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。     

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。     

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。     

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。     

铣削机器人去除锻件裂纹的轨迹规划研究

针对铣削机器人去除锻件裂纹的问题,进行了相关轨迹规划插补算法的研究。首先,将离散的裂纹轨迹型值点用三次B样条曲线插值,拟合的曲线就是机器人末端执行器的运动路径。其次,提出了梯形速度控制算法,将裂纹路径按照速度敏感点进行分段,确定出每段曲线的加速段、匀速段、减速段的进给速度,进而利用泰勒展开式确定出每个采样周期的插补参数;同时,用三次B样条曲线插补形成各坐标轴的运动增量。最后,建立机器人运动学模型,将笛卡尔空间的插补数据映射到机器人关节空间,在分析机器人各关节位移、速度、加速度的基础上证明了这种插补算法在实际应用中的可行性。     

基于ADPSO算法的焊接机械手运动轨迹规划方法

为解决因焊接机械手运动轨迹特征难提取、非线性特性强,导致运动轨迹规划误差大的问题,提出一种基于ADPSO自适应粒子群优化的轨迹规划方法。分析了关节角度、加速度及位姿间的线性关系,采用三次多项式曲线求解焊接机械手关节在不同坐标方向上首端、末端、初始点及结束点的向量值,将向量参数作为方程的输入,求得关节转角。根据机械手每个位置的最大和最小关节转角,建立轨迹目标函数,约束机械手可达到的最大加速度、最短和最长位移及角速度。采用ADPSO法将目标值看作种群粒子,建立全局目标搜索函数,对运动目标定位搜索,完成轨迹规划。试验结果表明,所提方法的轨迹规划精准度较高,与理想轨迹较吻合,针对关节角度和关节速度的规划效果均佳。     

基于改进DE算法的工业机器人时间最优轨迹规划

为提高工业机器人的工作效率,提出一种进行时间最优轨迹规划的新算法。通过对已知任务轨迹的关键点进行运动学反解,求解与之对应的关节空间位置序列,并采用5次非均匀有理B样条曲线构造关节运动曲线,能够保证机器人各关节位置的准确性,实现各关节运动的速度、加速度以及二次加速度的连续性。通过改进差分进化(Differential Evolution简称DE)算法,充分利用不可行解的信息,加强对边界的搜索,增强了算法的全局搜索能力。与遗传算法以及差分进化算法进行比较,利用该算法进行轨迹规划,结果显示该算法的搜索速度更快,所得的数值结果更小。     

一种机械臂时间-冲击轨迹的快速求解优化方法

针对NSGA-II算法优化机械臂轨迹耗费计算时间的问题,提出一种时间-冲击轨迹规划优化方法。采用均匀五次B样条函数在关节空间内构造插值曲线,在运动学约束的条件下,利用牛顿法对目标函数进行迭代求解。仿真结果表明:结合牛顿法与埃特金加速法对五次B样条函数插值轨迹规划的时间和冲击进行优化求解,寻优时间短,保证在运动学约束下产生较小的冲击以及缩短机械臂的运动时间,使得机械臂的运动控制性能得到提高。     

基于三次B样条的六自由度液压机械臂轨迹规划北大核心

六自由度液压机械臂具有更高的负重比,但由于液压关节存在响应时滞,易导致机械臂末端执行器行进轨迹出现偏离。为此,提出一种基于三次B样条函数的轨迹纠偏算法。利用改进的D-H参数法标定液压机械臂关节的空间位姿坐标,构造三次B样条函数。根据B样条曲线中当前节点向量的分布,确定相关的示教点与控制点,得到节点向量随时间变化的序列值;对分割后的B样条进行插值处理,可有效纠正液压机械臂的轨迹偏离现象。结果表明:所提出的纠偏算法能够从3个轴向控制移动轨迹出现的局部偏差,使液压关节的力矩误差、角速度误差和加速度误差被控制在较低的范围内。     

6自由度工业机器人运动轨迹优化方法研究

针对工业机器人利用5次多项式规划出的轨迹连续但不光滑,导致其工作中产生机械冲击和振动的问题,提出一种5次多项式融合均匀5次B样条的轨迹规划方法。以埃夫特ER3A-C60型工业机器人为研究对象,基于标准D-H参数法建立其数学模型,利用Matlab Robotics Toolbox进行正逆运动学求解并验证了建立模型的正确性。在避开障碍物的前提下,分别在5次多项式的基础上融合均匀3次B样条和均匀5次B样条对机器人轨迹进行规划仿真,得出5次多项式融合均匀5次B样条规划后得到的关节角度、角速度、角加速度关于时间的变化曲线更为光滑,最终融合均匀5次B样条进行轨迹规划,并绘制出末端轨迹图,有效减少了各关节在工作中产生的机械冲击和振动,保证了运行的平稳性。     

