工业机器人运动学与轨迹规划仿真

为保证工业机器人在作业过程中平稳连续运行,运用Solid Works建立了六自由度工业关节型机器人三维模型,并以其为研究对象,建立其运动学模型,采用五次多项式插值算法,在ADAMS环境下对机器人各个关节进行轨迹规划仿真。仿真结果表明,五次多项式插值算法得到了各关节连续平滑的曲线,有效解决了加速度不连续的问题,为进一步进行轨迹规划控制提供了重要参考。     

工业机器人运动学分析和轨迹拟合研究

为更好地控制工业机器人进行精准的作业,以Puma560工业机器人为例,运用D-H表示法对工业机器人的结构和连杆参数进行分析,建立运动学方程。利用三次多项式插值方法规划出机器人关节角的运动轨迹。在分析了工业机器人运动学模型的基础上,提出了一种通过对机器人轨迹拟合计算表示机器人关节运动精度和机器人运动精度的方法,为后续提高机器人运动精度研究提供了理论依据。     

管棒材拆捆机器人系统与轨迹规划研究

为了实现管棒材拆捆过程的自动化,搭建了一种拆捆机器人系统,根据作业要求设计出一种用于拆捆的末端执行器,实现了绑丝的自动抽取和剪切。采用三次样条插值函数,构造机器人各关节运动轨迹曲线,实现关节位移、速度、加速度和加加速度的连续性,确保绑丝抽取过程的平滑稳定。在满足机器人各关节最大约束的前提下,提出一种改进的DE-PSO混合算法对时间最优值进行求解,通过与单一算法进行比较,该算法寻优精度有较大改进,特别是在高维度下效果更加突出。最后,根据算法所得结果,在MATLAB下仿真得到各关节运动变化曲线图,仿真结果表明了算法的稳定性和准确性。     

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。     

工业机器人轨迹衔接方法研究

在笛卡尔空间下的机器人轨迹规划中,常用一段"小圆弧轨迹"衔接运动过程中的前后两条轨迹,以达到不用把速度降到0就能平稳拐弯的目的。对高速高精度机器人而言,平稳拐弯要求轨迹足够平滑,而小圆弧过渡方法会使关节的加速度轨迹发生跳变而影响轨迹的平滑性。针对这一不足,提出用五次多项式插值的方法平稳衔接两条轨迹,推导了该五次多项式系数矩阵的求解方法。通过仿真验证表明,新方法能使轨迹更加平滑。     

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。     

基于粒子群算法的机器人关节空间最优运动轨迹规划

为了提高机器人的工作效率,对机器人轨迹规划进行研究。文章依据机器人运动学特征,提出了一种关节空间运动轨迹规划的算法。其基于粒子群算法,采用高次多项式插值的方式,对机器人关节空间的运动轨迹进行拟合。在确保运动轨迹平滑的同时,保证了关节运动的平稳性。最后,在MATLAB中进行仿真实验,实现了关节空间最优运动规划。该算法结构简单,易于实现,为提高机器人的工作效率提供了科学依据。     

六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿, 最终完成指定任务。     

六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究（英文）

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿,最终完成指定任务。     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向,直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续,采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象,因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化,使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验,实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

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。     

基于改进量子遗传算法的机器人关节轨迹优化

电子元器件体积较小,对它进行分拣较一般分拣工作困难且工作量巨大,应用机器人分拣可大大提高工作效率。采用七次多项式曲线插值的方法进行轨迹规划,使运动关节的角速度、角加速度和角急动度曲线光滑连续;提出一种改进的量子遗传算法,引入正态分布概率密度函数以改进量子门旋转角步长策略,对关节运动轨迹进行最短时间优化,使机器人能够在满足非线性约束条件的基础上具有最优关节轨迹曲线。仿真结果表明：该轨迹算法能够快速有效地缩短机械臂关节运动时间。     

基于ROS的机械臂运动规划研究

为提高多自由度串联机械臂在作业过程中的工作效率及安全性问题,提出一种基于ROS平台的机械臂运动规划方法。以ABB机器人为研究对象,进行正逆运动学分析。通过MoveIt配置包构建机器人的三维可视化模型,对机器人进行笛卡尔空间下的直线和圆弧规划实验。为提高机器人运动安全性和关节运动的平滑性,自定义一种线性插补算法后集成到MoveIt中进行运动仿真实验。实验结果显示机器人各关节运动轨迹平滑,稳定性高,表明此插补算法的可行性。最后进行机械臂的避障仿真实验,在MATLAB中对快速扩展随机树（RRT）算法和双向快速扩展随机树（RRT-Connect）算法进行对比实验,仿真证明：RRT-Connect算法速度快,路径短,更能提高机械臂在复杂路径下的规划效率。     

五自由度机器人高效均匀曲面喷涂方法

针对被喷涂对象是平缓光滑的曲面,给出了一种高效均匀的喷涂方法.使用五自由度机器人,采用特定算法在喷涂过程中保持喷头垂直于喷涂面,且喷涂距离恒定.合理设计喷涂路径,进行等距喷涂,从而提高喷涂的效率和均匀度.以NURBS作为曲面的描述方法,采用"之"字形或者"回"字形路径规划,计算喷头运动插补点,采用泰勒展开式保证步长恒定...     

并联机器人智能输入写字功能的设计

出于教学和实验的目的,利用Lab VIEW编程软件为两自由度并联机器人开发了一套平面写字功能。所选用的并联机器人为平面五杆机构,两个电机轴轴心相互重合,固定杆长度为零,利用平面几何知识,并联机器人的正逆解可很容易算得。机器人所写文字通过人工手动输入,经过选择性线性插值、去点处理、坐标系转换,将图片坐标系下的坐标点转化为机械手坐标系下的坐标点。为保证机器人在写字过程中的平滑性,采用了连续三次样条快速迭代的算法规划机器人的加速度轨迹曲线。     

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。     

局部闭链码垛机器人运动学分析及轨迹规划

采用D-H法得到局部闭链码垛机器人运动学正逆解,利用MATLAB绘制其可达工作空间。基于任务需求及生产现场布置方案,完成机器人弧线过渡路径规划。依据路径规划结果,以机器人在目标轨迹上运行周期时间最短为目标,选择正弦、多项式及修正梯形3种加速度运动规律进行优选。在此基础上,通过运动学逆解将操作空间轨迹规划映射到关节空间,得到机器人各关节在目标轨迹上的位移、速度和加速度时变关系。结果表明:在弧线过渡模式下,采用修正梯形运动规律能有效缩短运行周期。     

基于SimMechanics的仿人机器人运动学仿真

利用Matlab／SimMechanics机构仿真工具建立了仿人机器人机构的仿真模型,并由模型图直观地观察仿人机器人的动态步行过程,求出了机器人躯体重心的角加速度和髋关节的扭矩变化图。建立了仿人机器人的瞬时状态的平面五杆机构运动模型,根据Kane法求解出了机构的动力学方程。在机构分析中应用SimMechanics仿真工具,为机械系统的仿真提供一种十分简便的方法。