基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

六自由度平台车辆运动模拟器变输入洗出算法

为提高六自由度平台车辆模拟器模拟真实车辆运动感觉的逼真度,结合经典洗出算法提出一种变输入洗出算法.根据模拟器运动空间,对经典洗出算法的输入信号按幅值大小进行划分、变换处理.高幅值输入信号采用缩放处理,以防止超出平台运动空间;低幅值输入信号乘上一个时变比例系数,时变比例系数的确定采用模糊自适应算法,根据人体在运动模拟器上的运动感觉、人体在车辆上的运动感觉以及输入信号的情况,选定模糊控制器的输入、输出和模糊控制规则.以车辆纵向加速度的模拟为例进行仿真,仿真结果表明,运用变输入洗出算法,既能将平台限制在平台的运动空间内,又能充分利用平台的运动能力,提高运动感觉模拟的逼真度.     

六自由度摇摆平台的反解模型及其仿真研究

六自由度摇摆平台驱动缸的缸长变化规律是优化平台结构参数,满足其性能指标要求,找到合理的轨迹规划方法以实现平滑运动和减少震动的关键.为了得到缸长变化规律,推导了六自由度摇摆平台运动学反解算法,在MATLAB/Simulink中利用该算法搭建了摇摆平台的运动学反解模型,并与ADAMS三维仿真结果进行对比,验证了反解模型的正确性.通过模型仿真得到了伺服电动缸的缸长变化曲线,显示了平台在六个自由度上的运动规律,为优化平台结构参数,搭建控制系统提供了依据.     

产后康复训练平台运动学分析与仿真

基于社会发展的需要和医学对女性产后康复训练的功能要求,设计了一款两自由度的产后康复训练平台,并对其进行了运动学分析。在SolidWorks中建立两自由度并联运动平台模型,根据模型建立运动学方程并进行运动学逆解分析;结合ADAMS软件使用条件,设置装配体约束和运动函数,通过仿真得到了驱动杆运动轨迹和平台倾角数据;采用MATLAB软件进行了运动误差分析。结果表明,两自由度产后康复训练平台的仿真运动与理论分析结果相符,运动学分析与仿真能够为后续产后康复训练仪的研究提供理论依据。     

七自由度模块化机械臂运动学及工作空间分析

根据标准D-H参数法,建立七自由度单臂运动学模型,求得运动学正解,采用几何法求逆解运动方程,利用MATLAB Robotics Toolbox工具箱搭建仿真平台验算其正确性,建立各模块坐标系,导入MATLAB中生成七自由度工作空间离散图.采用蒙特卡洛法对七自由度模块化机械臂进行工作空间分析,为后续动力学研究、双臂协调控...     

一种六自由度手术机器人的运动学计算和仿真

为了实现手术机器人绕固定点运动的运动方式,提出了 一种新型串联六自由度手术机器人模型,模型通过算法控制的多关节联动实现定点运动.该模型结构设计满足Pieper准则,并采用移动关节和旋转关节的串联连接结构,使机器人能通过固定点以任意姿态到达工作空间的任意位置.运动学计算使用解析法求出模型的8组解析解,基于计算软件编程计算验证其正确性.对机器人模型进行必要扩展,使用建模软件完成模型创建,基于ROS平台研究学习运动控制工具MoveIt!及可视化工具RViz,对模型进行运动规划和可视化仿真,验证了模型的可行性和整体算法的正确性.     

基于ABB-irb120机器人的运动学分析与建模仿真

针对如何模拟六自由度机器人运动情况的问题,本文主要对基于ABB-irb120机器人运动学进行分析。通过建立D-H坐标系,对ABB-irb120型机器人进行了运动学的正解和逆解分析,并利用Matlab中的Robotics工具箱,建立了ABB-irb120机器人连杆模型。同时,对机器人的运动轨迹做出动态仿真,记录各关节角度变化,并通过Matlab软件中的Robotics Toolbox对IRB120进行仿真。仿真结果表明,该运动学正逆解算法是有效的。该研究为验证六自由度机器人构形设计的合理性提供了一种有效方法。     

一种5轴混联铣床运动学的矢量法分析

介绍一种由3自由度并联机构和2自由度串联机构组成的5轴混联铣床.采用矢量分析的方法,引入单位矩阵和四元素向量对运动学分析中的高阶转换矩阵进行降阶处理,实现机构输入参数与机构独立运动参数之间的矩阵转化,解决了机构运动参数耦合的问题;详细推导出铣床的并联部分驱动输入速度、加速度与机构动平台输出速度、加速度之间的数学关系,借助于运动学仿真分析软件验证了算法的正确性.该算法对于具有运动参数耦合的并联机构或混联机构的运动学分析、动力学分析以及机构的运动控制具有一定的参考价值.     

