基于OpenMV的五自由度机械臂控制方法研究

以五自由度机械臂为研究对象,建立D-H数学模型,探究几何法与代数法求关节角的过程,使用五次多项式插值的运动轨迹规划算法。通过建立仿真模型验证了运动学求解方法与轨迹规划算法的有效性。采用一种基于机械臂几何模型的逆运动学分析方法,设计OpenMV摄像头的图像识别与处理算法来精准定位目标物,并将目标物的位姿发送给主控系统,实现五自由度机械臂自主抓取目标物的功能。以乒乓球为抓取目标进行实验验证,结果表明：此设计能精准定位目标物,完成有效抓取,控制性能稳定、可靠。     

液压支架油缸内壁缺陷修复机械臂的运动学分析与仿真

针对矿用液压支架油缸内壁局部缺陷修复,设计一种能深入液压支架油缸筒内进行内壁修复的焊接机械臂。基于改进D-H参数建模方法,对设计的内表面修复焊接机械臂进行运动学建模,并求解了内表面修复焊接机械臂的正、逆运动学。借助MATLAB软件,采用蒙特卡洛法,对该焊接机械臂的有效工作空间进行了仿真分析,利用Robotics Toolbox工具箱对油缸内壁缺陷修复机械臂进行关节轨迹规划,通过仿真得到各关节的角位移、角速度、角加速度曲线。仿真结果表明：该机械臂运行平稳,轨迹连续,满足运动学要求。     

液压支架顶梁焊接机械臂的运动学分析与仿真

针对液压支架顶梁焊接过程中焊接工艺不完善、焊接难度大的现状,设计一种五自由度焊接机械臂,以保证顶梁的焊接效率和质量。基于改进D-H参数建模方法,对顶梁焊接机械臂进行正、逆运动学分析求解;采用蒙特卡罗法对液压支架顶梁焊接机械臂的有效工作空间进行分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱对焊接机械臂进行建模和轨迹规划分析和仿真,得到各关节的角位移、角速度以及角加速度曲线;使用Adams得到机械臂的实时跟踪轨迹,经验证可知MATLAB的轨迹规划是正确的。分析仿真结果可得,设计的顶梁焊接机械臂轨迹平稳并连续,满足运动学要求,为后续顶梁焊接机械臂的动静力学分析和优化设计以及运动控制奠定了基础。     

QY 7t型重箱转载机械臂的运动学求解与分析

以QY-7t型重箱转载机械臂为研究对象,绘制了其三维结构图,阐释了各关节的运动特点,基于标准的D-H参数建模法确定了各关节坐标系及参数表,推导了机械臂的正、逆运动学方程,列示了逆解唯一性的程序求解原理图,并结合所建立的运动学方程,验证了机械臂末端位置能够满足其作业要求。     

五自由度摇摆台位置正解方法研究及 MATLAB实现

研究一种实用非对称五自由度摇摆台的位置正解算法.把描述五自由度摇摆台的一组非线性方程组的求解问题转化成对函数的优化问题,采用粒子群优化算法和Newton迭代法相结合的方法求解问题,并采用粒子群算法工具箱实现了五自由度摇摆台的位置正解.通过比较试验结果,发现采用PSO算法和Newton迭代法相结合的方法在精度方面比单纯采用PSO算法高,并且兼顾了实时性的要求.     

六自由度机械臂运动学及工作空间分析

建立了一种用于危险作业条件下的六自由度机械臂模型,根据D-H方法建立了其数学模型,并进行正向运动学分析,通过计算和仿真,验证了所建运动学方程的正确性。通过采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间,利用Matlab对机械臂工作域进行求解,给出了机械臂末端的工作空间点云图。通过机械臂运动过程中基座的受力分析,结果表明:末端执行器移动速度越快,基座承受的力矩越大;各个关节角速度和末端执行器移动速度对力矩曲线的平稳性影响明显,且基本成正比;在末端执行器位移方向改变处,基座所受力矩最大。     

