六自由度机械臂运动学及工作空间分析

建立了一种用于危险作业条件下的六自由度机械臂模型,根据D-H方法建立了其数学模型,并进行正向运动学分析,通过计算和仿真,验证了所建运动学方程的正确性。通过采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间,利用Matlab对机械臂工作域进行求解,给出了机械臂末端的工作空间点云图。通过机械臂运动过程中基座的受力分析,结果表明:末端执行器移动速度越快,基座承受的力矩越大;各个关节角速度和末端执行器移动速度对力矩曲线的平稳性影响明显,且基本成正比;在末端执行器位移方向改变处,基座所受力矩最大。     

六自由度串联机械臂运动学及其工作空间研究

根据实际生产需要设计和建立了一种用于焊接车间上下料的六自由度串联机械臂及专用末端执行器模型,针对机械臂的正运动学以及其末端执行器的可达空间进行了研究.基于D-H法对机械臂运动学数学模型进行建立并求得其正运动学方程.提出在Matlab环境下利用Robotics tool-box10.2通过代入各个关节随机参数的方法与机械...     

基于SimMechanics的六自由度机械臂仿真研究

运动学和动力学分析对机械臂的研究具有很重要的作用。以往对机械臂的研究方法均需要建立复杂的数学模型和程序,而Sim Mechanics具有简单、快捷获取动态系统的模型的功能,并且系统建模方便直观,仿真功能强大,可以在模型中通过改变结构,优化系统参数,在仿真环境中分析结果。利用Sim Mechanics的上述优点,以工业六自由度机械臂ER10为研究对象,将SolidWorks建立好的机械臂ER10模型导入到MATLAB/SimMechanics仿真平台中,生成对应的仿真模型,并且在运动仿真平台中,通过在机械臂模型添加末端位姿信号和各个关节信号(角度函数,力矩值),全面地对机械臂进行运动学和动力学分析。     

机床冷却系统六自由度机械臂控制机构设计

六自由度机械臂控制机构包括吸附底座、主体架、机械臂和摆动头。其主体架与吸附底座相连,机械臂一端可转动地设于主体架下端,另一端与摆动头相连;摆动头包括电机支架、摆动伺服舵机、喷头和摆动机构,喷头通过摆动机构与摆动伺服舵机的输出轴相连。该机构能围绕主轴实现360°旋转,避免喷射死角、盲区;同时利用具有多自由度的机械臂,能准确定位喷头位置,提高灵活性和通用性。     

六自由度机械臂反向动力学递推算法研究

针对多自由度串联型工业机械臂反向动力学求解问题,提出一种基于解耦自然正交补的反向动力学递推算法。通过六维旋量描述相邻连杆的速度约束,用自然正交补矩阵构建关节速度与六维旋量之间的关系。采用非解耦的Newton-Euler方程建立机械臂的动力学模型,当考虑连杆间的速度约束时,将该动力学模型用基于自然正交补的方法进行解耦,形成机械臂反向动力学递推算法,得到动力学模型的最小阶形式。以KUKA KR5六自由度机械臂为例,在仿真环境下对所提算法的有效性进行验证。结果表明:与其他4种算法相比,该算法计算复杂度低、计算效率高;该算法计算效率比ADAMS高67.7%。     

NMPC算法下六自由度机械臂避障轨迹规划

针对机械臂在空间避障轨迹规划的需求,提出一种基于NMPC的六自由度机械臂避障轨迹规划算法。与以往的避障算法相比,该避障算法在规避障碍物的同时可以对运动轨迹精度进行控制。首先,建立六自由度机械臂自主防撞最优控制模型。其次,为了保证系统的时效性,对复杂的六自由度机械臂系统进行线性化处理,并且通过剪切搜索的方法来寻找最优解。最后,使其在满足控制约束和轨迹约束的前提下,达到自主避障效果。通过MATLAB对该算法进行仿真验证,结果表明：该方法能够有效地规划出满足机械臂性能要求的无障碍运动轨迹,实现机械臂在动态环境下的防撞控制,有效提高机械臂的运行安全。     

