀刀槽作为加工异型螺旋曲面的实例,对特征加工法的应用予以说明。     

KINEMATICS AND ERROR ANALYSIS FOR MULTIBODY SYSTEM

ＫＩＮＥＭＡＴＩＣＳＡＮＤＥＲＲＯＲＡＮＡＬＹＳＩＳＦＯＲＭＵＬＴＩＢＯＤＹＳＹＳＴＥＭＷｕＨｏｎｇｔａｏ；ＬｉｕＹｏｕｗｕ；ＷａｎｇＳｈｕｘｉｎ；ＹｕｎＣｈａｏ；ＺｈａｎｇＱｉｎｇ；ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐ...     

机器人关节控制系统参数的识别方法

准确地标定和识别机器人关节控制系统的参数,是对机器人进行动力误差补偿,提高机器人动态精度的关键技术。本文提出了一种机器人控制系统参数的直接标定与识别方法,并给出了一个实例,表明该方法是正确可行的。