基于凸轮设计理论的多关节机械手轨迹规划

当机械手进行快速运动且运动时间确定时,为实现机械手作业轨迹平滑,关节轨迹的速度、加速度、脉动曲线保持连续且减少轨迹最大加速度峰值,结合凸轮从动件运动轨迹设计方法,提出改进梯形加速度函数曲线机械手关节空间的轨迹规划方法。文章以3R机械手为载体进行仿真,仿真结果表明,同样工作任务下,该方法使机械手关节运动平稳,关节最大加速度明显小于传统的5次多项式插值的机械手关节轨迹规划。     

基于麻雀算法的机械手时间最优轨迹规划

针对五自由度凸轮工件缺陷检测的机械手时间最优轨迹规划问题,利用D-H表示法建立机械手运动模型,通过正运动学、逆运动学分析求解各关节角度变化值,利用三次样条曲线在关节空间中建立机械手运动轨迹.同时在满足各关节速度、加速度、加加速度限制范围的基础上,采用麻雀算法通过约束条件外加罚函数改进个体适应度函数,对三次样条曲线轨迹实...     

机械手轨迹规划中的BP神经网络方法及仿真

机械手轨迹规划就是控制机械手使之精确地跟踪目标轨迹。文章是在关节空间中进行轨迹规划,将路径点映射成各关节变量角度值,然后对每个关节拟合一个时间函数,此函数往往是高阶的、非线性的。而BP神经网络可以实现从输入到输出的任意非线性映射,能够通过网络学习训练达到逼近非线性函数的目的。文章先建立了一个BP神经网络模型,然后通过Matlab进行仿真,验证了BP神经网络对机械手的非线性运动轨迹的实时性控制的可行性。     

三自由度气动串联机械手空间路径规划及轨迹控制研究

对三自由度气动串联机械手的路径规划和轨迹控制等方面进行研究。在笛卡尔空间内,通过对起始点、途经点和终止点的运动学逆运算,得到相应的一组关节角度,进而对每个关节的角度进行多项式插值得到一个平滑函数来描述运动轨迹。通过对给定轨迹的跟踪实验,确定了规划方法及控制方案的有效性。     

六自由度机械手的运动轨迹规划与仿真

轨迹规划是影响六自由度机械手运动学性能,保证其平稳快速完成指定任务的重要内容。文中基于D-H坐标系,建立机械手运动学模型,求解正、逆运动学方程。采用4-3-4多项式关节插值算法,对六自由度机械手进行轨迹规划。利用MATLAB对机械手进行运动学仿真,输出各关节位置、速度及加速度曲线。基于仿真结果,将4-3-4轨迹规划方法与三次多项式轨迹规划进行比较,结果表明:4-3-4多项式插值轨迹规划方法可以保证机械手平稳快速地到达期望位姿,完成指定任务。     

6R机器人时间最优加加速度平滑的双NURBS轨迹优化

为了提高切削加工机器人的加工效率以及加工稳定性,对机器人加工轨迹进行了优化。在机器人任务空间中用双NURBS曲线描述刀位轨迹及刀轴矢量轨迹,并将其转化到关节空间。将刀轴矢量通过旋转坐标变换转换为机器人旋转矩阵,并结合基于旋量的机器人正运动学方程求取关节角,此角度值作为求运动学逆解的约束条件,以保证机器人加工时刀轴矢量相对于工件表面不变。基于骨干粒子群优化算法提出了一种自适应罚函数的约束多目标骨干粒子群优化算法,对机器人加工过程中的时间、加速度、加加速度等指标进行多目标优化,该算法采用自适应指数罚函数对约束进行处理,为了避免算法早熟,引入时变变异因子,增强了算法全局搜索能力和局部探索能力。最后,通过实验验证所提出算法的正确性和有效性。     

基于五次B样条的机械手关节空间平滑轨迹规划

为实现机械手作业轨迹平滑,关节轨迹的速度、加速度、加加速度保持连续,起始和停止的速度、加速度和加加速度可以任意配置,采用5次B样条曲线插值方法构造关节轨迹。推导了B样条曲线插值轨迹算法;通过VC++6.0开发平台,基于MFC框架类和OpenGL图形库仿真出机械手的运动过程,并绘制出各关节的位置、速度、加速度时间曲线图。仿真结果表明,该方法使机械手关节调整平滑且运动平稳,运动性能显著优于传统的三次样条轨迹规划。     

