机械臂逆运动学算法推导与实验研究

针对求解机器人操作臂逆运动学问题,在D-H方法基础上,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,提出一种简化实用的机械臂解析运动学模型,通过该运动学模型求取逆运动学方程,从而实现在控制系统中的实时计算.最后,进行机器人手臂抓取的仿真实验及把该算法模型应用于机器人的轨迹规划系统实物抓取实验.实验表明,采用该解析运动学模型能实现对目标物体的准确抓取.     

基于一种解析运动学模型的排爆机械臂联动遥操作技术

联动遥操作是排爆作业中对排爆机械臂的一种有效和便捷的操作方式,也是排爆机器人研制中的难点.本文在D-H方法基础上,针对所设计的排爆机械臂的机械结构,提出了一种简化实用的基于3臂杆6自由度机械臂的解析运动学模型,该运动学模型能得到解析的正运动学方程和逆运动学方程,从而能实现在控制系统中的实时计算.本文详细描述了基于该解析运动学模型的排爆机械臂联动遥操作控制系统的设计.实验表明,采用该解析运动学模型能大大提高对排爆机械臂操作的效率和排爆作业精细程度.     

六自由度机械臂运动学分析与仿真研究

针对六自由度机械手臂的运动学分析问题及其工作可靠性的探究,设计开发了一套基于OpenGL的六自由度机械臂仿真软件.采用D-H参数法构建机械臂模型,对六自由度机械手臂进行了正、逆运动学分析,求解得到机械臂的正逆解.研究设计了机械臂的空间直线和圆弧插补算法,实现了机械臂在三维空间中按照目标轨迹的可靠运动.在VS2017软件...     

基于改进脊线法的超冗余机器臂逆运动学求解

针对传统机器人尺寸大、自由度少,无法在狭窄空间内作业的问题,设计了一种基于新型球形关节串联而成超冗余机械臂,每个球形关节具有两个正交旋转自由度。因超冗余机械臂自由度数远多于传统机器人,无法用D-H法对其进行逆运动学求解,本文考虑机械臂运动过程中障碍物的影响,对脊线法进行改进,提出基于改进脊线法的超冗余机械臂逆运动学求解算法,利用Matlab对空间脊线及超冗余机械臂逆运动学进行数值仿真。研究结果表明,该算法考虑了障碍物的影响,改进了超冗余机械臂逆运动学脊线法,保证了超冗余机械臂的灵活性。     

关节半解耦6自由度服务机器人的设计与运动学研究

针对目前国内外服务机器人机械臂鲜有解耦关节的现状,设计了一款关节部分解耦的6自由度服务机器人机械臂样机。根据自由度部分解耦的特点,提出了一种在机械臂末端关节d_6≠0的情况下推导运动学逆解的新算法,该算法在运动学逆解的推导过程中避免了大量逆矩阵的计算问题。通过运动学正逆解的求解验证及仿真试验,验证了文中逆运动学算法是正确有效的。文中设计的服务机器人在结构上吸收了SCARA机器人的优点且具有满自由度,提出的运动学算法对其他机器人实际应用中应对d_6≠0时的逆运动学求解具有积极的研究参考价值。     

微创手术机器人多从操作臂系统结构设计

为提高微创手术机器人术前定位效率和末端可操作性,设计了一种新型微创手术机器人多从操作臂系统,其包括术前定位机构和远心机构两部分.该系统的基座可以安装3条手术器械臂和1条内窥镜臂.远心机构通过平行四边形机构实现末端不动点,在俯仰、翻滚、平移3自由度的基础上添加冗余自由度,增大了工作空间.为便于医生术前对远心机构高度的调节...     

危险作业机器人机械臂设计及其运动学分析

从危险作业机器人的任务需求出发创新设计了一种带有平移自由度的六自由度机械臂,建立了机械臂的虚拟样机模型,机械手工作域的仿真分析表明较好的满足了设计要求。同时,运用D-H法建立机器人的连杆坐标系,进行了正向运动学分析,推导出机械臂的运动学方程以及手爪坐标系相对于基坐标系的位姿矩阵,针对运动学方程的特点,提出了解析法和基于正向运动学分析的可行解估计法相结合的试探搜索算法进行逆运动学求解,实例分析和编程验算表明该方法稳健可靠,计算精度和处理速度能够满足机器人实时在线控制的要求,并且可以应用于机器人轨迹规划和跟踪控制。     

七轴机器人运动控制与奇异摄动算法研究

为满足极端环境对机械臂在集成度和性能方面的特殊要求,提出一种具有高集成度机构的七自由度机械臂,该手臂具有高阶、非线性、强耦合等特点。首先,分析了机械臂结构末端手腕的灵活性和紧凑的特点;其次,建立了机械臂的运动学模型,从正逆运动学两个角度对机器人的结构特征进行了描述,并以其位置与姿态解耦的特点为突破口开发了机械臂的运动学算法;再次提出了一种基于奇异摄动的控制方法,通过振动抑制方法将系统分为快慢两个子系统,实现降阶作用。最后通过实验,通过绘制正逆运动算法的机械臂轨迹曲线,同时针对降阶后的系统设计控制器进行系统分析。实验结果验证了算法的有效性和精确性。     

新型四棱柱剪叉式机械臂的设计与分析

针对传统工业机器人手臂粗大、工作半径小、工作效率低等不足,提出一种新型四棱柱剪叉式机械臂,以代替工业机器人的上臂和下臂。新型四棱柱剪叉式机械臂的结构设计主要包含三个部分,即四棱柱剪叉式机构的设计、剪叉杆的设计以及传动机构的设计。对四棱柱剪叉式机构进行运动学理论研究,建立四棱柱剪叉式机构输入与输出之间的运动学模型,并对四棱柱剪叉式机械臂进行运动学仿真分析。仿真结果表明,四棱柱剪叉式机械臂对运动具有成倍放大作用,且可在工作半径大于2.2m,电机输入转速小于3000rpm时高效、平稳地运动。该新型四棱柱剪叉式机械臂的设计与分析为工业机器人的研究提供了一种新思路。     

五自由度机械臂的动力学建模与模糊滑模控制

鉴于机械臂在机器人抓取、操作和搬运物体过程中的重要性,设计了具有五个自由度的机械臂,建立了机械臂的运动学模型,利用拉格朗日动力学建模方法建立了机械臂的动力学模型。在此基础上,设计了模糊滑模控制器,并将采用模糊滑模控制器得到的机械臂运动控制仿真结果与PID控制器进行比较,结果表明模糊滑模控制器具有良好的控制性能。研究结果为实际机械臂的动力学研究及机械臂的运动控制提供了有价值的参考。