非常规突发事件中焊接机械臂避障轨迹规划

随着自动化设备在非常规突发事件的中广泛应用,焊接机械臂在复杂环境的突发、紧急事件中得到了前所未有的发展。其中,焊接机械臂在提高焊接速度,提升抢险效率中扮演了重要角色。运用遗传算法对机械臂的轨迹进行规划,可以得到一条无碰撞的较优路径,利用JAVA仿真平台对遗传迭代结果进行仿真验证,为机械臂提供了较优的轨迹。     

一种三自由度机械臂的设计与分析

设计了一种通用型三自由度机械臂,该机械臂的3个转动自由度相互垂直。详细设计了各关节的传动方案,并建立了系统的三维模型。根据机械臂的结构特点,建立了机械臂的D-H坐标系,对其进行正运动学分析。最后利用蒙特卡洛法对该机械臂的工作空间进行分析,得到机械臂末段执行器的工作空间,仿真结果与机械臂的设计参数相符,为该机械臂的优化设计及逆运动学分析奠定了基础。     

安全遮拦收放机械臂控制系统设计与实现

针对安全遮拦存在重量大,不易搬运等问题,设计了一款专门用于收放安全遮拦的新型机械臂.机械臂采用三个通用线性模组和一个旋转平台进行搭建,根据运动学模型,对机械臂进行轨迹规划,以PLC为控制核心,采用PTO模式控制步进电机,实现了机械臂的轨迹控制.实验结果表明:机械臂能准确将安全遮拦放置在指定位置,可实现多个安全遮拦的连续自动收放.     

焊接机器人内载多关节机械臂的设计

焊接机器人在工业和制造业等行业得到了广泛应用,但由于其自身的机械结构是通过焊接或串联等形式设计,使得其整体的刚性无法充分满足焊接机器人在高强度工作中长时间运行。为解决该问题,文中先是通过对机械臂的设计原理和性能方面进行了分析,然后从焊接工艺、机械臂构型以及臂杆尺寸参数等方面展开相应的讨论。最后,结合动密封完成对机械臂电机设计,并在保证机械臂构件的强度和刚度基础上,实现对多关节机械臂的运动学、误差建模分析,利用多关节补偿法对其拟定的误差进行了相应修正,以此完成了焊接机器人的内载多关节机械臂设计,证明了该机械臂设计的可行性。     

双自由度轮脚快速转换机器人系统设计

针对轮腿或轮脚机器人进行轮与脚的转换时,必须在静止状态下完成,而不能在运动的同时实现转换。开发出由4个主驱动轴组成的双自由度轮脚复合机构的机器人,采用中枢模式产生器(CPG)的仿生控制架构,借助多种传感器信息生成适合于当前环境下运动的轨迹信号,使机器人能在未知的地形下进行流畅的步态、速度转换。通过测试表明,轮脚机器人通过改变控制参数K_p实现了运动中轮脚的平滑转换,轮模式和脚模式的最大速度分别为1.68 m/s和0.56 m/s,最大越障高度为15 cm,能为自动识别路径的越障机器人设计提供参考。     

基于OpenGL航空工业机器人手臂运动学仿真

以两种航空工业机器人(SCARA/PUMA)为研究对象,将其三维模型转换为STL文件。通过分析该三维模型的STL文件,研究数据存放的规律。在VS 2003的MFC中加载OpenGL的图形编程库,读取并显示STL文件中的机器人模型。根据机器人建模知识,进行运动学仿真,实现驱动模型实时显示功能。该方法对机器人手臂运动学分析有一定的通用性,为航空产品加工、制造及维护提供参考。     

基于雷塞控制系统的五轴焊接机器人的轨迹规划

运用Denavit-Hartenberg方法建立了以旋转关节关节角和移动关节移动分量为变量的基于雷塞系统的五轴焊接机器人运动学模型,对五轴焊接机器人正运动学和逆运动学问题进行了求解分析;采用抛物线过渡的线性插值法对焊接机器人进行了轨迹规划,通过MATLAB Robotics Toolbox工具箱对五轴焊接机器人进行了运...     

