一种新的机械手逆运动学求解法

本绫几何法和解析法的优点,提出了一种新的机械手逆运动学求解法。这种方法先应用几何法的直观性,确定各角和机械手末端姿态角的关系,再运用解析法求出各关节角,大大减少了逆矩阵相乘的次数,适合机器人的实时在线控制。     

水平多关节机械手运动学分析与仿真

为了研究水平多关节喷涂机械手的运动轨迹规划及控制问题,利用常规的D-H参数法推导出机械手的运动学方程,求解并分析了机械手的正、逆运动学问题.最后,利用MATLAB工具建立机械手仿真模型,针对具体的喷涂对象选取空间特征点,基于空间特征点并结合逆运动学分析结果,完成机械手喷涂作业的轨迹规划与运动仿真.研究结果表明了机械手结构及参数设定的合理性,并验证了其运动学正、逆解的正确性,为后续的机械手控制的研究开发奠定了重要基础.     

基于平面并联机械手的MEMS器件封装系统

针对微机电系统(MEMS)高精度,高速度和高灵活性的要求,开发了一种具有平面并联结构的机械手代替常用的X-Y平动平台,并引入机器视觉提高系统的灵活性.利用扩展卡尔曼滤波算法估计机械手各关节的初始角位置,从而间接地保证机械手在工作空间内的绝对定位精度.针对任何微机电系统器件,该封装系统本身还被用作测量手段,建立器件的几何模型,为封装离线编程奠定了基础,实现了系统的灵活性和封装效率之间较理想的平衡.     

六自由度仿人手型机械手臂的位置逆算法

本文利用空间几何与矩阵变换结合的方法,解决仿人手型机械手臂的位置逆算法,推导出求解各关节角的解析公式。该算法计算量小,算法稳定、精确,可以满足实时,连续轨迹控制的要求。     

ABB-IRB120运动学分析及轨迹规划研究

基于刚体运动齐次变换理论，应用Craig的改进D-H参数法对ABB-IRB120进行了正逆运动学建模，然后利用MATLAB Toolbox构建了三维数学模型，并采用五次多项式进行插值，最终得到了连续平滑的六自由度机械手IRB120的各关节角位移、角速度、角加速度，以及末端位置、姿态随时间变化曲线，验证了运动学模型建立的合理性和正确性，为串联工业机械手的运动学研究提供了一定的理论参考。     

曲臂式高空作业车正、逆运动学问题求解

曲臂高空作业车末端执行器位置和姿态的确定,由各关节角协调控制.各关节角依据串联机器人正、逆运动学求解方法,D-H参数来确定.正、逆运动学求解方法得到的相关参数,能为曲臂高空作业车设计提供理论依据.     

三自由度Delta并联机械手运动学分析及轨迹规划

针对自动化生产流水线普遍存在的分拣、抓取及包装等大量的重复性工作的问题,本文对三自由度Delta并联机械手进行了机械结构的分析,建立了其正逆运动学方程,推导出运动学正反解公式,进行轨迹规划,并采用Matlab编程求解Delta机械手的正解方程组。同时,通过分析动平台与静平台之间的矢量关系,结合几何原理得出每个点在静坐标系中的坐标,建立了逆运动学方程组,进一步推导出了位置反解。在反解的基础上,运用矢量关系列写正运动学方程组,结合Matlab得出了正解。采用三次多项式插值方法对Delta机器人进行关节空间轨迹规划,并结合Matlab Robotics Tool仿真工具箱对3个关节的角度、速度、加速度随时间的变化进行仿真分析。仿真结果表明,正解与反解的计算结果完全对应,证明位置正解与位置反解的推导过程完全正确;关节1角度值与时间呈现正相关,关节2与关节3角度值与时间呈现负相关,验证了反解是正确的。该规划方法对证明Delta机械手的关节空间轨迹规划是有效的。     

三自由度机械臂运动学分析与轨迹规划算法研究

为实现三自由度机械臂运动控制,采用D-H参数法建立运动学模型,运用机械臂的齐次变换矩阵,求得运动学正解;对比代数法和几何法求运动学逆解的优劣,采用一种三自由度机械臂逆运动学求解的几何法,避开多解性问题。运用Bresenham插补算法,在笛卡尔空间坐标系中对机械臂进行轨迹规划,最后通过Matlab Robotic Tool仿真分析,得到各关节的位移、速度和加速度随时间变化曲线,并验证算法的准确性。该方法可为其他多关节机器人动力学和轨迹规划等研究提供理论分析和依据。     

基于唯一特征的BP神经网络求解平面2R机械手逆运动学

针对神经网络求解机器人逆运动学时输入与输出间需要建立正确的映射关系,提出一种基于唯一特征的BP神经网络求解平面2R机械手逆运动学的方法。该方法通过在机械手的工作空间中进行几何分析,确定了逆运动学多解的规律,同时在BP神经网络的输入中增加方位角作为特征参数。仿真结果表明:所提方法只需要一个BP神经网络,就可以求得平面2R机械手的逆运动学完整解;预测误差较小在-0.002～0.002 rad之间。     

基于四元数和B样条的机械手平滑姿态规划器

为实现机械手作业姿态的平滑调整,提出一种平滑姿态规划器.采用四元数代替传统的齐次变换矩阵描述机械手姿态,推导了两者之间的转换关系.通过四元数球面立体插值,生成过关键姿态且平滑的姿态轨迹.按机械手终端定位精度将其离散化,逆运动学解算后得到关键关节位置,并以五次B样条曲线插值方法生成启停平稳且脉动连续的关节轨迹.试验结果表明,提出的规划器使机械手姿态调整平滑且关节运动平稳,有效解决了平滑姿态规划问题,提高了机械手轨迹跟踪精度.     