基于Matlab的模块化机器人运动学仿真

针对六自由度模块化机器人,使用D-H法对机器人建立模型,进行运动学分析,完成机械臂精确控制和轨迹规划.通过Matlab软件构造仿真模型,实现机械臂实体模型的线条化表示,简化了机器人三维结构建模的过程.重点进行关节运动学机理分析,利用Matlab软件的矩阵运算能力强大的优点,对模块化机器人的正、逆运动学问题进行求解,以及对轨迹规划进行仿真,分析机器人运动规律,为机器人运动控制提供理论依据.     

串联机器人运动学分析与研究

为直观显示机器人路径规划的优化状况,采用D-H法则建立连杆坐标系和连杆参数,推导正运动学方程,实现逆运动学方程的封闭解.利用LabWindows/CVI编程软件,结合OpenGL技术对机器人运动学正逆解进行了三维图形仿真,验证正逆运动学准确性和实时性,实时显示各关节轴运动的角度、角速度及姿态.仿真实验表明,末梢定位的误差小于6×10~(-5) mm.为验证仿真结果的可行性,将仿真生成的路径规划点输入到Googol GRB 3016型6自由度关节机器人测试,仿真结果与实际运行吻合.     

高速智能车辆状态观测器设计

基于JLUIV Ⅳ型智能车辆状态变量vy(车辆侧向速度)的不可测性,结合二自由度转向动力学模型和预瞄运动学模型建立了Kalman滤波模型,并运用Kalman滤波理论设计了状态观测器。仿真和实验结果表明:该状态观测器对模型中不确定参数和事变参数具有良好的适应性,可满足车辆导航控制的要求。     

小型卫星立式对接测试平台的动力学分析

为了研究小型卫星立式对接测试平台的动力学特性,对测试平台和三爪式对接机构进行了动力学联合仿真,建立了接触瞬间滚转装置的动力学模型和试验系统坐标系,分析了接触点的作用力,采用质量动代换的方法对运动装置进行简化,建立了对接初始条件下滚转装置的动力学方程.依据Hertz弹性碰撞模型理论,利用ADAMS软件分别在正碰和斜碰状态下选取两组对接初始条件进行了动力学仿真.仿真结果表明:不同初始条件下的球关节运动学特性及受力状况是不同的,球关节质心处的受力随着初始角度的增大而变大,而且运动学特性也随之改变.     

转向架动态模拟试验台避撞模型的构建

利用齐次坐标矩阵和齐次坐标变换矩阵建立3个六自由度运动平台位姿反解模型,采用包围盒方法对运动平台和垂向作动器周围障碍物进行简化。根据空间运动学及空间凸多面体数值表述理论,建立运动平台及垂向作动器与周围障碍物之间的避撞检测模型,通过计算两物体之间的最短距离来判断某位姿下两物体是否发生碰撞。结合实例,利用Matlab仿真,验证了所建避撞模型的正确性,从而为运动平台及运动平台的垂向作动器避免发生碰撞提供有效数据。     

仿人头颈部机器人跟踪运动控制

仿人头颈部机器人是仿人机器人的一部分,负责对视觉目标进行动态跟踪。为了能够精确跟踪目标,在系统运动学建模过程中,将机器人视场中心的视线作为一个具有伸缩自由度的连杆加入头颈部结构的运动学模型。通过双目视觉系统计算得到的目标点位置在数学模型上成为连杆机构运动的目标位置。为了使具有冗余自由度的头颈部机器人的运动更符合人类的动作行为,对用于消除运动学奇异点的阻尼最小二乘逆解算法进行了改进。改进后的修正算法不仅能够使机器人在运动过程中避开奇异点,而且能够实现算法上的关节限位,保证机器人运动的关节舒适度,使其更符合人类的行为习惯。仿真实验表明:这种算法在很大程度上提高了机器人运动的可靠性和稳定性。     

