直角坐标机器人刚柔耦合动力学仿真分析

由于机器人在运行过程中受到诸多因素影响,使其动态性能不稳定,严重影响了机器人的可靠性和安全性。以直角坐标机器人为研究对象,基于多体系统动力学理论得到直角坐标机器人刚柔耦合动力学方程。应用ANSYS和ADAMS软件建立直角坐标机器人刚柔耦合模型,进行不同工作速度和不同负载下的动力学仿真分析。分析可知,在同样增大4倍的情况下,工作速度的变化比末端负载的变化对直角坐标机器人末端动态性能的影响更明显。     

工业机器人关节柔性特征研究

设计了六自由度工业机器人,对其关节柔性进行研究;根据其结构特点和负载情况,基于DH坐标理论建立了其刚性运动学模型和柔性运动学模型,分析研究了对关节柔性的影响因素,这里主要是受负载和机器人部件本身的重力影响,得到各关节的柔性变化量与负载和部件本身重力之间的数学关系,并得到各关节柔性变化量与上述因素对应的曲线图,对其进行研究和分析;最终得到机器人关节在整个工作空间中不同位置对应不同负载时所产生的柔性变形量。     

两足机器人步行运动参数对单足支撑期ZMP点影响的研究

在两足步行机器人的研究中,一般将零力矩点(ZMP点)的位置与支撑范围的关系作为判别其步行稳定性的依据.提出一种通用的方法,来分析两足机器人的步行运动参数对ZMP点位置的影响,并通过对机器人单足支撑期运动的计算机仿真,试图得到步行运动参数的变化对稳定性影响的规律,以期对机器人动态步行的稳定性设计提供实用的参考.     

机器人关节间隙误差分析

对关节间隙变量采用二维矢量表示法,分析了机器人关节间隙对机器人末端位置重复精度的影响。假设关节间隙随机性为某种分布,根据概率论建立了机器人末端点概率密度函数,从而得到机器人末端的误差分布函数。利用该方法对RHJD4-16自由度弧焊机器人关节间隙误差进行了分析,研究了关节间隙对空间机器人末端位置重复精度的不确定性影响情况,得到了关节间隙误差与机器人末端位置重复精度的约束关系,为机器人机构设计和机器人精度分析提供了理论依据。     

基于虚拟样机技术的并联机器人设计研究

并联机器人的结构复杂、制造成本高、生产周期长,因而其物理样机的优化以经验为主.提出基于ADAMS的虚拟样机优化方法,并以3RPS机器人为例,运用虚拟样机模型分析了该机器人结构参数变化对该机器人动平台转动角度的影响,并得到了动平台转动角度最大时的最优结构参数.     

基于遗传算法的一种串联机构性能指标分析

针对机器人速度同性指标、灵巧度指标和全域性能波动指标的不足,提出一种改进的全域综合性能指标来综合评价机器人的运动性能,该指标可更全面的评价机器人运动学性能.采用单变量分析法,逐个分析了关键部件尺寸变化对这里所述6R串联机构全域综合性能指标的影响规律,得到尺寸变化对其性能的影响趋势.基于改进后的全域综合性能评价指标,利用遗传算法求得了6R串联机构运动性能较好的尺寸.该研究为机器人关键部件尺寸的选取提供了理论依据.     

简单单腿弹跳机器人的尺度效应仿真

微小型弹跳机器人和其他大型机器人相比,有着自己独特的性能,有很大的科研意义和应用价值。提出一种新颖的设计思路,着手对现有弹跳机器人（包括大型机器人）的抽象、分析和仿真,研究机器人的尺度效应对弹跳高度的影响,得到机器人尺寸变化和弹跳初速、弹跳高度、落地时间、落地速度等弹跳性能之间的关系,并讨论弹跳机器人模型是否可以微小化问题,以便对复杂弹跳机器人的微型化和效率的提高提供思路和改进方案。     

