基于叠加摆线运动规律的Delta机器人轨迹规划

以Delta并联机器人为研究对象,针对其搬运作业下的直角和关节坐标空间的轨迹规划策略进行研究,提出了一种基于叠加摆线运动规律合成轨迹规划方法.首先,运用叠加摆线运动规律对轨迹的一维位移曲线和速度曲线进行规划,确定其基本运动规律;然后,运用合成运动对三维轨迹进行规划,确定运动轨迹的形状;最后,以操作周期为约束条件,运用基...     

基于摆线运动规律的悬索并联机器人轨迹规划

六自由度绳索悬挂式并联机器人属于大柔性机械系统，为保证运动的平稳性，要求动平台的运动轨迹光滑连续，为此提出了基于摆线运动规律的笛卡儿空间连续轨迹规划方法，该方法计算简单，实时性好。利用该方法对直线轨迹、圆轨迹和过离散点轨迹进行了规划。运动学和动力学方程的计算结果表明，绳索的速度、加速度和拉力变化连续平缓，而且绳索拉力始终大于0，因此动平台运行过程中动态响应小，绳索张紧可靠。该方法适用于悬索机器人的轨迹规划，同样也适用于对运动平稳性要求较高的其它机器人系统。     

基于PCI总线运动控制系统空间圆弧轨迹规划研究

本文针对三维运动平台中的圆弧轨迹规划,提出了利用PCI总线运动控制卡的空间直线插补函数实现空间圆弧轨迹规划的方法。通过在笛卡尔直角坐标系中对空间球面添加平面约束得到空间圆弧轨迹,对此圆弧按适当的精度离散后结合空间直线插补函数和运动卡自带的缓冲区即可实现空间圆弧运动。并利用Visual Studio 2010编写控制界面,在XYZ三维运动平台上通过实验验证了该方法的可行性与准确性。     

基于最小作用原理的轨迹多维空间动态控制

根据最小作用量原理,探讨运动方法实现几何轨迹的内在原理,解决数控加工轨迹的几何精度和动态精度控制问题.根据最小作用量原理,计算传统的轨迹控制方法的作用量,表明插补方法就是严重违反自然法则.采用泛函分析方法分析路径与运动的映射关系,建立运动状态矢量空间,同时度量轨道几何函数及其导数,控制状态矢量误差,监控曲率或高价导数的变化,让速度和微小位移都沿着给定的方向.分析时间和空间的相对性,提出用参考时间控制工艺进程.提出根据几何函数转化的运动方程控制运动的轨迹实现方法.经过试验和仿真,证明该方法作用量最小,能实现几何与运动的综合控制,减少计算次数,提高轨迹精度,增加路径规划对环境的适应能力,是机床轨迹控制的好方法.     

关节型机器人曲线轨迹规划方法研究

为了实现关节型机器人在笛卡尔空间下的曲线轨迹规划，提出一种根据机器人末端所处位置与起点间曲线的长度规划机器人末端运行轨迹的方法。对于已知表达式的空间曲线，机器人末端从空间曲线的起点开始沿着曲线运行，先以3次多项式形式加速至匀速度，匀速运行一段时间后，再以3次多项式形式减速至0。根据规划好的速度规划轨迹，首先，求出整段曲线的长度；然后，根据设定的匀速运行速度求出机器人在曲线上的总运行时间；接着，从起点出发，求出当前时刻以及下一时刻机器人末端所处位置到起点之间的曲线段的长度，并求其差值；最后，根据曲线长度差值以及当前时刻机器人末端所处位置选择下一时刻机器人末端应到达的位置。通过MATLAB仿真验证了笛卡尔空间下曲线轨迹规划方法的正确性。     

基于VB的凸轮机构从动件运动规律设计系统

建立了凸轮机构从动件运动规律设计的数学模型,开发了常用的凸轮机构运动规律计算的可视化软件,并利用VB编程求解从动件运动规律曲线及曲线的特征值,实现了凸轮机构从动件运动规律的参数化设计计算。该系统完善了凸轮机构的数字化设计系统,所设计的系统界面友好、方便直观、可用于工程实际。     