自适应积分终端滑模的自主车辆路径跟踪控制

为了实现自主车辆在复杂行驶环境下有效的路径跟踪功能,车辆必须配备一个拥有鲁棒性的控制系统,因此提出了一种自适应积分终端滑模控制策略。首先,采用了一个二自由度的车辆动力学模型以及一个简化运动学模型,用来描述车辆行驶时的横向动力学和路径跟踪特性;其次,设计了一种自适应积分终端滑模控制器,并利用李雅普诺夫稳定性判据证明了该控制系统的稳定性;最后,利用Matlab-Carsim联合仿真平台,以不同的车速分别在冰雪路面和干沥青路面上进行仿真测试,验证了所设计控制器的性能。仿真结果表明:当车辆行驶在不同的路面和速度工况下时,相较于传统滑模控制以及非奇异终端滑模控制,自适应积分终端滑模控制不仅拥有更高的控制精度,同时具有更强的鲁棒性能。     

基于VRML的机器人空间连续轨迹运动仿真

以虚拟现实建模语言VRML(Virtual Reality Modeling Language)辅以3DMAX作为建模工具, 建立了机器人的三维模型. 利用Java与虚拟现实建模语言之间外部编程方式的交互, 实现了机器人正运动学、逆运动学及连续轨迹运动仿真. 当进行连续轨迹运动仿真时, 建立工件的三维模型, 提取工件棱边信息, 机器人可以实现沿着工件轮廓的三维运动, 模拟去除工件毛刺、进行光整加工的过程. 仿真以六自由度机器人作为仿真对象, 但具有很强的适应性.     

2-UPS/RPR并联机构运动学分析

为得到2-UPS/RPR并联机构运动学特性,首先,运用螺旋定理进行分析得出动平台反螺旋系与运动螺旋系,结合修正的Grübler-Kutzbach公式计算机构自由度.然后,通过位置反解得出末端执行器位姿与各驱动杆位姿函数关系,并结合牛顿迭代法得出位置正解.其次,运用雅可比矩阵映射出末端执行器速度参数.最后,运用Adams软件对2-UPS/RPR并联机构的虚拟样机进行运动学仿真分析,得到动平台位移、角速度、速度、加速度变化曲线云图,结果表明该机构两转一移的特性可适应不同工况下复杂表面的喷涂.     

串联冗余自由度机构关节角位置的规划算法

为了建立一种实时求解串联冗余自由度机构关节角位置的方法,解决串联冗余自由度机构逆运动学求解中角位置的求解问题,给出了逆运动学的数值解。根据加权伪逆理论,采用瞬时最优速度表达关节空间角增量的方法,研究了关节空间角位置数值解法,给出了冗余自由度机构连续跟踪期望空间姿态时的关节空间角位置计算方法。在典型运动输入条件下,分别恒定速比关节位置算法和加权逆速度积分方法获得的关节位置和姿态误差进行仿真。为验证算法有效性,以卫星天线姿态稳定系统为研究对象,仿真结果表明,恒定速比关节位置算法在运动学逆解过程中能够保证天线姿态误差Frobenius(弗罗贝尼乌斯)范数小于10~(-4)。仿真结果表明:本文提出的方法能够连续给出冗余自由度机构运动过程中的关节空间角位置的希望值,实现了逆运动学角位置层面的数值解和理想的控制精度。     

集成化转向和制动的车辆主动安全控制系统研究

针对汽车主动安全控制策略研究的需要,设计了转向和制动集成化的车辆主动安全研究系统。该系统包括装配线控转向、线控制动主动安全系统的实验车辆以及AUTOBOX硬件结构,同时有车辆动力性仿真软件MSCCarsim和与AUTOBOX无缝接口的MATLAB／Simulink作为软件支撑,可以实现车辆主动安全控制系统仿真、实时快速原型（RCP）／硬件在回路测试（HIL）等功能。为验证系统的可行性,建立了七自由度车辆动力学模型,提出了基于扩展Kalman滤波的车辆运动参数估计方法,并初步进行了控制方法和控制器设计的验证和分析工作。     

基于MPSO算法的水下机器人PD控制器

为了解决传统水下机器人运动控制器只针对单独的自由度进行解耦控制,从而忽略了各自由度之间耦合效应的问题,设计了一个新型的PD控制器.该控制器在水下机器人6个自由度动力学模型的基础上,根据实际需要进行简化,利用一个运动控制方程实现4个自由度的运动控制.同时采用改进PSO算法自寻优确定控制方程的参数,以提高效率,减少设计时主观因素的影响.最后以某型AUV(autonomous underwater vehicle)为控制对象及试验平台,针对所设计的控制器进行仿真试验,结果验证了该控制器在水下机器人运动控制中的可行性.