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GA算法的柔性抛光工业机器人最优轨迹规划

为使柔性抛光工业机器人的作业时间达到最优,文章在自行研制的柔性抛光工业机器人第一代样机的基础上,提出一种新的最优轨迹规划方法。从手表的表壳表耳部分的复杂曲面中提取出一组机械臂工作位置点,通过逆运动学求解出与其对应的关节位置序列,采用5次B样条曲线拟合方法得到各关节的角度轨迹曲线。将机械臂的运动学约束转化为5次B样条轨迹曲线的控制顶点约束,采用GA算法求解出最优的时间节点,进而规划出满足非线性运动学约束的时间最优连续轨迹曲线。仿真结果表明,提出的轨迹规划方法为柔性抛光工业机器人提供了理想的轨迹曲线,使柔性抛光工业机器人的作业时间达到最优。     

基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划北大核心

为提高机器人能量利用率,提出一种基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划方法。为使机器人各关节速度、加速度、加加速度有界连续,采用7次B样条曲线构造关节空间轨迹。将运动学参数与动力学参数相结合计算机器人工作总能耗。在麻雀搜索算法基础上,用精英反向学习、非支配排序以及高斯-柯西变异策略对其进行改进求解出最优能耗所对应的时间序列,进而规划出能耗最优连续运动轨迹。仿真结果表明,所提轨迹规划方法不仅能实现轨迹的连续平滑,而且能有效降低能量消耗,节约生产成本。     

一种并联机器人轨迹规划算法研究

针对并联机器人工作空间微小线段间拐角处产生的冲击与振动问题,提出一种基于笛卡尔空间与关节空间相结合的机器人联合空间轨迹规划方法。在笛卡尔空间中采用三次非均匀有理B样条曲线对机器人末端执行器复杂的加工轨迹进行插补。为解决笛卡尔空间微小线段间拐角处的切向不连续导致轨迹突变的问题,基于并联机器人逆运动学模型,将笛卡尔空间轨迹规划算法所得插补点映射到关节空间,采取五次均匀B样条曲线进行第二次轨迹插补,平滑并联机器人运动过程中加速度及加加速度突变曲线。并在动力学层面验证所提算法的有效性。仿真结果表明：联合空间轨迹规划策略能使机器人末端执行器较好地改善连续高阶曲率导数的轨迹平滑问题,提高末端跟踪精度。实验结果表明：末端跟踪误差值最大减少21.12%,力矩最大值减少11.65%。     

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。     

5R关节型机械手运动学性能分析及其仿真的研究

根据生产线的实际要求,对5R机械手运动学性能进行探究,并通过solidworks建立模型并用adams进行仿真,在不同轨迹下得出机械手的运动学特性,然后对比分析数据,为关节机械手以后的运动学分析提供理论依据。     

六自由度机器人运动学仿真及轨迹规划

为减小机器人运动过程中的振动和冲击,延长机器人使用寿命,提高轨迹规划的精度,以六自由度工业机器人为研究对象,针对采用五次多项式样条规划的轨迹因加加速度有突变而导致的轨迹精度不高的问题,采用五次和七次非均匀B样条对机器人轨迹进行规划。机器人的运动学建模和轨迹规划的仿真通过MATLAB平台实现。仿真结果表明,采用五次和七次非均匀B样条规划的运动轨迹速度、加速度光滑,加加速度连续没有突变,机器人轨迹精度较好,运动性能优于五次多项式样条。     

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。     

火车煤采样机双动采样的运动分析与仿真

为了解决火车煤采样机和火车同时运动（即双动）的情况下如何完成全断面采样的问题,采用D H法建立了采样机的空间坐标系,进行了运动学分析,得出了其运动学方程;提出了一种利用Matlab解非线性方程组法求解逆运动学问题的方法,并通过仿真得到了采样机的运动轨迹、各液压缸位移、马达角位移曲线以及液压缸速度和马达角速度曲线,为利用控制器控制采样机按照预定轨迹采样提供了必要的数据。该方法可以广泛应用于多自由度关节型机械手的智能运动控制,具有较大的推广价值。