6R机器人三维图形运动仿真与奇异形位分析

以staubli机器人为研究对象,设计开发了6R(六自由度旋转关节)机器人基于三维图形的运动学仿真系统.该系统用三维形体表示机械手复杂的位置、姿态信息,可对机器人运动学进行求解和实施三维图形仿真,达到了对机器人的末端执行器的准确控制.利用实时绘出的关节波形图,提出了一种对机器人运动过程中的奇异形位进行分析的新方法.     

基于虚拟PLC的三维机械手仿真控制系统研究

研究了基于虚拟可编程控制器的机械手仿真控制问题。利用虚拟现实技术,创建了三自由度机械手的三维仿真环境,阐述了虚拟可编程控制器与虚拟机械手之间的通讯。在此基础上,开发了面向三维机械手的虚拟交互仿真系统。仿真实验的结果表明该系统具有良好的人机界面,能用于机械手的控制仿真。     

机械手的虚拟设计与仿真设计

分析虚拟产品的建模、仿真的命名、规则、标准为虚拟机械产品的设计提供参考。分析了机械手在虚拟设计与仿真系统中的体系结构,构建了机械手的机构设计的模块以及机械手的设计知识库、三维仿真模块等,还采取措施对水果采摘机械手虚拟设计与仿真系统进行了开发。     

一种新型焊接机械手本体设计与分析

设计了一种新型六自由度焊接机械手,通过CATIA软件对机械手进行了三维建模和虚拟装配,利用CATIA中的DMU模块进行碰撞干涉检测,并对零件进行有限元分析得到其刚度与受力情况。最后将三维装配模型导入到ADAMS软件中,在机械手末梢添加点驱动函数,对机械手进行了逆运动学仿真,得出各个关节速度、加速度和轨迹曲线。通过三维仿真分析验证了机械手模型的合理性和正确性,其能在狭窄空间内工作,灵活性强,满足在焊接和喷涂中的应用。     

基于Solidworks创建的机械手的SimMechanics仿真

通过Solidworks为三维建模软件,快速建立了三指机械手三维实体模型。阐述CAD模型建立后,导入Sim Mechanics仿真的方法。通过机械手在Sim Mechanics中的仿真,得到其仿真动画,研究其运动学特性。仿真流程的建立将为后续轨迹优化算法设计、动力学分析研究,提供仿真和验证途径。     

3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序研究

采用D-H方法建立机械手的连杆坐标系,通过齐次变换得到机械手的运动学方程,通过将多组关节变量代入运动学方程得到机械手的工作空间,利用MATLAB的图形功能和图形用户界面编制3～6自由度串联机械手工作空间仿真程序。     

卫生陶瓷擦坯机械手机构设计与研究

结合现有机器人打磨技术及生产实际,设计出区别于传统利用"旋转"式打磨方式,模仿人工"往复直线"式打磨动作的机械手机构,该机械手安装在多自由度关节机器臂的末端;对机械手的机构进行了理论分析及实验论证;运用MATLAB软件对机械手指的数学模型进行了数据处理;利用Solidwords软件建立了机械手的三维模型,并应用motion插件对机械手的三维模型进行了运动仿真,获得了擦坯机械手的运动、速度、加速度-时间曲线图,通过对仿真数据的分析,验证了设计的可行性。     

基于ADAMS的五自由度机械手运动学仿真

利用三维实体建模软件Pro/E建立五自由度机械手的实体模型,并导入多体系统动力学仿真软件ADAMS中对其进行运动学仿真分析,使机械手整个运动过程直观化并对机械手的动力学分析及控制奠定了基础.     

