四自由度模块化移动机械臂建模与运动学分析

为了对模块化移动机械臂的模块化组成和控制系统建模,对受非完整约束的差分驱动的移动平台运动学模型进行了分析。并在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法描述了四自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变量的正运动学模型。运用矩阵逆乘的解析法,进一步得到了机械臂逆运动学的完整解析解。最后,在实验室平台MT-ARM上做了仿真与实验验证,结果证明了正运动学模型及运动学逆解的正确性。     

基于激光测距的微型机械臂关节控制模型

为了更加深入探究并提升机械臂关节控制效果,提出一种基于激光测距的微型机械臂关节控制模型,通过激光测距技术对微型机械臂周边环境进行感知,同时进行数据点扫描,将全部数据点集进行直线分割以及拟合等相关操作,获取二维环境地图。在上述基础上,通过坐标变换矩阵获取微型机械臂的正运动学模型,利用正运动学模型得到机械臂逆运动学模型。将获取的动力学模型转换为仿射非线性系统的形式,利用输入输出反馈线性化方法选取合适的状态变换和反馈变换,通过滑膜控制方法构建微型机械臂关节控制模型,采用模型进行关节控制。仿真实验结果表明,所提模型可以获取理想的微型机械臂关节控制结果。     

改进人工势场法的机械臂避障路径规划研究

文章针对人工势场法可能会进入局部极小这一缺陷,通过添加虚拟目标点来改进人工势场法。该方法可以让机械臂逃离局部极小点,实现机械臂的避障路径规划。文章使用DH模型对机械臂进行正逆运动学分析,使用椭球包围盒进行机械臂碰撞检测,通过建立目标点,机械臂的引力场和障碍物对机械臂的斥力场,再搜索势函数的下降方向,实现机械臂的路径规划。最后仿真结果验证,使用虚拟目标点的人工势场法可以快速有效地进行避障规划路径。     

机器人灵巧手的运动学分析及仿真

为了实现对灵巧手各关节的实时控制,提高灵巧手工作的"灵巧度",本文以英国Shadow公司的Shadow仿人灵巧手为研究对象,研究了Shadow灵巧手机械结构特点,运用D-H坐标法,建立了灵巧手的运动学模型,推导出灵巧手的单指正、逆运动学方程,求解出正、逆解析解及相关参数,并且运用Matlab软件对结果进行了验证和仿真,为进一步研究灵巧手动力学问题提供理论依据。     

五自由度仿人灵巧手运动学研究

为了深入掌握灵巧手运动过程,需要对灵巧手各关节的位移、速度、加速度、静力进行研究,得到运动学相关的理论数据。在分析了Shadow仿人灵巧手的机械结构特点的基础上,运用D-H坐标法,建立Shadow仿人灵巧手的运动学模型,推导出运动学正、逆方程,求解出正、逆解析解和雅可比矩阵,分析了灵巧手的微分运动学,求解出雅克比矩阵,并且得到了静力学相关参数,为下一步的理论研究和仿真实验提供数据参考。     

基于3DS Max 与OpenGL的机械臂仿真与控制

阐述了在以Vc＋＋6．0为平台的基础上，利用3DSMax与OpenGL对机械臂进行可视化三维仿真的一种方法。为满足蒸汽发生器六轴机械臂检修控制系统的要求，建立一个多功能的实验仿真平台。一方面从正解、反解两个方面对机械臂进行了运动学分析，从而实现了机械臂的各轴在多种控制下的运动；另一方面将OpenGL与3DSMax相结合建立系统模型，给出机械臂在空间运动与抓顶的三维动画实现过程。实验结果证明仿真平台在实际工程中具有一定价值。     

新型混联输送机构的机电耦合动力学模型研究

针对一种新型混联式汽车电泳涂装输送机构,基于机构结构特点,采用解析法对其进行运动学逆解分析,在此基础上,采用Lagrange方法首先建立机构的笛卡尔空间动力学模型。然后,利用矢量控制技术,建立交流永磁同步伺服电机的动力学模型。根据力矩匹配的原则,联立机构和交流伺服电机的动力学模型,得到整个系统的机电耦合动力学模型。最后利用MATLAB软件对所建立动力学模型进行仿真分析,并同时利用ADAMS建模进行对比验证得到主动关节驱动力和驱动力矩变化曲线,验证了所建立动力学模型的可靠性及考虑机电耦合的必要性,为进一步实现该电泳涂装输送机构的高性能控制及实际工程应用奠定了基础。     

Motoman机器人的运动学建模及基于BP网络的IKP研究

建立了Motoman六自由度机器人运动学模型，在该模型的基础上提出了两种解决机器人逆解问题的方法。第一种方法是利用机器人自由度分布的特点推导出一种新的解析解，该法推导过程和解的表达式都非常简单．易于遥操作机器人的仿真和控制。第二种方法利用6个相同结构的BP网络和正解模型直接实现从工作空间到关节空间的非线性映射，避免了解析法中的多解问题，计算结果表明，该法计算精度较高且计算速度快。本文方法可以直接运用到具有相同自由度分布的机器人上。     

4-DOF多功能机器人运动控制算法的研究

随着机器人技术的不断发展,机器人在现在社会发展中发挥着越来越重要的作用。文中对实验室研发的多功能4-DOF机器人的运动控制相关问题进行研究。首先对4-DOF机器人的机构整体设计并PROE三维建模,然后通过基于D-H法建立机械臂坐标系,对4-DOF机器人进行运动学正逆解分析,在逆解计算中,提出了当两轴平行两轴耦合的计算方法,即将两轴关节角视为整体计算,再利用代数方法依次得出单个关节角。同时针对机械臂的连续轨迹运动给出轨迹规划的方法,为设计机械臂控制器的实现和机械臂的运动控制提供了依据。     