基于蒙特卡洛法的七自由度拟人机械臂工作空间分析

应用D-H法对七自由度拟人机械臂建立关节坐标系并确定杆系参数,建立机械臂运动学模型,应用齐次变换法推导出机械臂末端执行器的位姿。根据机械臂关节空间到工作空间的映射关系,提出采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间,得出机械臂工作空间的云图。为后续的机械人轨迹规划、动力学分析、运动控制和参数优化提供了参考依据。     

基于ROS的6自由度机械臂运动轨迹规划

针对多关节机械臂作业效率和安全性的运动规划问题,以开源机器人操作系统ROS为仿真平台进行了机械臂运动规划研究.利用Solidworks建立机械臂模型,经SW2 URDF生成XML格式描述的机器人URDF文件.利用ROS Moveit!中的设置助手Moveit!Setup Assistant完成了运动规划相关文件的配置....     

基于改进蝴蝶搜索算法的六自由度机械臂路径规划

针对目前机械臂路径规划的主流算法,如RRT算法、蝴蝶算法和人工势场法等在全局搜索时易遇到寻优精度低、收敛速度慢,在局部搜索时易陷入局部最优解等问题,提出一种改进蝴蝶搜索算法.针对基本蝴蝶算法在种群初始化时添加了Cubic映射,在进行全局和局部搜索时加入非线性惯性权重系数和融入樽海鞘群算法,在确定最优解后加入了柯西变异,以此来提高算法收敛速度和寻优精度等问题.通过MATLAB构建六自由度机械臂和三维空间障碍物的三维模型,并进行仿真实验.结果表明:改进后的蝴蝶算法增强了收敛速度和寻优精度.最后进行了真机实验,验证了改进后的蝴蝶算法能够快速实现机械臂的路径规划.     

多目标复合可视性约束下的机械臂无模型标定位姿研究

与基于模型的机械臂标定方法相比,无模型标定方法具有算法简洁和线性化误差小的优点,但这种方法需要在多个机械臂姿态下同时采集各连杆表面的靶标位姿,因此其可视性同时受视场角狭窄、靶面方向异常以及臂体遮挡的影响,增加测量位姿的构造难度。为此,提出一种基于多目标视觉的复合可视性约束下的机械臂无模型标定位姿遴选方法。依据机械臂连杆参数及轮廓尺寸,生成贴合其等效模型的有向包围盒树,并依据臂体外形特征设定各连杆靶标固连位姿。在此基础上,分别建立靶标角点被包含判据、靶面法向夹角判据以及各包围盒与靶面视锥干涉判据,将其融合为多目标复合可视性约束条件,该算法可在既定工作轨迹下遴选出全体靶标均为可视的机械臂位姿。最后,通过搭建实验台验证所提方法的有效性。实验结果表明：该方法对臂体与靶面的遮挡关系判断精准,靶标在所选位姿处可视性良好,满足机械臂实时无模型标定方法对于多靶标位姿同时采集的需求。     

含有随机参数的机械多体系统动力学建模与仿真

在工程中,机械多体系统的参数往往具有不确定性,如设计公差、制造和装配误差、磨损等因素导致零件的几何尺寸具有随机性;工作温度的影响使得弹性模量、泊松比等参数产生变异.传统的多体系统动力学研究往往忽略了参数的随机性,因此存在局限性.文章基于Kane方程,采用随机理论处理参数的不确定性问题,讨论了含随机参数的多体系统建模问题;并采用Monte-Carlo方法进行解算,最终得到统计意义上的结果.对一含随机参数的柔性机械臂进行了仿真计算,验证了本方法的正确性和有效性.     

