机器人的运动学与动力学

本文综述了多关节操作器的运动学和动力学研究成果,指出了当前的研究动向.     

基于运动学和动力学的关节空间轨迹规划

在机器人轨迹优化设计的研究中,轨迹规划是实现机器人高速、高精度运行的核心,合理的轨迹规划不仅要满足机器人的运动学要求,而且要满足机器人的动力学要求,在驱动电机不变的情况下,增加机器人的速度和载荷是轨迹规划的难点。利用先进的python软件对机器人的运行轨迹进行深入的分析,在关节空间内采用五次插值多项式进行运动轨迹拟合,并将动力学模型加入到轨迹规划中。生成的拟合曲线表明,机器人在关节空间和工作空间内的位移、速度、加速度、加加速度曲线连续可导,各时间段的峰值力矩、峰值功率趋于同一数值,能有效的提高运动部件的速度和寿命。     

基于ADAMS的并联机器人运动学和动力学仿真

应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS,建立了Stewart型并联机构的虚拟样机模型,包括对并联机器人各部件的简化方法、在ADAMS中的模型描述及仿真过程控制,并利用该虚拟样机模型对并联机器人进行了运动学和动力学分析。为并联机器人系统的设计、制造和模拟运动作业提供了理论依据和主要参数。实现了在计算机上通过使用CAE仿真软件朱对并联机器人的运动和动力性能进行分析,为并联机器人的设计提供了一套有效的分析方法。     

被动冗余度空间机器人运动学综合

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3DOF空间站机器人的仿真证实 了分析得到的结论．     

空间机器人捕获动力学与控制

空间目标的在轨捕获是航天器在轨服务的重要内容,无论是太空碎片清理还是对航天器进行维修等,都首先需要解决捕获这个极具挑战性的问题.本文对空间机器人捕获空间目标的动力学与控制问题进行综述,首先介绍国内外主要的空间机器人计划,然后介绍捕获前、捕获中、捕获后三个阶段的动力学与控制问题,寄望于本文内容能够对从事空间机器人技术研究的学者有所裨益.     

EMR系统机器人运动学和工作空间的分析

本文研究了EMR系统机器人的运动学和工作空间。首先对机器人的工作空间进行了分析,并提出了求解机器人末端灵活性的方法;接着解决了机器人位姿正运动学描述和逆运动学求解的问题;最后针对欠自由度的机器人结构,提出采用一组变量来描述机器人的速度运动学,避免了采用伪逆求逆速度运动学。     

基于混合算法的空间机器人运动学参数辨识

外太空环境恶劣,空间遥操作机器人结构在太空环境作业时会产生形变,而且其加工生产也存在加工误差,空间遥机器人的形变引起DH参数的误差,为了完成空间机器人系统的地而仿真预测,并且确保空间遥操作机器人完成工作任务,必须根据遥测数据准确的辨识出空间机器人系统的运动学参数.提出了混合非线性参数辨识的LM(Levenberg-Marquarat)和递推最小二乘办法的混合辨识算法.最后,给出了办法的实例仿真,说明了辨识算法的稳定性,能够完成对空间遥操作机器人的运动学参数的辨识.     

空间机器人柔性臂的动力学轨迹跟踪控制

机器人柔性擘控制问题是目前机器人研究中的一个重点和难点，本文动用基于关节的求逆技术，得到了有关大质量负载的空间机器人柔性臂动力学轨迹跟踪非线性控制问题的有效方法，并以一平面二杆空间机器人柔性臂为例进行了控制的仿真研究，仿真研究的结果表明，该方法具有较高的可靠性和良好的控制效果。     

6维矩阵及操作臂的运动学动力学

本文应用6×6转换阵,6维铰基矢阵导出操作臂雅可比阵,并应用子系统牛顿欧拉递推法解出了带回路操作臂的动力学.具有方程数少,递归及程式化计算,易于工程应用,便于推广到解复杂机器人运动学、动力学.并以5杆回路操作臂为例作了程式化计算.     