含间隙可控式码垛机器人强度与模态分析

根据串联式机器人承载能力和工作精度不足的局限性,以可控机构的理念为基础,设计出一种新型可控式码垛机器人。考虑受力变化频繁关节处的运动副间隙,分别建立理想模型和含间隙模型。以有限元分析软件ANSYS Workbench为基础,通过静力学计算,得到运动副间隙对应力应变的影响;通过模态计算,求解运动副间隙对机构固有频率、最大变形量以及振动发散趋势的影响。根据以上分析,提出优化措施,用以改善含间隙机器人的动力特性。     

六自由度加油机器人运动特性分析

针对设计的六自由度加油机器人,以D-H坐标系理论为基础并建模,对机器人进行了运动学分析。在Solid Works中建立了机器人三维模型,并根据规划的运动轨迹进行了运动特性分析,得到了各个关节角度、角速度及角加速度随时间变化的曲线。曲线变化平稳,无突变现象,表明加油机器人运动平稳,没有出现较大振动,从而也验证了结构设计的合理性,为机器人控制系统设计提供依据。     

六足机器人的运动仿真研究

介绍了六足机器人直行的步态和轨迹规划方案,使用MATLAB软件建立机器人的逆运动学运算模型,得到机器人各驱动关节的变化曲线。基于ADAMS对六足机器人建立虚拟样机并进行仿真分析,验证了机器人模型、步态和轨迹规划方法的合理性。     

后坐力激励下的小型履带机器人位姿变化研究

为提高小型履带式机器人的射击精度与控制稳定性,通过有限元分析的方法研究了武器发射后坐力下小型履带式机器人位姿（位置与姿态）变化的情况;基于自动武器动力学、车辆地面力学,在有限元分析软件Abaqus中建立了某武装小型履带式机器人多体系统有限元模型;分析了缓冲器阻尼系数在0.5～4.0Ns/mm、弹簧刚度在1～8N/mm范围内对机器人最终位移量的影响,并得出了最优的缓冲器方案;分析了负载在0～5kg、仰角在0～30°的范围内对机器人最终位姿的影响,并拟合出负载与仰角关于机器人最终位姿参数的回归方程。结果表明,缓冲器的参数变化、机器人的负载与发射仰角变化均对机器人在后坐力作用下的位姿变化产生显著影响,其中机器人负载和发射仰角与最终位姿参数具有强相关性。     

移动手臂对机器人越障性能影响及运动规划

工作在废墟中的搜救机器人应具有一定的越障能力.由于质心决定越障稳定性和成功性,故提出基于质心坐标公式和机器人运动学的质心运动学模型,通过此模型可获取机器人在越障过程中质心变化情况,分析移动手臂姿态对跨越壕沟的影响,并得到最优跨越壕沟的初始和最终位置和速度.由于移动手臂的动态特性影响机器人越障稳定性,故通过建立的其动力学模型和零力矩点(Zero moment point,ZMP)稳定判据,分析移动手臂动态特性对跨越障碍的影响,并规划出最优加速度.最后通过试验验证了分析结果及动作规划的正确性.     

基于RecurDyn的串联机器人刚柔耦合分析

以ABB IRB1600为例,通过D-H参数,利用MATLAB机器人工具箱对六自由度串联机器人进行建模,并对其进行轨迹规划,得到机器人的末端轨迹和运动过程中的角度变化。利用Recur Dyn软件对机器人的杆件柔性化,并对其进行动力学仿真,分析不同负载下机器人的末端误差和运动过程中柔性杆件的变形。该研究为进一步分析机器人的定位精度,并减小定位误差提供参考。     

自动铺丝机器人动力学性能指标研究

根据自动铺丝机器人的运动学方程,得出其加速度,并定义加速度偏差。研究发现,加速度偏差的大小与Jacobian矩阵和Hessian矩阵有关,据此提出了基于Jacobian矩阵和Hessian矩阵的自动铺丝机器人动力学性能指标。采用该性能指标对自动铺丝机器人进行了动力学分析,绘出动力学性能指标图谱,得到机器人结构尺寸和动力学性能之间的变化曲线图。结果表明,与基于Jacobian矩阵的速度水平上的性能指标相比,采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵相结合的机器人动力学性能指标对机器人动力学性能影响更大,故采用Jacobian矩阵和Hessian矩阵相结合的动力学性能指标作为衡量机器人动力学的性能指标是可行的。     