国产MCT8000运动控制器的轨迹规划系统

高速度、高精度、高效率和高可靠性是现代数控高性能化的四项关键指标。针对国产MCT8000运动控制器开发了一种集加减速控制、快速插补运算于一体的轨迹规划系统。本文介绍了该系统运动轨迹规划方案和实现方法，并提供了这种方案的应用实例。     

基于合成运动的Delta机器人轨迹规划

针对Delta并联机器人抓取-放置作业时,在关节坐标空间与直角坐标空间中的运动曲线不平滑问题,提出了一种基于合成运动的圆弧轨迹规划方法.首先,利用圆弧轨迹规划拾放操作的动作,确定机器人在直角坐标空间中的运动轨迹;然后,利用多项式运动规律对圆弧所对应的角度区间进行规划,确定末端轨迹在竖直与水平方向上的运动状态方程,并由此...     

基于遗传算法的连杆机构运动-轨迹设计的研究

建立了含运动时间特性要求的连杆机构轨迹设计的目标函数与约束条件，并得到其数学模型。使用遗传算法进行参数优化，为避免早熟和局部收敛，提出了进化早期适当放宽约束条件的策略。并又以挑线机构作为算例说明其具体操作，通过优化得到满足要求的机构参数，验证了这种方法的可行性与优越性。     

满足轨迹点速度要求的轨迹机构设计方法

提出基于机构执行末端速度运动规律在理想运动轨迹上选取给定轨迹点的方法,使所选取的轨迹点具有了速度的物理意义,基于该方法建立连续轨迹生成机构优化综合模型,以对应轨迹点差值最小为目标函数。应用matlab软件进行模型优化综合计算,计算得到符合运动轨迹和速度要求的连续轨迹生成机构,实现了预期的设计目标。综合实例结果说明了该优化设计方法的可行性和有效性。     

基于圆和非圆复合轨迹的三轴数控装备几何运动误差检测新方法

针对三轴数控装备,综合考量现有方法的特点,提出一种基于圆和非圆(直线、折线)复合轨迹的几何运动误差检测新方法。根据多体系统理论,运用齐次坐标变换方法建立误差模型,通过检测三个坐标平面内直线(折线)运动轨迹精度得到包括位置误差、直线度、垂直度在内的12项直线性误差,再通过三个坐标平面内检测圆运动轨迹精度,依次辨识得到9项角偏误差,从而实现三轴机床全部21项几何运动误差的检测。根据该方法,分析在不同测量顺序下各坐标平面内角偏误差的解算情况,据此总结出8种可行的角偏误差辨识方案。基于平面光栅的检测试验在2 h内便可完成,试验结果证明该方法的可行性和高效性。     

单定子三自由度超声电机运动轨迹控制的研究

通过产测得出单定子三自由度超声电机单独绕各轴旋转的性能及其各轴之间运动的耦合情况。针对该超声电机的特性，提出了逐点比较法控制策略。实验表明，应用此控制策略。该超声电机输出轴能够到达空间任意位置，并能够精确地按照事先规划好的几种几何轨迹进行运动，完全能够实现预计的控制目标。     

四足机器人腿部运动空间和足端运动轨迹研究

机器人的单腿的运动空间及足端点运动轨迹决定了所设计的机器人的应用范围。为了研究四足步行机器人摆动腿在一定参数条件下的运动空间大小及足端的运动轨迹,通过对机器人摆动腿正运动学方程,足端点轨迹在y、z轴上对时间的函数进行计算,并将计算结果运用MATLAB软件进行仿真,不仅直观地观测到机器人的运动情况,还得到所需的数据,且以图形的形式显示出来,达到了预期目的。     

踝关节章动式康复运动轨迹规划

作为一种常见的骨骼损伤方式,踝关节损伤的康复过程十分漫长。现有研究中规划的踝关节康复轨迹模式较单一、且容易造成踝关节的二次损伤。为避免踝关节的二次损伤,需要对其康复运动轨迹进行精心规划。有鉴于此,提出一种混联式踝关节康复装置,并提出一种基于章动原理的康复运动轨迹规划方法。结合踝关节康复运动的安全性要求,借助生物力学软件AnyBody分析了不同位姿下相关肌肉的活动度,进而确定了章动式踝关节康复运动轨迹的章动角。在此基础上,通过运动学推导,给出了混联式踝关节康复装置中各推杆的位移。最后,以所提混联式踝关节康复装置为对象搭建系统的运动控制平台,并通过激光跟踪仪对动平台上的运动参考点进行跟踪。理论和实测数据对比表明,所提章动式踝关节康复运动轨迹能实现跖屈/背屈、内翻/外翻的复合运动,并满足康复安全性要求。所设计的混联式踝关节康复装置及章动式康复运动轨迹可为踝关节患者的康复训练提供有效的解决方案。     

