高速并联机械手最优时间轨迹规划及实现

以一种新型二维平动两自由度爿：联机械手为研究对象,为满足机械手高速精确平滑工作的要求。在关节空间进行了三次样条插值轨迹规划,并在考虑关节速度和加速度等约束条件下运用遗传算法对各分段轨迹时间间隔进行了优化。理论和实验结果表明,该轨迹规划方法能够满足工作要求。     

二平动自由度高速并联机械手轨迹规划与运动控制

研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的运动控制技术。针对快速抓放操作的需要,给出了机械手在操作空间的轨迹规划方式和关节空间的精插补策略,理论上保证了机械手的速度和轨迹精度,并通过实验获得了机械手的位置和速度及其误差跟随曲线,结果证明该方式可靠有效。     

三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法*

以三自由度Delta并联机械手为研究对象,针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求,对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行设置,建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础,在操作空间利用3-4-5次多项式运动规律建立操作空间运动特征到关节空间运动特征的映射关系。以机械手运动学正解模型为基础,在关节空间利用五次非均匀有理B样条(NURBS)运动规律建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹关键点位置及运动时间相同的条件下,对两种轨迹规划方法进行计算机仿真,对比分析机械手关节角度、角速度和角加速度等运动特征,并通过物理样机试验进行验证。结果表明关节空间内基于五次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法在减小运动过程中机械手振动和降低电动机功耗等方面优势明显。     

高速并联机械手运动学标定方法

以可实现2平动自由度运动的并联机械手——Diamond机械手为研究对象,提出一种具有分层递阶格式的误差辨识和补偿方法,该方法以动平台参考点初始位置为标定坐标系原点,首先辨识并补偿主动臂回零转角误差．而后再辨识并补偿其它几何参数误差。实验结果验证了该方法的有效性。     

一种并联机械手操作空间最优时间轨迹规划方法

提出一种并联机械手最优时间轨迹规划方法。在操作空间中将机器人的拾取点通过椭圆曲线进行连接,应用先进SCCA(Sine Constant Cosine Acceleration)凸轮运动曲线定义了椭圆路径运动规律,从而使机器人运动过程中关节速度、加速度及转矩曲线连续、平滑,动态性能较优。在此基础上,以关节速度、加速度及转矩为约束条件,以拾取时间最短为目标,采用自适应遗传算法对轨迹进行优化求解,算法中利用罚函数处理非线性约束问题。通过自行设计的Delta机器人仿真及试验结果,表明文中提出的轨迹与常用门字型轨迹相比,运动曲线更加平滑、自然,能有效减小关节空间冲击,缩短机器人拾取时间,提高工作效率。     

一种全回转并联机械手轨迹规划研究

轨迹规划是机器人运动控制的基础。以一种执行高速PTP操作的3自由度全回转并联机械手为研究对象,规划其操作空间轨迹,保证快速性、光滑性,减小机构磨损和破坏,防止机械手振动,同时兼顾关节空间角加速度、输入力矩等动力学指标,将正弦、多项式及修正梯形3种适合高速机构的运动规律在操作空间相同路径下进行仿真比较,遴选出最优运动规律。仿真结果表明,规划的操作空间轨迹性能优良,满足运动控制需要,轨迹规划方法对构型类似机构具有借鉴意义。     

机械手时间最优轨迹规划方法研究

提出一种基于模糊遗传算法的机械手时间最优轨迹规划方案。该方案对简单遗传算法进行了改进，将模糊原理应用于遗传算法，形成了模糊遗传算法，对遗传算法中的交叉概率及变异概率进行模糊控制，提高了算法的收敛速度，有效地避免了初期收敛的发生，在进行时间最优轨迹规划时，综合考虑了机械手的运动学与动力学特性，采用罚函数方法来处理力矩约束。经仿真研究表明，该方法简单实用，适用于大范围空间的轨迹规划，克服了传统的非线性规划方法容易陷入局部极小的不足。     

2自由度绳索牵引并联机器人的高速点到点轨迹规划方法

合理的轨迹规划方法可以提高机器人运动控制的平稳性、快速性和工作效率。当前绳索牵引并联机器人的轨迹规划方法主要采用多项式函数和三角函数满足平稳性要求,但规划算法复杂、快速性较差。针对一种2自由度绳索牵引并联机器人,根据动力学模型推导绳索拉力的单向性约束条件,提出一种新的点到点轨迹规划方法——S型-梯形组合规划方法。考虑到具体的点到点轨迹包含若干个需要依次到达的目标点,构成起始段、中间段和终止段三种不同的运动段,故采用S型-梯形组合规划方法分别设计这三种运动段的速度曲线,使得机器人在起始点和终止点的加速度为零,而中间若干点的加速度不为零,实现动态轨迹规划。仿真试验表明所提出的规划方法不仅可以满足绳索拉力的单向性约束条件,且加速度为简单的一次曲线,可以实现高速的点到点运动。     

高速并联机械手PTP动作优化设计

高速并联机械手轨迹规划的目标为在给定位移与最大加速度的前提下,优化其末端执行器的运动轨迹,使得其运行时间和机械振动趋于最小。本文介绍了一种修正梯形的运动规律,并针对机械手PTP操作的典型工况作柔性路径优化,确定出了一种适合高速并联轻型机械手快速高精度PTP操作的最佳运动轨迹。     

Diamond600高速轻型并联机械手

天津大学制造系统与装备研究所近年来在数字化制造装备设计理论、关键技术和样机建造方面开展了一系列卓有成效的工作，承担该方向课题10余项，取得一批标志性成果。研制成功并联机床、高速并联机械手和加工中心，目前出售或签定合同定单5台，并出口英国，     