超冗余移动机械臂的逆运动学快速求解

为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂(MM)运动学的优化逆解,提出了一种基于遗传信
赖域算法和解析解法相结合的运动学求逆方法. 首先使用解析解法求出机械臂逆解关于移动
车运动参数的表达式,据此表达式引入关节最佳柔顺性准则确定信赖域算法的目标函数;然
后用遗传信赖域算法快速求解此只包含移动车运动参数为自变量的目标函数的最优化问题,
据此求出运动学逆解. 仿真算例表明,该方法能快速求出精确和优化的运动学逆解.     

蒸汽发生器检修机械手运动学逆解

以蒸汽发生器检修机械手的运动学求解为目的,提出了一种代数法和数值解法相结合的逆解方法,在保证解的精确性的同时对解进行了合理优化,使得求解过程快速准确.该机械手虽然是6自由度机械手,但由于其结构和工作性质的特殊性,使其具有冗余机械手的特性,因此其逆解变得更加复杂.提出了一种代数法和数值解法相结合的逆解方法,对于数值解法,文中给出了基于非单调信赖域算法的最优化问题求解方法,该方法不仅具有牛顿法的快速收敛性,又有理想的总体收敛特性,使求解过程更加顺利.     

三分支空间机器人的迭代运动学逆解

基于旋量理论指数积公式及空间雅可比矩阵,对三分支空间机器人逆运动学求解问题进行了研究,提出了一种通用的三分支机器人逆解迭代算法,并建立了统一的逆运动学求解模型。对于具有球腕结构的三分支机器人,给出了位姿解耦形式的简化算法。该算法较速度级控制法计算精度更高,且不依赖于机器人的构型,适合于构型不确定的模块化机器人。通过搬运物体的仿真试验,验证了算法的有效性。     

一种机械臂运动学研究及3D 仿真平台构建

针对川崎机械臂FS03 N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与反变换法相结合的方法,以解的组合关系为基础,得到了机械臂的8组封闭解。建立了基于Matlab的机械臂算法验证与3D仿真运动平台,验证了逆运动学解算的正确性,为机械臂的轨迹与路径规划提供了前提条件。     

基于多种群竞争松鼠搜索算法的机械臂时间最优轨迹规划

针对传统智能优化算法在机械臂关节空间进行时间最优轨迹规划应用中存在的寻优效率低、优化结果全局性和稳定性差的问题,提出新的机械臂时间最优轨迹规划方法. 在建立机械臂关节空间内的时间最优轨迹规划模型时考虑位置约束,根据输入的关节点列,使用S形曲线估算时间的取值区间,对生成算法的所有个体进行多种群竞争迭代,得出机械臂关节空间轨迹规划的时间最优解. 与不同算法的仿真对比试验结果表明,所提方法较传统的优化算法具有更高的寻优效率和更好的优化全局性;所提方法的稳定性好,其多次优化结果的方差相较单种群算法低3个数量级.     

三分支机器人最小范数逆解算法

基于线性方程组及条件极值理论,针对三分支机器人逆运动学问题,提出了一种改进的最小范数逆解算法,避免了传统最小范数逆解中雅可比矩阵广义逆的复杂计算.针对操作分支关节数不小于任务空间维数的情况,进一步利用施密特正交化过程进行简化,提高了运算的实时性.搬运物体的仿真实例结果验证了所提算法的有效性.     

柔性机械手关节角位置的控制

通过利用角位置和速度传感器检测的信息 ,实现对双连杆柔性机械手的控制。研究了柔性机械手角位置控制的方法、硬件组成和软件流程 ,并进行了实验验证。     

基于RBF的冗余机械手运动学逆解

针对冗余机械手运动学中存在的非线性、强耦合以及时变性的特点,采用了一种基于径向基函数(Radial Basic Function,RBF)网络的非线性拟合和系统辨识的方法,利用RBF神经网络的逼近能力较优、收敛速度快、非线性处理能力强等特点,可以有效地对冗余机械手的运动学逆问题进行求解;同时,运用遗传算法选取RBF网络...     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

空间3自由度冗余驱动并联机构的运动学分析

由n(n<6)条SPS主动支链和一条被动约束支链构成的并联机构结构简单而且承载能力更强,具有非常广泛的应用前景。以4-SPS/S结构的并联机构为研究对象,实现模拟船舶在海浪中的3自由度摇摆运动功能。运用螺旋理论分析4-SPS/S并联机构真实的自由运动特性。运用坐标旋转矩阵变换和矢量导数法,推导出并联机构位置逆解的解析表达式以及各主动支链和动平台的微分运动特性。运用杆长约束条件和Sylvester结式消元法,推导出该机构位置正解的解析解。仿真研究和实例验证结果表明,该机构具有4组位置正解,其中2组为实解,另外2组为虚解,验证了位置正解求解算法的正确性。