9DOF全方位移动机械臂运动学及其控制系统研究

为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂的优化逆解,提出了一种将关节局部优化法、解析法和遗传信赖域优化搜索算法相结合的冗余机器人运动学求逆方法.该方法首先利用关节等效法和局部优化法将优化算法需要求解的运动关节变量减少,然后使用解析法把机械臂的剩余关节变量用移动平台的运动参变量表示,引入关节最佳柔顺性准则构造只包含移动车运...     

基于刚柔耦合的液压挖掘机机械臂非线性动力学研究

为准确描述液压挖掘机机械臂动动力学模型,根据柔性多体动力学理论,采用模态函数描述臂架的弹性变形,利用LAGRANGE定理和虚功原理建立挖掘机臂架系统刚柔耦合的非线性动力学方程。对已建立的动力学方程利用MATLAB进行数值求解, 运用仿真软件ADAMS及NASTRAN建立液压挖掘机机械臂刚柔耦合模型并进行仿真分析,通过对比二者结果表明动力学方程建模方法的正确性。运用数值求解的方法进行模态计算和动力学响应分析,求解相关几何参数的一阶固有频率灵敏度,分析了影响机械臂动力学特性的主要模态参数,为进一步研究其结构优化及运动精度控制提供依据。     

基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。     

基于P-Rob六自由度机械臂运动学建模与仿真

目的为实现后续机械臂控制算法研究,检验机械臂运动学模型构建的正确性,基于PersonalRobotics,对六自由度机械臂进行运动学模型构建和轨迹仿真。方法通过标准D-H法建立运动学模型,实现机械臂的正、逆运动学方程求解,根据机械臂的结构特性,对传统逆向运动学求解的解析法进行改进。结果使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,改进的逆向运动学求解算法降低了传统求解算法的复杂度。使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,并通过Matlab对改进的逆行运动学求解方法进行了验证,结果表明,改进的逆向运动学求解速度是传统逆向运动学求解速度的一半。结论根据六自由度机械臂的运动学研究,对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。在实际的P-Rob机械臂上进行了仿真数据的测试,再次验证了运动学模型建立的准确性,仿真数据可应用于实际的机械臂控制中。实验现象表明针对此机械结构的机械臂,使用改进解析法求解逆解的方法计算简单、误差小、可行性强。     

CMAC在三关节机械臂逆运动学求解中的应用研究

传统的方法用于解决机械臂逆运动学问题不仅计算量大,而且还有不唯一解问题,很难用于机械臂的实时控制.系统地研究了CMAC神经网络在三关节机械臂逆运动学求解中的应用.简单介绍了CMAC网络,形象描述了三关节机械臂在二维平面的运动;接着,详细解释提出的三关节机械臂逆运动学问题解决方案,并且分析了基于2个CMAC网络的正、逆模型;最后,通过仿真得到验证：在求解逆运动学方面,CMAC网络学习算法比较简单,收敛速度快,且不存在局部极小问题.     

推料四杆机构参数优化与运动精度分析研究

目的 对于四杆机构在包装推料应用中,其运动轨迹与理论要求差别较大,不能很好地满足高精度包装产品需求的问题,拟采用改进蚁群算法来优化四杆机构几何参数。方法 引入二维坐标系建立四杆机构几何参数,通过数学关系式推导运动轨迹点的坐标方程式。分析四杆机构几何参数变量,构造多目标优化误差函数,添加四杆机构运动约束条件。引用改进蚁群算法对四杆机构几何参数进行多目标优化,采用数学软件Matlab对优化结果进行误差仿真验证。结果 仿真结果表明,四杆机构参数优化后,横向和纵向的平均误差、均方根误差降低,横向的平均误差和均方根误差分别降低了55.9%和59.1%,纵向的平均误差和均方根误差分别降低了56.7%和53.5%。结论 采用改进蚁群算法优化四杆机构几何参数,提高了四杆机构在包装中的定位精度。     

离散变量结构优化设计的拟满应力遗传算法

以力学准则法为基础,提出了一种求解离散变量结构优化设计的拟满应力方法;这种方法能直接求解具有应力约束和几何约束的离散变量结构优化设计问题。通过在遗传算法中定义拟满应力算子,建立了一种离散变量结构优化设计的混合遗传算法拟满应力遗传算法。算例表明:这种混合遗传算法对于离散变量结构优化设计问题具有较高的计算效率。     

一种3R机械臂最短路径规划方法

为求解机械臂最短路径问题,导出了机械臂末端路径长度的表示式,并将最短路径问题归结为一个泛函极值问题。为简化求解过程,将泛函极值问题转化成另一个同解的泛函极值问题,并利用变分法求出了表示后一问题解的微分方程组。利用上三角矩阵逆矩阵的表示式,将该微分方程组转化成了标准状态方程组,与微分几何方法相比,避免了逆矩阵计算,使转化过程更加简单。利用Matlab进行仿真,求出了3R机械臂最短路径所对应的三个关节角度的位移函数。     

遗传算法与惩罚函数法在机械优化设计中的应用

提出了应用于机械优化设计的"遗传算法+惩罚函数法"的通用算法.它非常适合求解复杂的非线性约束优化问题.本通用算法既克服了传统优化方法的缺点,得到了一个较为理想的全域最优解;同时也改善了遗传算法的局限性.     

自适应网格方法在Stokes问题形状最优控制中的应用

为了求解流体力学中的形状最优控制问题,本文提出了一种与最优化准则方法相耦合的自适应网格方法.优化的目标是使得流体流动的能量耗散达到最小,状态方程是Stokes问题.本算法可以在减少计算量的情况下,保证流体的界面达到较高的分辨率.最优化算法采用的是非常稳定的经典最优化准则方法,自适应网格的指示函数是通过材料分布的信息得到的.虽然本文只是考虑了Stokes问题,但所得算法可以用来解决很广泛的一类流体动力学中的形状或拓扑最优化问题.