一种新型十字结构机械臂设计

针对目前在高校领域用于学生使用的机械臂大多控制精度低且运动学逆解复杂，而精度高的机械臂往往结构复杂，难以小型化的现状。本文设计的是一种控制精度高、结构新颖实用且控制算法简单的小型化机械臂。本机械臂由旋转基座、动力装置、横臂、纵臂、机器视觉装置、执行末端、直线轴承、四向滑台机构及固定机构组成。在本装置中，操作人员可通过程序控制或遥控方式灵活调节机械臂动作。实验结果表明，本装置可调整旋转角度为360°，水平方向行程为210mm，垂直方向行程为215mm，也可以根据实际情况更换光轴增加行程。该机械臂简单可靠，轻量化，精度高，可满足大部分使用需求。     

装配机器人的运动学分析与仿真

文中对装配机器人进行运动学分析,并采用D-H方法获得了运动学正解、运动学逆解,为机器人运动学轨迹规划打下基础。使用MATLAB获得工作空间,利用逆解并根据运动过程的要求,对装配机器人进行了轨迹规划。将MATLAB中规划轨迹的结果在ADAMS中进行了虚拟仿真,获得的实验数据为装配机器人运动过程的研究和结构优化提供理论依据。     

基于SimMechanics的三平移并联解耦机器人控制系统仿真

在针对一种全转动副三平移并联解耦机器人进行了研究,在运动学正解和逆解分析的基础上讨论了其运动学特性,并应用SimMechanics仿真平台对并联机器人的控制策略进行了研究。该机构由三个相同形式的支链构成,连杆与连杆之间,连杆与基座之间均为转动副连接,动平台只做三个方向的平移运动。通过对建立的Matlab/SimMechanics并联机器人模型进行仿真,验证了机构运动学分析的正确性。最后设计了PID控制器,实现了对动平台轨迹的控制。研究结果表明,此建模方法和控制方案是可行的,为并联机构的建模、控制提供了借鉴和参考。     

5-DOF并串联机器人运动学分析及仿真

并联机器人强度刚度较高,但是工作空间较小;串联机器人工作空间较大,但强度刚度较小。混联机构因兼顾了并联和串联机构的优点而具有更加广泛的应用前景。文中介绍了一种新型五自由度并串联机器人来实现复杂曲面的加工。应用螺旋理论对其运动性质进行分析并计算了自由度。通过数值法推导了机器人的正解,运用解析法推导了机器人的反解。用SolidWorks构建了机器人的三维模型并导入到ADAMS中对其进行运动学仿真。仿真结果显示,该机器人能够实现复杂曲面的加工,可以为工业生产提供帮助。     

Trajectory tracking controller of the hybrid robot for milling

The paper presents a model predictive trajectory tracking controller for a five degree of freedom hybrid robot for milling. The construction of the manipulator is introduced, forward and inverse kinematics problems are solved in a closed analytical form, a simplified dynamic model, suitable for control synthesis is described. Control law of the computed torque type is proposed with modifications that improve the performance of trajectory tracking. The control algorithm is tested in experiments conducted on a robot material prototype without actual milling. The presented results are very good for the parallel part of the robot, but require improvement for the serial part. Finally, the conclusions and indications towards future investigations are presented.     

基于MATLAB的机器人正运动学分析与仿真

鉴于机器人技术的迅猛发展,不同用途的机器人活跃在各个领域.研究机器人,运动学分析是关键,包括运动学方程的正解和逆解.本文应用坐标系变换对机器人进行建模分析,计算出机器人运动方程的正解求解公式,得到了关节末端坐标与各个关节角之间的对应关系.并应用Matlab—Simulink下的SimMechanics仿真模块进行机器人的运动学三维仿真,验证仿真模型,为今后机器人运动学方面的研究提供一个直观有效的环境.     

虚拟人跑步运动的仿真

在计算机仿真中，跑步等运动的仿真是一个基本问题。本文首先简要介绍了通过求解雅可比矩阵解决逆运动学问题的方法。然后对人体的跑步模型进行了分析。最后应用逆运动学和动力学相结合的方法，以骨架模型和表面模型实现了逼真的虚拟人跑步运动。试验结果说明所用方法的可行性。     

基于D-H坐标系法的机器人运动学研究

在机器人运动学研究中,普遍用D-H坐标系法作为分析方法。虽然D-H坐标系法在机器人运动学中应用广泛,但其本身缺少误差补偿。文中通过D-H正运动学法构建了机械运动学模型,并在此基础上提出了一种误差分析方法。该方法通过分析坐标系参数偏差的方式计算偏差量并纠正原模拟结果。通过matlab仿真,所得结果对比表明,D-H正运动学法能较好地描述机械结构的运动趋势,加入参数误差补偿后,能得到更准确的结果。     

A Mixed Real-time Algorithm for the Forward Kinematics of Stewart Parallel Manipulator

Aimed at the real-time forward kinematics solving problem of Stewart parallel manipulator in the control course, a mixed algorithm combining immune evolutionary algorithm and numerical iterative scheme is proposed. Firstly taking advantage of simpleness of inverse kinematics, the forward kinematics is transformed to an optimal problem. Immune evolutionary algorithm is employed to find approximate solution of this optimal problem in manipulator＇s workspace. Then using above solution as iterative initialization, a speedy numerical iterative scheme is proposed to get more precise solution. In the manipulator running course, the iteration initialization can be selected as the last period position and orientation. Because the initialization is closed to correct solution, solving precision is high and speed is rapid enough to satisfy real-time requirement. This mixed forward kinematics algorithm is applied to real Stewart parallel manipulator in the real-time control course. The examination result shows that the algorithm is very efficient and practical.