滤清器壳体专用弧焊机器人轨迹规划研究

以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析,通过程序编译得出了机器人各个关节的运动时间曲线和末端轨迹曲线,由关节位移变化曲线可以得出轨迹规划的正确性,从而验证了机器人结构的合理性。轨迹规划属于底层规划的内容,通过对轨迹规划的研究,可以为机器人的智能反馈控制奠定良好的理论基础。     

双自由度并联机器人的轨迹控制研究

针对双自由度并联机器人的轨迹控制,提出了双自由度并联机器人运动学的控制方法.运用几何解析法对双自由度并联机器人的正逆运动学进行了分析,同时搭建了其实验控制系统平台,最后完成了该并联机器人的圆弧轨迹控制实验.实验结果显示该控制方法具有较高的控制精度.     

六自由度点焊机器人运动学仿真

针对ABB的IRB-1400型六自由度点焊机器人,基于D-H方法建立其运动学方程,分析正问题,并通过拟定机器人点焊过程中的两个点推算运动学逆解.利用CATIA软件建立机器人几何模型,采用ADAMS仿真软件,对其运动学进行仿真分析.验证了几何模型,数学模型以及逆解的正确性,并得到机器人点焊过程中的空间轨迹.为对机器人进一步的动力学分析以及PTP轨迹控制奠定了基础.     

工业机器人的运动学分析与仿真

为了更加精准地控制工业机器人,使其能按照预定轨迹完成规定任务,以典型的六自由度串联机器人为研究对象,对其运动学进行分析和研究.基于改进D-H参数法建立各连杆固连坐标系,确定D-H参数;推导出机器人的运动学方程,建立数学模型,并用代数法进行逆运动学分析计算,求解出各个关节角度;利用Matlab中Robotics Toolbox工具箱进行正逆运动学仿真分析,并验证建立模型的正确性.结果表明,该六自由度机器人运动学分析正确,为之后研究机器人的运动控制奠定了基础.     

一种三平移并联机器人的仿真研究

基于螺旋理论,分析3-RCR并联机器人的机构构型,得到该并联机器人的自由度。用三维建模软件ProE对该并联机器人进行建模,将机构模型导入到Adams中,基于Adams的虚拟仿真技术,验证机构的自由度,当该并联机器人动平台输出分别为圆轨迹和正方形轨迹时,对其进行运动学的仿真分析,分别得到驱动杆Part4、Part6、Part8的角速度、角加速度的变化规律,为3-RCR并联机器人后续的应用和研究提供了重要的参考。     

工业机器人智能运动学模型

针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获取实验数据。在此基础上,设计了一个三层神经网络,输入所采集到的数据进行训练,构建了机器人运动正反解神经网络模型。文章最后对所构建的模型进行验证,验证结果表明,由运动学模型所得到的预测值与实际的测量值误差小,模型具有较高的准确度。     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

多关节连续体机器人的运动分析与遥操作技术

设计了一种多关节线驱动连续体机器人,该机器人共有4个弯曲自由度和1个进给自由度。建立了该连续体机器人的运动学模型,利用MATLAB对其工作空间进行了分析。针对Geomagic Touch设计了三种主从映射算法,实现了连续体机器人的主从异构遥操作控制。通过实验验证了主从控制算法的正确性,展示了连续体机器人良好的弯曲能力,表明该连续体机器人具有一定的控制精度和良好的跟随能力。     

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人.首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析.仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础.目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中.     

2P3R型加工中心上下料机器人运动学分析及仿真

针对加工中心上下料工作需要,自主创新设计了2P3R型机器人。为分析机器人机构运动的可行性,对该机器人进行了运动学分析。用D-H法、齐次变换矩阵,建立了机器人正逆运动学方程,通过计算验证了正运动学方程的正确性;用UGNX软件建立了机器人的三维模型并导入到ADAMS软件中,对机器人上下料作业进行了运动学仿真分析,得到机器人末端夹手的上下料轨迹、位移及速度曲线。研究结果验证了机器人运动的可行性,为机器人的设计、空间轨迹规划及控制提供理论依据。     

基于足端轨迹的仿生四足机器人运动学分析与步态规划

设计了一种电驱动四足仿生机器人,构造了具有主被动自由度、基于电动缸驱动的机器人腿部关节结构。对机器人进行运动学建模,并借助其运动学模型进行机器人正逆运动学计算,求解出了机器人腿部各个关节的转角函数。针对四足机器人的行走特点,提出一种四足机器人步态规划方法。经过对机构几何关系的分析计算,得到腿部各个关节电动缸位移量驱动函数。仿真实验结果表明,四足机器人在该种算法下可实现连续平稳的行走,初步验证了所提轨迹规划方法、步态及机构设计的合理性和有效性。     

六自由度机器人设计分析与实现

对六自由度机器人进行运动学分析,用D-H方法获得了运动学正解、运动学逆解,为运动学轨迹规划打下基础。根据逆解和运动过程的要求,对六自由度机器人进行轨迹规划。将MATLAB软件中轨迹规划的结果在ADAMS软件中进行虚拟仿真,得到的实验数据为机器人运动过程的研究和结构优化提供理论依据。     