一类关节式机械手本体及控制系统设计

文章通过分析一类关节式机械手在系统没计方面所暴露的问题,提出了一种新型本体结构设计思路,并强化了开放式的机械手控制器设计观念,在此基础上开发了一个三关节机械手实例,并详细论述了其在本体结构设计以及基于PMAC的控制器软、硬件结构设计方面的特点。     

基于蒙特卡罗法的液压试验平台可靠性分析

工程机械液压试验平台是一个复杂的机电系统,具有故障多样、成因复杂、隐蔽性强的特点,因此不宜采用传统的数值解析方法或者直接移植其他类型系统的可靠性分析方法来分析系统的可靠性。根据实际液压试验测试平台系统的结构组成,构建系统的故障树;采用蒙特卡罗随机模拟方法对故障树的失效模型进行仿真评估,得出系统的可靠性指标和系统可靠性的最薄弱点,提出提高可靠性的方法,使系统的可靠度指标提高了31%。仿真结果也为系统的进一步优化设计和维修工作提供参考意见。结果表明:基本故障树的蒙特卡罗法适用于大型复杂液压系统或机电液系统的可靠性评估,为大型复杂系统的可靠性分析提供参考。     

基于神经网络的机器人手臂模型辨识

介绍了神经网络动态建模方法,以非线性两关节机器人手臂为例,用两个并联的BP网络对其进行了辨识研究,仿真结果表明,神经网络是建立机器人手臂模型的一种有效方法。     

基于OpenGL航空工业机器人手臂运动学仿真

以两种航空工业机器人(SCARA/PUMA)为研究对象,将其三维模型转换为STL文件。通过分析该三维模型的STL文件,研究数据存放的规律。在VS 2003的MFC中加载OpenGL的图形编程库,读取并显示STL文件中的机器人模型。根据机器人建模知识,进行运动学仿真,实现驱动模型实时显示功能。该方法对机器人手臂运动学分析有一定的通用性,为航空产品加工、制造及维护提供参考。     

巨型机械臂结构动态应力测试与强度分析

某巨型机械臂设计过程中使用了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的虚拟样机技术,进行了动力学仿真和静力学计算。为确保设备运转安全可靠,对巨型机械臂进行了动态应力测试,分析其运动过程中主体结构的应力分布,测试数据与ADAMS/ANSYS平台的联合仿真计算结果一致,确定了巨型机械臂的强度安全,证明了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的联合仿真计算技术路线对特种大型复杂机械设备研发具有很强的推广性。     

基于Halcon的新型引线框架排片机的设计

针对传统引线框架排片机在生产过程中进料部件平稳性差、效率低,X、Y伺服主轴型机械手抓取效率低、入位精度不足等问题,提出一种基于Halcon的新型引线框架排片机。通过改进进料各部件导向结构和驱动形式,采用拉针结构替代传统的皮带式柔性输送结构,实现高效平稳的进料功能。采用SCARA机械臂替代传统X、Y伺服主轴,配合单气缸驱动的抓取机构,实现响应更快、整合性更高的排片功能。设计入位视觉检测模块,利用Halcon视觉库对封装托架边界特征和引线框架定位孔特征进行在线检测与分析。结果表明：该排片机误报率小于2%,漏报率为0,检测时间小于500 ms,满足生产现场实际的应用需求。     

五自由度小型示教机械臂设计

设计了一种五自由度的机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上实验成本较高的问题,制作了一套简易五自由度小型示教机械臂模型。通过D-H法对机械臂运动学进行分析,然后在MATLAB上执行运动学仿真,运用蒙特卡罗法对示教机械臂的工作空间进行求解,仿真结果验证了预期设计目标。此外,对机械臂轨迹规划、运动仿真进行实验验证,实际结果与运动学分析的结果保持一致。     

基于Kinect V2.0的6自由度机械臂控制系统的实现

机器人控制技术的不断发展,人与机器人之间的交互方式正朝着方便、快捷的方向发展。为了实现机器人控制的便捷性,采用自然用户界面(NUI)交互方式,设计了一种基于Kinect V2.0体感传感器的6自由度机械手臂控制系统;该控制系统以VS2015+Kinect SDK2.0为编程环境,编制控制程序;以Kinect V2.0骨骼数据控制6自由度机械手臂;使用人体肩、肘的旋转角度和抓手动作,分别来控制机械手臂的6个关节;通过串口通信方式,以Arduino为下位机硬件核心,验证了该方法的有效性。实验表明,此基于NUI交互方式的控制系统能有效且快捷地控制机械臂进行物体的抓取。