超精密点对点运动3阶轨迹规划算法研究

研究了一种优化的超精密点对点运动3阶轨迹规划算法及其精度补偿方法。首先阐述了超精密轨迹规划具有可实用性所必须具备的特征以及实现轨迹时间优化的基本要求。后以系统动力学限制为基础,考虑运动轨迹的全过程,提出了一种通过预处理以获得时间优化的3阶轨迹直接规划算法。提出了一种适当降低系统动力学限制的时间圆整方法,有效补偿了算法计算机离散实现时所带来的精度损失。实例证明了本文提出算法的有效性和可靠性。该算法也成功应用于纳米级精度的半导体加工装备的研发中。     

基于正交投影迭代学习的高频响闭环运动控制系统模型参数辨识研究

针对高速高精运动控制系统模型参数辨识问题,建立模型参数到误差的线性矩阵变换等式,引入正交矢量投影分析方法,将模型参数到误差的线性矩阵变换等式在正交矢量空间中进行投影,采用迭代学习方法沿空间矢量基方向进行参数迭代辨识,设计迭代学习率并进行收敛性分析。仿真与试验结果表明,该方法能显著提高直线伺服系统在加减速段的位置跟踪精度及响应性能,减少调节时间,满足其高速高精的要求。     

高性能运动控制器的滑模变结构控制

采用经典PID控制算法的传统运动控制器在受到外部扰动或伺服系统结构参数发生变化时会使系统性能受到影响,运动控制器与数控系统之间低速的ISA总线通信也已无法满足控制器进行复杂的位置控制运算需要大量实时数据传输的要求,降低了运动控制器的控制性能。文章提出在运动控制系统中采用滑模控制算法,减少了外部干扰和系统内部参数变化对系统的影响,提高了系统的鲁棒性 此外,设计中采用PCI总线通信,使数据通信能力显著提高。采用该算法可以有效地克服系统结构参数变化和外部干扰对系统动态响应的影响,明显提高系统的响应速度,同时保持原来系统无超调的要求,使系统具有更好的动态性和较高的鲁棒性,提高了运动控制器的控制性能。     

空间机械手动力学及轨迹优化问题研究

机械手的动力学模型用在连接处施加控制扭矩的2杆模型来模拟，考虑了因整体运动而引起的柔性杆的局部振动问题，使用了基于Hamilton定律的结构动响应算法对模型进行动力学分析。研究了使局部振动最小的整体运动的轨迹优化方案。出末时速度和加速度双变量的优化结果，并与仅仅考虑加速度的单变量优化结果进行了比较。     

可以任意增加局部控制条件的凸轮机构通用多项式运动规律

给出了凸轮机构等在各种情况下多项式运动规律的通用方程式及边界条件,开发了适用于各种情况的可以任意增加局部控制条件多项式运动规律的通用设计软件。     

基于高阶非均匀有理 B 样条插补的多轴运动控制方法研究

针对传统多轴运动控制系统在作业中存在轨迹转折处不平顺、加速度和加加速度切换不平滑产生变速冲击以及轨迹不能进行局部修改的问题,提出了一种基于高阶非均匀有理 B 样条插补的多轴运动控制算法。首先,构建五次非均匀有理 B 样条插补算法,对样条曲线数据进行预处理,根据非均匀有理 B 样条曲线反算出控制点并生成控制多边形;其次,利用 MATLAB 构建多轴机械臂和高阶非均匀有理 B 样条插补算法模型,通过给定型值点进行轨迹规划仿真。仿真结果表明:基于高阶非均匀有理 B 样条的多轴运动控制插补方法相对于低阶非均匀有理 B 样条曲线轨迹更圆滑,末端更能高效平稳地到达给定目标点;速度、加速度和加加速度的过渡更加平滑减少机械磨损,从而提高了运动的平稳性;并且该方法还能够对运动轨迹进行局部修改,提升了多轴运动控制的作业质量。