基于ADAMS与MATLAB的机械手控制系统仿真研究

利用ADAMS虚拟仿真技术,搭建了机械手虚拟仿真系统,提高了机械手控制系统的设计效率。首先在ADAMS中建立机械手的三维模型,通过ADAMS与MATLAB的接口模块ADAMS/Controls,将模型导入MATLAB中,然后设计了一个模糊控制器,利用MATLAB/SIMULINK模块搭建了机械手的联合仿真控制系统,仿真结果表明,在该系统带载与空载时,所设计的控制器都能实现机械手对于阶跃信号的高精度快速跟踪。     

基于OpenGL的机械手三维可视化仿真研究

通过对一个机器人机械手三维实时运动仿真系统实例的介绍和分析，阐述了利用OpenGL图形库实现机械手运动仿真的有效方法．重点分析了机械手运动学模型的构建及仿真过程的动态显示，并且讨论了该仿真系统的主要功能模块构成。最后总结了该仿真系统的主要特点，指出了OpenGL在机器人运动仿真中的应用前景。     

基于虚功原理的并联机构驱动力和约束力分析

以虚功原理为基础,利用CAD变量几何法,求解空间并联机构各分支的驱动力和约束力。以一种空间2SPS+2UPU并联机构为例,首先构造含有欧拉角的该机构的模拟机构,在此基础上进一步构造F/T(力/力矩)模拟机构,得到其驱动力和约束力解。当改变驱动参数时,F/T(力/力矩)模拟机构随之变化,驱动力和约束力自动求解和动态显示。结果表明CAD变量几何法不仅快速直观,而且准确可靠。     

A new sheet metal forming system based on the incremental punching, part 1: modeling and simulation

In heavy forging, a manipulator is indispensable to assist and help the precision of the forming process. This paper presents a multi-system simulation methodology combining the forging finite element method (FEM) simulation and the kinematics analysis to evaluate the mutual reaction loads between the forging process and the assisting manipulator. The forging is realized by the thermal–mechanical FEM simulation and the kinematics movements are analyzed based on the statics and dynamics modeling of the manipulator. The reaction load generating from the forging process to the manipulator clamps is treated as an input parameter for the kinematics analysis system, which will then calculate the movement of the manipulator. And this movement is regarded as the passive compliant movement constraint and applied on the forging process through the manipulator clamps. Using this coupled system, the study compares the reaction loads with and without the active vertical compliant movement and/or the passive horizontal compliant movement and reveals the effect of these compliant movements on the reaction loads.     

Kinematics analysis and numerical simulation of a manipulator based on virtual prototyping

Manipulator kinematics refers the analytical study of the motion of manipulator, such as positions, velocities, and accelerations of the links of a manipulator. As formulating the suitable kinematics models for a manipulator is very crucial for analyzing the behavior of manipulators and light weight design of manipulators, many researches have been focused on it in recent decades with a result of many valuable contributions. However, current researches always focus on rigid manipulator, while the manipulator is always a rigid-flexible coupling multibody system, which can affect the accuracy of kinematics analysis and numerical simulation. This paper proposed a model of kinematics analysis of manipulator based on rigid-flexible coupling virtual prototyping. After a model of manipulator kinematics based on the D-H method was proposed, rigid-flexible coupling virtual prototyping-based kinematics simulation and numerical simulation was then put forward. The kinematical experiment is carried out based on manipulator physical prototyping, which demonstrates that the accuracy of the kinematics calculation and the rationality of design based on rigid-flexible coupling virtual prototyping. The design of a five-degrees-of-freedom manipulator is given as an example, which demonstrates that the methodology is obviously helpful to manipulator design.     

一种用于无人驾驶汽车运动模拟的3自由度并联机构动力学建模

针对无人驾驶汽车半物理仿真试验对运动模拟系统精度要求高的特点,给出一种以3-RPS并联机构为基础的改进型3自由度并联机构.与3-RPS并联机构相比,由于该改进型并联机构中的被动约束承受了3-RPS并联机构中驱动器所承受的沿其转轴方向的力,因而改善了驱动器的力学特性.根据该并联机构的结构,建立运动学方程.基于Newton-Euler方法建立动平台的动力学方程.根据力矩平衡原理分别计算出同时垂直于驱动器及其转轴的分力以及同时垂直于被动约束上部及其转轴的分力.依照功率守恒原理计算出沿被动约束上部的力.驱动器的驱动力以及被动约束沿转轴的力即可求出.此计算方法对少自由度并联机构的动力学求解有借鉴意义.     