基于ANSYS Workbench六自由度工业机器人动态特征分析

为了研究一种六自由度工业机器人的动态特征,应用SolidWorks软件建立实体模型,简化模型后基于ANSYS Workbench环境建立了机器人有限元模型,对机器人进行了模态分析,得到其前十阶固有频率和振型。为了解各阶频率对机器人动态载荷的响应情况,对机器人进行了谐响应分析,得到机器人关键部位沿着x、y、z方向在频域的位移谐响应曲线。分析数据表明,机器人的第4阶和第8阶固有频率对其动态性能影响最大。对六自由度工业机器人进行了随机振动响应分析,获得了机器人各节点在随机激励作用下的振动响应情况,分析数据为机器人控制提供了重要的参考依据。     

仿蟋蟀跳跃机器人的设计与仿真分析

基于对仿生跳跃机器人的认识,设计了一种仿蟋蟀跳跃机器人。对该跳跃机器人的腿部关键结构进行了三维建模,并将该模型导入ADAMS中进行运动学仿真。通过仿真分析得到机器人机身质心高度、前进速度等参数的变化情况,验证了该腿部模型的运动性能和稳定性。     

3-CUR轮腿式机器人步态规划与仿真分析

提出了一种基于3-CUR并联机构的轮腿式机器人,其具有轮式的移动速度快和腿式的越障能力强的优点,并具备并联机构的刚度大、承载能力强等优势.对3-CUR轮腿式机器人进行结构设计,且对3-CUR并联机构进行研究分析,得到其具有3-DOF(两转一移).通过运动空间需求量和最大稳定裕度对比分析,得到3-CUR轮腿式移动机器人在行走状态的最佳步态.利用SOLIDWORKS模拟了机器人在平地和沟壑的行走过程,得到了机器人的最大步长与步高;分析了机器人的质心变化情况,得到该机器人在行走过程中平稳性良好,可用于复杂、危险环境的探测和救援.     

柔性蠕动管道机器人结构设计和通过性分析

为提高对管道复杂环境的适应性,实现机器人平稳可靠行走,对柔性蠕动管道机器人进行了结构优化设计和管内通过性分析。该机器人采用柔性弹簧轴驱动和单向轮机构,靠自身的结构自适应性实现蠕动行走,并能在一定范围内自主适应管道内径和形状的变化。通过对蠕动机器人在直线管道的运动分析和受力分析,得到了机器人的蠕动行走条件。利用ADAMS仿真软件对机器人进行了运动仿真,验证了该机器人蠕动行走的可行性和行走条件的正确性。     

清窑机器人机液系统动力学混合建模及其仿真

清窑机器人动态特性包含组成机器人的液压驱动系统和机械本体系统的动态特性.根据功率键合图的建模方法,按照清窑机器人液压系统的组成和工作原理以及机械系统的结构设计进行混合建模,并得到了机器人系统的功率键合图以及9阶非线性动力学方程组.在建立计算机仿真模型的基础上,通过分析与求解以及Simulink的计算机仿真,得出了机器人系统随负载、关节空间位置变化的加速度、速度和位移仿真曲线,并分析了液压驱动系统和机械系统动态特性对机器人系统动态特性的影响.     

UR5机器人焊接轨迹规划及运动学分析

为了研究UR5机器人焊接运动轨迹情况,采用D-H法对UR5机器人建立UR5机器人坐标系,并对机器人的正、逆运动学分别进行分析求解。首先,利用三维软件CATIA建立UR5机器人运动学模型;其次,采用Denavit-Hartenberg分析原理对机器人末端执行器进行轨迹规划,并将得到的角速度、角加速度和角度各关节曲线曲率变化轨迹导入MATLAB软件和ADAMS软件;最后,进行联合仿真,验证了UR5焊接机器人工作时的稳定性,为进一步优化焊接轨迹打下了基础。