2RPU_RPS并联机构运动学分析及仿真

从并联机构在实际应用中的运动控制出发,对2RPU_RPS构型的并联机构进行运动学分析及仿真。通过分析其结构约束条件,求解出机构的关节变量与末端姿态变量的关系,进而完成其逆运动学求解。在逆解的基础上,构建其正运动学模型。基于建立的运动学模型,分析其工作空间,并进行运动学仿真加以验证,为并联机构的实际应用提供理论指导。     

可翻滚移动空间四面体机构的运动学分析

提出可变四面体机构的翻滚式移动平台设计概念.该机构由6根伸缩杆和4个节点支座组成,通过伸缩杆的运动改变机构重心,使整个结构失稳,达到翻滚移动的目的.结合其运动形式进行机构的运动学分析,并在此基础上分析其稳定性.设计、制造原理样机,并进行性能测试.测试结果表明：该可变四面体机构能以翻滚步态实现全方位移动.     

排爆机械臂的运动学仿真

在机械臂性能优化设计的研究中,为了使排爆机械臂能够灵活、有效的处理爆炸物,需对其进行运动学仿真,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,通过D-H方法建立相应的运动学模型,运用矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解.用MATLAB平台中机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真,通过仿真验证了机构设计的合理性和仿真方法的正确性.结果为排爆机器人的结构设计和优化,为排爆机械臂的电机选择提供了依据.     

逼近与跟踪空间翻滚目标的图像视觉伺服控制

在空间翻滚目标的最终逼近与跟踪任务段,追踪星对目标星的视觉相对导航会因进入盲区而失效,而基于间接相对导航的位置视觉伺服控制精度太差.针对该问题,基于图像视觉伺服思想,直接利用目标图像特征点坐标,建立了超近距离姿轨跟踪的成像运动模型,推导得到指数收敛的图像视觉伺服期望广义速度、相对位置估计修正量,进而引入基于双滑模面控制律的相对姿轨耦合控制闭环,从而提出了间接估计辅助的图像视觉伺服控制方法.数学仿真结果表明:该方法的相对位置和姿态控制精度显著提高,可为空间翻滚目标最终逼近与跟踪任务提供安全、准确、稳定的相对姿态和轨道条件.     

冗余驱动仿壁虎机器人运动学分析与仿真

研究仿壁虎机器人处于多足吸附支撑状态时,出现冗余驱动问题,机器人驱动难度较大,为协调机器人各关节运动和姿态控制,讨论了一种冗余驱动的仿壁虎四足机器人的自然约束条件,推导了机器人三足吸附状态时冗余驱动变量与独立驱动变量的位置和速度关系,建立了机器人机体正运动学方程,同时建立了机器人的逆运动学方程,用来验证正运动学方程的正确性.机器人正运动学方程是一个高次方程,有16组解,数字仿真结果表明只有一组解满足实际模型要求.逆运动学分析结果及仿真结果验证了正运动学的正确性.     

翻滚目标逼近的虚拟域逆动力学轨迹规划

针对追踪星自主逼近和跟踪翻滚目标特定部位的最优规划问题,提出了一种基于虚拟域逆动力学的多约束最优逼近轨迹规划方法.首先,在翻滚目标本体系下建立追踪星相对于翻滚目标特定部位的相对轨道动力学方程,并建立追踪星本体系相对于翻滚目标期望固连坐标系的相对姿态动力学方程;其次,考虑目标星外形、敏感器视场和执行机构控制能力等约束条件,建立时间/能量最优规划模型;然后,采用序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)方法求解时间/能量最优规划问题;最后,数值仿真验证了该方法在满足多约束条件下,可实现对翻滚目标自主逼近与跟踪的最优轨迹规划,同时与高斯伪谱法进行了对比,验证了本方法在计算效率方面的优势.     