一种6-6UHU并联机器人的设计和实验研究

研制了一种新型结构的大工作空间 6 6UHU并联机器人。通过对虎克铰摆角极限对机器人工作空间的影响研究 ,在机构设计上解决了杆间干涉和下关节极限问题 ,简化了干涉检测算法 ,降低了运动控制算法的复杂性 ,并且增大了工作空间。研制出基于DSP的多轴控制器PMAC卡的交流伺服电机控制系统和实验系统 ,并进行了实验。给出了不同姿态下该机器人的工作空间分析。仿真数据和实验结果表明 ,所研制的新型 6 6UHU并联机器人 ,结构精巧 ,工作空间大 ,动平台的倾斜角达到 4 5° ;同时具有高刚度、高精度、操作性能好等特点。干涉防护系统能保证机器人在大工作空间机动运行情况下的安全     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

针对安川弧焊工业机器人手臂MOTOMAN-MA1400的构型特点,采用D-H法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,利用Matlab进行正逆运动学计算以及机械臂末端点的轨迹规划。为了验证正逆运动学模型的正确性,直观地观察机械臂各部分运动情况,采用Pro-E建立了机械臂的三维实体模型。将角度变量值导入模型,开发了机械臂运动仿真平台。仿真结果与理论计算一致,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真,为机械臂在矿山领域的实际应用提供了理论参考。     

面向打磨机械臂的模糊自适应阻抗控制算法

为解决打磨机械臂在加工过程中轨迹移动和末端接触力的控制问题,讨论了一种自适应阻抗算法,能够实现力和位置的柔顺控制,并保证系统的运动稳定。同时引入模糊控制理论,对阻抗参数进行实时调整。以简化模型二自由度机械臂为例进行仿真实验。仿真结果表明,模糊自适应阻抗算法能够较为准确地控制机械臂末端的接触力,降低系统的超调,改善实时性,可以提高打磨机械臂的工作效率,在一定程度上满足打磨的精度要求。     

基于关节速度的液压比例驱动工程机械臂位姿控制

为了解决液压驱动工程机械臂在实际工程作业中加装位置传感器会使得系统复杂,从而可靠性降低,以及在关节处位置闭环伺服控制会导致液压系统效率降低的问题,提出在比例液压油缸驱动的机械臂中用位姿闭环而非关节位置闭环构成机器人控制系统.使用惯性导航、激光雷达、视觉等获得机械臂末端姿态,通过机器人运动学逆解得到当前关节值,与目标关节...     

柔性宏刚性微空间机器人末端连续轨迹跟踪控制研究

对一类柔性宏刚性微结构的空间机器人系统进行了运动学和动力学建模,介绍了采用微机械臂快速精确运动来补偿宏机械臂由于弹性形变和振动产生的末端误差的设计方案,并对此进行了简化。在此基础上设计了两种控制方案。一种是对宏机械臂和微机械臂都采用PD(比例微分)反馈控制,另一种是宏机械臂采用PD控制而微机械臂采用滑模变结构控制。最后进行了仿真试验,比较了两种控制方案的不同控制效果,并得出补偿算法是有效的,且滑模变结构控制在该试验中优于PD控制的结论。     

圆柱内壁件下压装配机械手结构实现及弹簧参数优选

根据特定产品生产工艺要求,设计了一种用于圆柱内壁件作业的内撑式抓取与下压装配机械手。该机械手在手指系统与筒状手掌之间采用弹性连接。在高速作业过程中,这类弹性连接形成手指系统的残留振动。在对机械手结构设计思想与结构介绍的基础上,对机械手系统采用Adams运动仿真,分析了弹簧系统参数对手指系统的残留振动的影响,并对影响机械手振动特性的关键参数——连接弹簧的参数进行了优化选择。实际机械手的运行结果表明,该机械手结构与弹性参数的选择可以很好地满足特定对象的作业要求。