基于轨迹压缩的机器人轨迹插值与仿真

针对机器人关节空间轨迹插值中插值点选择的复杂性，以Delta机器人动平台门字形轨迹为研究对象，提出一种基于轨迹压缩的轨迹插值方法。采用PH曲线平滑过渡动平台运动轨迹拐角，将任意轨迹点位置以3个主动杆的转动角度表示，形成关节空间轨迹；将遗传算法与改进的TDTR算法结合，对主动杆转动关节的轨迹进行离线压缩，得出特征轨迹点，作为5次NUBRS的插值点进行轨迹插值；与按时间与距离均匀划分所得相同数目的轨迹点作为插值点，进行轨迹插值数据对比，证明基于轨迹压缩的轨迹插值，关节角速度与加速度的最大值降低。仿真对比表明，此方法降低了动平台的最大加速度。测试实验结果验证仿真结论，动平台运动平稳，进行循环拾取操作的速率可达50次/min,证明该方法在提高运动平稳性方面具有优越性。     

拆卸螺栓机械手运动轨迹的拟合及优化分析

对于盾构管片模具复杂的螺栓拆卸问题,在求得螺栓轨迹的情况下,对拆卸螺栓机械手的运动轨迹进行了拟合及优化,以平面四杆机构和柔性件组合来实现机械手的既定功能。首先通过平面四杆机构对螺栓轨迹进行拟合,以既定轨迹与平面四杆机构固定点轨迹的距离之和设计目标函数,通过粒子群算法对四杆参数进行优化求解。随后在平面四杆机构中加入柔性件来优化机械手的运动轨迹,并将两种形式通过仿真分析进行对比。最终搭建拆卸螺栓机械手的实验模型,验证了机械手工作过程的平稳性以及基本动作的完整性。     

六足机器人腿部最优时间轨迹规划

为了提高六足机器人腿部控制的平稳性、动作快速性,利用五次B样条曲线进行关节空间轨迹规划,从而使关节运动的速度、加速度和脉动连续。利用B样条曲线的凸包性把腿部关节速度与加速度约束转化为对曲线控制顶点的约束。通过MATLAB遗传算法工具箱对运动轨迹进行时间优化,利用罚函数解决关节约束问题。仿真结果表明:该轨迹规划方法有效且可行。     

基于MATLAB的仿人焊接机械手运动学分析和仿真

针对在狭小空间或密闭容器内以及危险作业环境中焊接的特殊要求,以UG软件为基础设计了一种仿人焊接机械手。采用D-H方法建立了焊接机械手的运动学方程,并讨论了该机械手的运动学问题。然后运用MATLAB软件对机械手的运动学进行了仿真,通过仿真观察到机械手各个关节的运动,并得到所需的数据,说明了所设计参数的合理性和运动算法的正确性,为焊接机械手的动力学、控制及轨迹规划的研究提供了可靠的依据。     

焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹联合规划

为提高焊接效率,改善焊接质量,对焊接机器人焊接工艺参数与空间轨迹进行联合规划,提出一种实时性高、可控性强、焊接误差小的轨迹规划方法。通过在执行器末端增加虚拟关节,建立合适的虚拟关节模型,并将焊接工艺参数用虚拟关节的关节变量表示,在机器人关节空间进行轨迹规划,使得焊接工艺参数的控制更加直观、便捷。利用虚拟关节模型结合B样条曲线仿射不变的特性,通过控制真实关节的运动曲线,来对焊接工艺参数进行间接控制。以求解最优时间解为目标,进行焊接工艺参数与关节空间轨迹的联合规划。采用ABB Robotstudio工具软件进行仿真,编写焊接机器人作业程序,以平面直线型焊缝为例进行试焊,结果显示该方法是可行的,有效的。     

基于ROS的工业机器人轨迹规划和仿真

针对工业机器人轨迹规划算法实现困难、运动过程存在柔性冲击的难题,通过对主流机器人操作系统ROS(Robot Operating system)的研究,提出一种在ROS系统下的轨迹规划的方法。实现了六轴工业机器人在笛卡尔运动空间和关节空间理想的运动轨迹,通过优化的S形轨迹规划算法得到的关节速度、加速度、加加速度变化平滑,保证了机器人运动过程的快速平稳,有效降低了柔性冲击。并通过RViz对机器人进行仿真,仿真结果和关节角度曲线图符合预期效果,表明了此方法的可行性。     