三自由度串联式快速刀具伺服刀架的研究

快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题,提出一种新型三自由度串联式快速刀具伺服刀架,通过将X、Y、Z3个方向的运动串联,避免了X、Y、Z 3个方向运动解耦困难;通过分析三自由度快速刀具伺服刀架应具备的要求,确定柔性铰链截面形状、材料以及尺寸;运用ANSYS对该三自由度串联式快速刀具伺服刀架进行有限元分析,得到X、Y、Z3个方向柔性铰链最大应力均远小于材料的许用应力,前6阶振型共振频率远高于伺服刀架的工作频率。结果表明,该刀架满足实际车削过程中的内应力和共振频率要求。     

六自由度机械臂位姿误差及可靠性研究

随着工业机械臂的发展应用,工业机械臂的末端定位精度和末端位姿可靠性越来越被重视。以六自由度机械臂为研究对象,分析机械臂连杆参数误差对机械臂末端位姿偏差量和末端位姿可靠性的影响,采用矩阵法求出机械臂末端位置偏差量模型,采用误差建模摄动法求出末端姿态偏差量模型。文中的创新点在于利用Monte-Carlo法求出连杆各参数误差对机械臂末端位姿造成的偏差量和末端位姿对各个参数误差的可靠性灵敏度。     

基于SimMechanics的六自由度机械臂仿真研究

运动学和动力学分析对机械臂的研究具有很重要的作用。以往对机械臂的研究方法均需要建立复杂的数学模型和程序,而Sim Mechanics具有简单、快捷获取动态系统的模型的功能,并且系统建模方便直观,仿真功能强大,可以在模型中通过改变结构,优化系统参数,在仿真环境中分析结果。利用Sim Mechanics的上述优点,以工业六自由度机械臂ER10为研究对象,将SolidWorks建立好的机械臂ER10模型导入到MATLAB/SimMechanics仿真平台中,生成对应的仿真模型,并且在运动仿真平台中,通过在机械臂模型添加末端位姿信号和各个关节信号(角度函数,力矩值),全面地对机械臂进行运动学和动力学分析。     

一种三自由度弱耦合并联机构运动学分析

提出一种PRR+2-PRRU型两平移一转动并联机构,并研究其运动学特性.根据方位特征集理论分析并联机构的POC集、自由度和耦合度等机构拓扑特性;该机构耦合度为1,其构型为弱耦合设计.运用解析法进行位置分析,并通过MATLAB验证位置求解的正确性.在位置分析的基础上,分析了机构工作空间,并求解机构运动Jacobian矩阵...     

巨型机械臂结构动态应力测试与强度分析

某巨型机械臂设计过程中使用了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的虚拟样机技术,进行了动力学仿真和静力学计算。为确保设备运转安全可靠,对巨型机械臂进行了动态应力测试,分析其运动过程中主体结构的应力分布,测试数据与ADAMS/ANSYS平台的联合仿真计算结果一致,确定了巨型机械臂的强度安全,证明了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的联合仿真计算技术路线对特种大型复杂机械设备研发具有很强的推广性。     

基于六自由度工业机器人的D H模型及仿真分析

针对目前实验室已经开发完成的六自由度机器人,基于D-H模型建立机器人的运动学模型,在MATLAB环境下自行编制了对应的计算机数值计算程序,并进行了仿真模型分析,最后结合具体的机器人实例,对六自由度机器人标准姿态进行本体标定试验,并通过试验结果对比。结果表明:实验室机器人标定后的定位精度与实际精度非常接近,机器人的标准姿态的定位精度有大幅度提高。     

基于Kinect V2.0的6自由度机械臂控制系统的实现

机器人控制技术的不断发展,人与机器人之间的交互方式正朝着方便、快捷的方向发展。为了实现机器人控制的便捷性,采用自然用户界面(NUI)交互方式,设计了一种基于Kinect V2.0体感传感器的6自由度机械手臂控制系统;该控制系统以VS2015+Kinect SDK2.0为编程环境,编制控制程序;以Kinect V2.0骨骼数据控制6自由度机械手臂;使用人体肩、肘的旋转角度和抓手动作,分别来控制机械手臂的6个关节;通过串口通信方式,以Arduino为下位机硬件核心,验证了该方法的有效性。实验表明,此基于NUI交互方式的控制系统能有效且快捷地控制机械臂进行物体的抓取。