人体下肢康复机构设计及运动学仿真

目前投入临床使用的医疗用康复机器人种类并不多,而在实际推广中成功的少之又少.它们有助于患者肢体的康复,但是却在机构设计、模块化设计等方面或多或少存在着一些缺点.借鉴国内外下肢康复仪器的优点,从分析人体下肢解剖学人手,设计了一种基于并联机构原理的新型下肢康复机器人.参照人体下肢基本尺寸,对康复机器人的整体结构进行了三维建模并进行了运动学分析.同时,运用软件对康复机器人进行了工作空间的分析和运动学仿真,确保了康复机器人结构设计和控制上的可行性.该设备结构简单,工作空间相对较大,同时能够根据不同人群调整设计参数,适应性强,对下肢康复的研究有着积极作用.     

基于ADAMS的压紧机构运动学仿真研究

作为传统机械结构中常见的典型机构之一,压紧机构广泛运用于不同机械设备中,因此具有一定的研究价值。本文选取研究对象是普通小型压力机,其压紧机构实质是曲柄连杆结构,研究目的是研究该机构的运动规律,为以后研究更加相对复杂的机械结构提供一定的参考价值。首先利用ADAMS建立压力机的虚拟样机,再利用ADAMS完成运动学仿真分析,最后得到了压紧过程的仿真动画和工件所受压力变化的曲线图,曲线图直观反映了压紧机构的运动规律。分析曲线图表明,曲线图上压紧力的变化符合实际情况,为进一步深入研究提供参考。     

空间曲线焊缝的FSW焊接位姿运动学建模与仿真

焊接位姿的控制对提高空间复杂曲线焊缝的焊接精度具有重要意义.本文以A/B摆角五轴联动搅拌摩擦焊设备为基础,对空间复杂曲线焊缝的焊接位姿进行建模与仿真,建立了空间复杂曲线焊缝焊接的位姿描述模型;基于描述模型获得了五轴联动焊接运动学逆解;运用UG对搅拌头TCP点运动进行仿真,分析运动参量响应,并将仿真值与计算的实际焊接速度...     

运动目标识别与跟踪仿真系统的基本技术问题

分析了运动目标识别与跟踪仿真系统的概念、组成及基本技术问题,并指出电视成像仿真是系统的关键。为提高电视成像仿真的数值模拟逼真度,必须在OpenGL、OSG等三维场景建模软件中考虑太阳光、天空环境光对目标亮度的作用,电视光学系统的离焦、长距离的大气传输过程中湍流对电视上目标成像的影响也不可忽略。对电视图像处理延迟对跟踪过程的影响提出了仿真方法,这些内容对研究运动目标跟踪系统是有益的。     

基于战场环境的目标跟踪可视化仿真平台

解决目标跟踪目标问题的关键是选用适合的跟踪算法，该文从跟踪算法仿真的一般结论出发，结合计算机可视化技术，论述了可基于战场环境的目标跟踪仿真平台的结构和实现技术，并对仿真中战场环境的选择进行了探讨。     

空间翻滚目标捕获的双滑模面控制律与地面微重力试验

本文研究了空间翻滚目标捕获任务中的相对姿轨耦合控制问题.为了提高系统在有界干扰、测量误差、控制受限、参数不确定等因素影响下的控制性能,设计了双滑模面姿轨耦合控制律,并证明了该控制律作用下闭环系统的稳定性.通过数学仿真与传统单滑模面控制律进行了对比分析,结果表明双滑模面控制律的能够显著减小稳态偏差和噪声.进一步,构建了地面微重力半物理试验系统,设计了轨道面内对翻滚目标逼近与跟踪的任务场景,通过半物理试验结果验证了双滑模面控制律在姿轨控全系统实时闭环、微重力动力学条件下的有效性.     