基于PLC的高速并联机械手控制技术

以西门子SIMATIC 315—2CPU及FM357—2运动控制单元为核心搭建机械手控制系统，研究了并联机械手轨迹规划、控制数据通讯等保证机械手性能的关键技术，实现了Diamond高速并联机械手的运动控制。     

基于PLC的高速并联机械手控制技术

以西门子SIMATIC315-2CPU及FM357-2运动控制单元为核心搭建机械手控制系统,研究了并联机械手轨迹规划、控制数据通讯等保证机械手性能的关键技术,实现了Diamond高速并联机械手的运动控制。     

高速并联机械手视觉软件开发技术研究

针对智能型pick-and-place机械手高速、高精度的特点,介绍了该系统视觉处理软件开发中的主要技术.首先概述了视觉系统的组成,并根据机械手的特点和其控制系统的开发环境选择NI PCI-1428图像采集卡和LabVIEW作为视觉处理环境;随后详尽论述了软件的开发步骤.最后,将该视觉软件应用于三自由度pick-and-place并联机械手上,实验结果可以保证机械手高速高精度的特性,从而验证了该软件的可行性及高效性.     

基于PLC的高速并联机械手控制技术

以三菱Mitsubishi Q02HPLC和QD75MH4运动控制模块及QJ71C24N串行通讯模块搭建Delta机械手的控制系统,研究了并联机械手的轨迹规划、控制数据通讯和伺服参数整定等保证机械手性能的关键技术,实现了Delta机械手的运动控制。     

自动线机械手位置高速并联控制技术研究

为了提高自动线机械手的控制稳定性,需要进行机械手位置的高速并联调节控制。针对传统的反演控制算法存在输出误差大的问题,提出一种基于变结构比例-积分-微分(PID)模糊控制的自动线机械手位置高速并联控制算法。构建自动线机械手位置高速并联控制对象模型,进行控制约束参量分析,采用扩展卡尔曼滤波算法进行位置参数调节和融合处理,以提高参数的整定性,采用自适应的变结构模糊PID算法进行自动线机械手位置高速并联控制律设计,结合Lyapunov函数进行稳定性分析。实验结果表明,采用该算法进行自动线机械手控制稳定性较好,输出位置参数的误差较低,具有很好的控制稳健性。     

基于ADAMS搬运机械手轨迹规划

通过Solid Works建立搬运机械手模型,导入ADAMS软件。根据末端的工作路径要求,通过点驱动的方式计算各关节角随时间的变化曲线。通过ADAMS的后处理模块将曲线转换为样条曲线,在各关节上添加驱动,观察求解的准确性,为物理样机调试提供依据。     

机械手笛卡尔空间轨迹规划研究

研究PUMA560机械手在笛卡尔空间中的轨迹规划问题。通过分析机械手轨迹运动中的启停加减速和连续轨迹过渡算法,提出在机械手末端轨迹曲线的启停段加入正弦加减速过程,同时在连续轨迹的两条曲线间运用5次多项式过渡曲线的新算法,使得机械手末端轨迹速度连续平滑和加速度连续,有利于提高机械手的运行速度和减少机械手的机械本体的振动和关节磨损。该算法运用VC++6.0和Matlab联合编程并在计算机上仿真PUMA560机械手模型轨迹运动,验证通过轨迹规划算法。     

双五次多项式过渡机械手轨迹规划

笛卡尔空间中,机械手的轨迹运动一般是由多段连续的直线段或圆弧段接合在一起的。连续轨迹段间的过渡是基于笛卡尔空间轨迹规划中的难点,5次多项式过渡算法是机械手笛卡尔空间连续轨迹间位置过渡的主流算法。具有加速度连续的优点,但也存在过渡几何形状难以控制,最大加速度难以估算的缺点。针对这种情况,采用双5次多项式融合算法,实现过渡过程中的几何形状约束,最大加速度约束,同时给出最大加速度估算和允许的边界速度的表达式,实现直线-直线,圆弧-直线,圆弧-圆弧之间的平稳过渡。     

并联机构的运动学多目标轨迹规划方法

提出了一种能够满足装配任务对多种性能需求的并联机构无奇异轨迹规划方法。以运动学分析为基础,证明了一定位姿条件下实现并联机构无奇异轨迹规划的充要条件。然后利用五次B样条曲线对并联机构末端轨迹进行了参数化表达。选取了与装配任务相关的三个运动学性能指标,即总调姿时间,各支链急动度和调姿难易度,并定义为目标函数以评价轨迹的优劣。在仿真实例中,利用人工免疫算法求解了多目标轨迹优化模型并得到了末端轨迹中的36个B样条参数。最后利用平均最优解的评价方法得到了满足装配任务需求的并联机构末端最优轨迹及各支链轨迹。     

高速并联机械手最优加减速控制算法研究

针对DELTA并联机械手的振动与冲击问题,提出一种适用于DELTA并联机械手P-A-P(pick and place)拾取轨迹的梯形加速度算法。该算法采用高次多项式为过渡曲线并考虑端点处的边界条件,与电机控制中常用的修正梯形、正弦和多项式加减速算法相比,能在满足并联机械手高速运行的情况下,尽可能地减小末端执行器的振动和电机轴的冲击。通过虚拟样机仿真,测得末端加速度和电机轴扭矩曲线,并与修正梯形加减速算法的结果进行比较,证明该算法在减小末端冲击和振动方面具有更大的优越性,满足机械手的要求。