一种基于混合策略的排爆机器人目标抓取轨迹规划

一种时间-脉动最优的混合优化策略被用来对排爆机器人目标抓取的轨迹进行规划,以兼顾机械臂运动过程中的平稳性和效率。采用三次样条曲线连接路径点,对路径点之间的运动时间搜索优化抓取轨迹。结果表明:关节空间的轨迹十分平滑,可以减小机械磨损,避免关节速度、加速度的突然变化,控制振动。在工作空间的目标抓取仿真显示,机械臂可以沿着预定路径和策略在预抓取位置调整好姿态,无干涉的接近目标完成抓取任务。     

MATLAB环境下关节型焊接机器人仿真平台设计

Motoman-HP20焊接机器人的离线编程软件MoToSimEG进行轨迹规划采用点到点的方式,对于一些复杂曲线,需要非常多的约束点才能达到较高的精度要求,导致编程过程复杂繁琐。针对这一缺点,开发了一套基于MATLAB环境的六自由度关节型焊接机器人仿真平台实现人机交互,并进行了数据通信完成实验验证。验证结果表明:仿真平台不仅可以完成点到点的关节空间和直角坐标空间的轨迹规划,也可以实现任意已知解析式的轨迹规划运动,并得到轨迹数据完成了示教再现,简化了机器人复杂运动轨迹的编程方法,进一步改善了轨迹规划离线编程功能。     

基于EtherCAT的三次元高速多工位送料机械手控制系统设计与实现

针对现有的三次元送料机械手低速、低精度的特点,设计了基于实时以太网EtherCAT的三轴联动送料机械手。通过对其运动轨迹进行了分析,合理地规划了三次元送料机械手的运动轨迹曲线;通过优化其速度和加速度以及加加速度的特征,提高了三次元送料机械手在运动过程的动态特性;通过在控制系统采用电子凸轮技术,使伺服电机的运动能够实现所规划轨迹的点对点的精确定位。在通信方式上采用了实时以太网EtherCAT总线来实现多轴精确同步控制,采用环形双向冗余技术提高系统的稳定性和可靠性,并通过实验验证和测试分析。结果表明:该控制系统使送料机械手能够在所设计的工作空间内运行快速、平稳,达到所设计的35次/min的抓取速率。     

骑座式相贯线焊缝焊接机器人连续轨迹规划

采用弗莱纳-雪列矢量对焊枪端点的运动轨迹进行了有效地规划,针对相贯线焊缝焊接机器人的焊接要求,推导出了轨迹的时间函数和焊枪的规划矩阵,为骑座式相贯线焊缝焊接机器人的轨迹控制提供了依据和算法支持。然后通过Matlab仿真软件对一相贯线焊接轨迹进行仿真,结果表明:依此方法对焊枪端点轨迹规划可以有效地完成焊接过程焊枪轨迹控制。     

弧焊机器人与数控变位机协同作业规划

在研究了弧焊机器人和变位机协同作业的路径规划之后,提出用仿真进行协同作业规划的方法.该方法以位置和速度约束来规划机器人和变位机的运动,并根据作业路径建立样条函数,以样条函数作为仿真时焊枪位姿的点驱动函数.利用仿真结果,提取出仿真过程中弧焊机器人和变位机各关节的角位移函数,并由此生成孤焊机器人系统的焊接作业程序.经过机器人专用平台验证,采用该方法规划的弧焊机器人与数控变位机协同作业.其运动轨迹完全满足焊接作业要求.     

逆向驱动焊接机器人NURBS轨迹规划

针对焊接机器人逆向运动学不易求解且多解或无解的缺点,提出一种基于ADAMS和MATLAB的逆向驱动轨迹规划方法,并采用非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)进行关节曲线拟合,并进行焊接机器人的运动学仿真.结果表明,与正弦曲线和五次多项式等传统规划算法相比,逆向驱动NURBS轨迹规划算法,获得的各关节角位移曲线光顺性较好,机械手各方向的位移误差均较小,误差小于1 mm,从而快速准确实现焊接机器人的预期轨迹,为焊接机器人轨迹规划提供了一种新思路.     

基于Matlab的四工位制壳机械手运动学分析与仿真

针对四工位制壳机械手结构设计,通过D-H方法建立了机械手运动学方程,进行正、逆向运动学分析。同时,运用Matlab的Robotics Toolbox建立机械手仿真模型,并对正、逆运动学分析结果进行了仿真。结果表明,通过机器人工具箱对该机械手进行轨迹规划仿真,可以得出机械手各关节位移、速度和加速度曲线,从而验证机械手结构参数的合理性,为后期动力学分析和控制研究提供了理论分析的依据。