工业码垛机器人运动学与轨迹插值算法研究

针对码垛机器人运动控制和实际应用问题,对码垛机器人运动学与轨迹插值进行了深入的研究。首先利用码垛机器人平行四边形结构特点,建立了连杆相互之间的坐标系,进行了正运动学描述。其次利用了位姿分离法简化了运动学方程,同时使用牛顿迭代法解决了运动学反解的问题。再次,对四自由度码垛机器人进行了数据采集分析,验证了牛顿迭代法解决运动学的正确性。最后,讨论了散乱节点插值算法在机器人轨迹规划中的应用,利用该算法对机器人路径轨迹进行插值以使得机器人运动轨迹更为平滑。实验结果表明,牛顿迭代运动学算法和散乱点插值算法具有很好的鲁棒性,对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。     

神光-Ⅲ精密光学模块侧装机械手运动学分析

为顺利将激光聚变试验所需的光学模块安装至主机试验装置中,设计了一种八自由度侧装机器人。通过D-H法建立机器人各杆件的参考坐标系并获得D-H参数,推导出该侧装机器人运动学正解。提出采用关节变量虚化法构建出一个虚拟六自由度机器人,并利用解析法求解虚拟六自由度机器人运动学逆解。基于关节占用空间最小的原则,结合麦夸特算法利用1stOpt软件对关节3和关节4的位置进行求解,进而求解八自由度侧装机器人运动学逆解,并通过实例验证逆解算法的正确性。对运动学分析求解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现八自由度侧装机器人的轨迹规划及实时控制等提供理论参考。     

7自由度串联机器人运动学分析

以北京某大学自行研制的7自由度串联机器人为研究对象,对其运动学正解和逆解进行分析和研究。应用旋量方法推导出该机器人的运动学正解求解方程。在运动学正解求解方程基础上,采用位姿分离方法,将7自由度串联机器人的运动学逆解问题分解为位置逆解和姿态逆解两部分,并结合几何法和最短行程原则优化计算位置逆解和姿态逆解,继而完成了该机器人的运动学逆解求解。仿真结果验证了该7自由度串联机器人运动学逆解求解方法的正确性,且证明了该方法具有运算量小和精度高等特点。     

一种外骨骼助行机器人的静稳定行走步态规划

设计了一种8自由度的外骨骼助行机器人,使其能在矢状面内完成行走运动,并通过足底重心转移模块使机器人在行走时重心能够在冠状面内左右转移。并对其进行了运动学建模,求解出关节角度和重心轨迹的关系。基于重心投影法理论,基于重心轨迹对下肢外骨骼助行机器人进行步态规划,使其实现静稳定行走。运用MATLAB求解出关节轨迹并进行稳定裕度地仿真验证,使得机器人能实现静稳定行走。     

6自由度解耦机器人运动学逆解优化的研究

针对6自由度解耦机器人的多解问题,分析了机器人的正、逆运动学解,提出了基于最短行程原则的运动学逆解优化方法,确保机器人系统取得合适的逆解。该方法利用6自由度解耦机器人位置与姿态解耦的特性分别给出相应的目标函数,为提高逆解优化的效率,两个目标函数采取主从式的结构。这种优化方法基于关节变量的加权均值,计算简洁又体现了最短行程的原则。最后以PUMA560机器人为例验证该方法是有效的。     

三自由度解耦并联机器人设计与轨迹规划

由于传统的并联机器人具有高耦合性和难以控制的缺点,所以要研究并联机构的解耦性,而只有结构解耦才是真正的运动解耦,研究了一种三移动自由度解耦并联机器人。首先根据平移运动解耦构型方法设计三移动自由度并联解耦机构,用Pro/E建立三维建模,并进行机构分析,验证解耦特性;然后将三维模型导入Adams中,并简化动力学模型,建立并联机构的虚拟样机;最后采用5次多项式插值函数对机构进行轨迹规划和运动学仿真。结果表明,设计的并联机构是解耦的,轨迹规划方案合理,机构运动学性能良好,对轻型产品的高速搬运有很高的应用价值。     

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。     

2自由度手臂康复机器人运动学及动力学分析

针对上肢康复训练需求,设计一种采用二连杆串联结构的2自由度手臂康复机器人。基于D-H法对机器人的正、逆运动学进行理论分析,采用Matlab/Simulink和SimMechanics工具箱分别搭建机器人的正逆运动学理论模型与机构模型进行仿真对比,分析结果验证了机器人运动学建模的正确性。结合人体工程学相关标准和手臂关节运动范围要求,建立机器人与手臂机构的联合仿真模型,确定机器人的工作空间;并完成机器人进行画圆训练的轨迹规划,为机器人运动控制奠定了基础。基于联立约束法建立机器人的动力学模型,确定了机器人各关节驱动力矩大小,为驱动电机选取和控制器参数选择提供了依据。