可移动机器人的运动学模型与控制原理

本文首先对可移动机器人的运动学进行了分析，建立了运动学模型与控制结构图，然后采用时域分析法对此系统进行了校正，最后通过对此系统的仿真与时测实验，对各校正环节的参数进行了整定。     

码垛机器人运动学分析和控制系统设计

针对一类关节坐标四自由度码垛机器人,对其机械传动结构进行分析,构建其运动学坐标体系;根据码垛生产特点,运动路径规划采用设定点位法,其中一些点位的脉冲坐标通过示教法直接确定,其余点位脉冲坐标则通过正、反运动学求解获取;为降低运动学求解复杂程度,将三维空间坐标体系的求解,先分解到两个平面坐标中单独进行,然后再加以合成;控制系统以PLC为核心,各轴驱动采用高精度交流伺服系统,通过原点回归确定各轴原点,根据目标点位实时计算各轴运动脉冲数和频率,采用绝对定位驱动方式实现机器人各轴联动;实际运行效果表明,运动学求解复杂程度的降低,提高了系统运算速度和实时性,而绝对定位方式可避免相对方式下的累积误差,从而提高了系统的运动精度。     

一般平面机器人的工作空间分析

本文讨论一般的旋转关节平面机器人的工作空间问题，给出了作为工作空间的圆环区域的内、外半径有圆环自身的半径（厚度），同时对文献「５」的示便中关于平面机器人工作范围的一个结论进行了分析。     

空间机器人连续运动轨迹控制建模和仿真研究

基于地面机器人常用的D-H 建模方法和空间机器人（SR）满足的动量守恒和角动量守恒原理,提出 了SR 连续运动轨迹控制建模算法．首先基于地面机器人雅可比矩阵的思想和D-H 法,建立了适用于空间机器人 的运动学模型;其次研究了空间机器人的广义雅可比矩阵计算及其连续运动轨迹控制的有效算法;最后通过计算 机仿真验证了所提出算法的有效性．本文基于D-H 方法的SR 概念模型和运动学模型可推广到包含旋转关节和平 移关节的树型结构链杆的任何SR．     

空间机器人动力学参数在轨辨识方法

针对机器人动力学参数识别问题,提出了基于有限遥测信息的空间机器人动力学参数在轨辨识方法.首先深入分析了各动力学参数对系统角动量的影响程度,并进行了参数重组,然后依据空间机器人系统的角动量守恒原理,推导了动力学参数与系统角动量之间的映射关系,最后,利用Gauss-Seidel迭代方法获得辨识结果.仿真表明,该方法能够快速地辨识出相关的动力学参数,方法利用遥测获得的飞行数据不需要额外的测量设备或者操作程序,为空间机器人动力学参数在轨实时辨识提供了理论方法.     

空间机器人的动力学等价机械臂DEM

本文讨论了如何将一个自由飘浮空间机器人等价成一个通常固定基座上 机器人，本文将之定义为动力学等价机械臂方法。本文阐述了ＤＥＭ方法的理论推导过程，展示了动力学与运动学的等价性，并通过仿真验证了在闭环控制下ＤＥＭ与空间机器人的等价性。     

基于容错控制的冗余度机器人运动学优化

本文提出一种冗余度机器人运动学优化的新方法.在每一采样周期内,对需要优化的关节按照一定的规则确定其运动量,然后将其"假锁定",利用冗余度机器人具有的容错性能进行逆解,然后"释放"该关节.这样既保证了待优化关节得到合适的运动量,又保证了每一步优化的顺利进行,而且计算量比较小.     

空间机器人的动力学等价机械臂

讨论了如何将一个自由飘浮空间机器人(SM)等价成一个通常固定基座上的机器人,将其定义为动力学等价机械臂(DEM),并阐述了DEM与SM运动学与动力学的等价性.通过仿真验证了在闭环控制下DEM与SM的等价性.     

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。     

多关节混合链机器人的运动学和动力学分析

本文以Kane动力学方程为基础,给出了一种分析和 计算具有开链和闭链混合机构的机器人的动力学逆问题的新方法．通过划分逻辑开链计算速 度和加速度;求出广义速度之间的偏导数后,算出偏速度;根据偏速度用Kane方程得到各杆 的驱动力或力矩．计算过程具有递推性、规范性,便于计算机编程,也比较简洁易懂．