基于MATLAB的模块化机器人手臂运动学算法验证及运动仿真

针对由模块化关节构成的六自由度串联机器人手臂, 采用DH法对手臂的操作空间进行了描述, 得到了正运动学模型; 采用欧拉角表示手臂姿态, 得到了包含六个参数的用于表示手臂位姿的完备广义坐标, 并对欧拉角的几何关系进行了分析。针对SolidWorks虽然实体建模简洁方便但计算并非其强项的缺点, 编写相应接口程序, 将建立的手臂三维实体模型保留几何约束关系简化后导入MATLAB软件。基于MATLAB编写正逆运动学算法验证程序以及连杆驱动程序, 实现了手臂的仿真运动。通过仿真, 不仅更进一步验证了手臂正逆运动学解算的正确性, 而且非常直观地看出手臂末端在空间中运行的路径以及各关节的动作情况。机器人手臂正逆运动学算法正确性的验证及运动仿真为手臂的精确定位及其路径规划提供了必要的保证。     

GAMMA300型七自由度机械臂运动学仿真

针对机械臂的运动学问题以及运动路径的设计问题,以冗余度为1的美国ROBAI公司生产的7自由度冗余机械臂GAMMA300为具体研究对象,对七自由度机械臂进行运动学建模与仿真.利用Robotics Toolbox机器人工具箱编写该机械手的运动学程序.通过仿真实现了预定目标,验证了设计参数的正确性和可行性,为机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划提供了理论依据.对于冗余机械臂一般逆运动学封闭解的研究有一定的实用价值.     

Delta并联清洗机构轨迹跟踪控制方法研究

机场跑道航灯具发光口表面易沉积污染物,致使光强降低影响飞行安全.提出Delta并联清洗机实现灯具清洗,针对末端精确控制难问题,以四自由度Delta并联清洗机为载体,实现清洗末端高精度控制和轨迹跟踪的目标.基于运动学设计了模糊自适应PID控制算法,建立Delta并联清洗机模型,进行仿真并与传统PID控制器进行比较,最后对Delta并联清洗机进行了清洗轨迹跟踪控制实验.实验结果表明Delta并联清洗机采用模糊自适应PID控制算法极大提高了响应速度和控制精度,具有优越的轨迹跟踪能力,满足机场清洗要求.     

基于VRML的机动目标CCD跟踪的视景仿真

实现机动目标CCD跟踪的视景仿真对装备训练和基于图像的跟踪算法设计具有重要意义。该文介绍在Matlab软件平台下利用基于VRML的虚拟现实工具箱进行视景仿真的基本步骤,以机动目标CCD跟踪的视景仿真为目的,针对虚拟场景的构建、3D目标机动和虚拟CCD跟踪等问题,提出相应的解决方法,并给出仿真结果。     

六自由度机械臂的运动学分析与Matlab仿真

本文以我公司6自由度机械臂为例,按照改进的D-H方法构建了6自由度机械臂工作运动的数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析。结合机械臂关节轴的典型几何结构,正向运动学分析通过各关节的关节角度求取末端机构的位置和姿态,逆运动学则利用代数法推导出封闭解,并给出了机械臂正逆工作方程的数学函数公式和运算求解的过程。通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox,分别运算了机械臂的正、逆工作方程,进行了仿真实验。结果表明,函数测算结果与公式推导的数值基本一致,证实了模型结构和预算方法的一致性,对同类机械臂的研究具有很大的借鉴和参考价值。     

被动目标自适应跟踪算法仿真研究

针对纯方位被动目标跟踪中,直角坐标系下的扩展卡尔曼滤波器容易发散,而导致滤波精度很差,该文提出了一种直角坐标系下的自适应卡尔曼滤波算法,对虚拟噪声进行估计,动态补偿观测模型线性化误差,消减系统的观测误差,并对其滤波理论及其算法进行了研究和仿真。仿真结果表明,该算法提高了滤波的稳定性、快速性和精确性,优于一般的扩展卡卡尔曼滤波算法,收到了良好的效果。     

电缆虚拟布线及其逆运动学仿真

在产品虚拟样机中利用人机交互方法进行电缆路径规划,得到一个基于NURBS曲线的电缆几何模型,然后利用“蛇形机器人”方法建立电缆的物理模型,基于逆运动学原理计算其弯曲角度.