工业机器人抓取作业轨迹规划研究

针对8号电雷管的包装生产方式,设计了一种雷管抓取机构,根据工业机器人抓取雷管装盒及抓取雷管盒装箱的运动路径,对机器人进行关节空间轨迹规划。采用5次B样条曲线轨迹规划法,能够实现机器人运动角加加速度的连续性,减少运动产生的冲击及颤振,保证雷管安全、可靠的抓取。最后仿真分析结果证明了该轨迹规划方法的有效性与合理性。     

多约束条件下的机器人时间最优轨迹规划

提出了一种工业机器人时间最优轨迹规划及控制的新方法。对于笛卡尔空间中给定路径上的离散路径点,通过运动学逆解求得与之对应的关节节点序列,采用三次样条插值方法构造各关节位移、速度、加速度均连续的轨迹。在考虑关节空间中速度、加速度、加加速度约束条件的同时,确保机器人在笛卡尔空间各离散路径点处满足由给定路径所决定的速度约束条件,减小机器人运动路径与给定路径之间的误差。采用序列二次规划法求解上述非线性约束优化问题,进而规划出沿特定曲线方程运动的机器人时间最优轨迹。最后将上述算法应用于剪带机器人,证明了该算法的有效性和可行性。     

六自由度曲面加工的并联机器人轨迹规划

在对六自由度并联机器人运动学分析的基础上,对其进行了腔型圆弧面的轨迹规划.通过位置反解函数得到了平台在按给定圆弧面轨迹运动时六连杆的运动情况.对Microsoft Visual C++6.0工具开发的数控加工软件及机构系统配置的运动控制卡PMAC的运用,完成所要求的圆弧曲面的轨迹点的编程,生成相应的圆弧曲面,这正顺应了现在开放式数控系统的发展趋势.     

介入机器人运动学及轨迹规划研究

针对介入机器人运动学和轨迹规划问题,基于D-H坐标系理论建立了血管介入主端机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解;其次,在关节空间内采用五次多项式插值方法,结合介入机器人运动参数对关节轨迹进行了插值计算,实现了对血管介入机器人关节空间的PTP轨迹规划;最后,利用Matlab机器人工具箱建立了该机器人的三维仿真模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真验证。研究结果表明:该机器人连杆参数设计合理,活动空间适应手术要求,运动学方程准确可靠,在关节空间内利用五次多项式进行轨迹规划保证了机器人运动连续平滑。目前该技术已应用于血管介入手术临床试验中。     

三次样条插值在机器人轨迹规划应用中的改进研究

讨论了三次样条插值在机器人轨迹规划中的应用,对三次样条插值进行改进,克服了机器人启动和终止加速度突变问题,消除了机器人启动和终止时的振动,保证了机器人整个作业过程的稳定性.实验证实了此改进算法的可行性.     

喷涂机器人连续直线轨迹规划的研究

采用圆弧过渡与抛物线拟合相结合的优化算法对喷涂机器人连续直线轨迹规划进行研究.为了使喷涂机器人操作臂的运动连续平滑,生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹,利用该优化算法使直线之间的联接连续平滑,然后对该优化算法的仿真结果进行分析,能得到很好的仿真结果,满足工业要求.     

一种五自由度铣削机器人的运动分析和仿真

在加工形状复杂、切削力小、尺寸大的非金属工件时,可以采用工作空间大的串联机器人代替专用的数控加工系统进行铣削加工.针对特定工件的加工设计五自由度铣削机器人,用D-H方法对该机器人进行了正、逆运动学分析,根据工件加工特点对机器人末端操作器位置进行轨迹规划,最后利用MATLAB软件的Robotics Toolbox工具进行了仿真.     

铣削串联机器人运动分析与轨迹规划

在加工形状复杂、切削力小、尺寸大的非金属工件时,可以采用工作空间大的串联机器人代替专门的数控加工系统进行铣削加工。本文针对特定工件的加工设计了一个6自由度铣削串联机器人,用D—H方法对该机器人进行了正、逆运动学分析,根据工件加工特点对机器人末端操作器位置进行了轨迹规划,最后利用MATLAB软件的Robotics toolbox工具进行了建模和仿真。本文为在铣削加工方面应用的工业机器人进一步的动力学分析,提供了理论基础。     

焊接机器人运动学分析及轨迹规划研究

针对梁构、石化容器等大型焊件普遍存在的焊接难的问题,研制了一种新型7自由度大型焊接机器人.首先,分析了该机器人的机械结构,基于D-H坐标系理论建立了机器人的运动学方程,并对该方程进行了求解,得到了其运动学正反解;其次,在关节空间内,采用过路径点的三次多项式插值方法,结合机器人操作空间运动参数对关节轨迹插值计算,实现了对机器人关节空间的轨迹规划;最后,在Matlab7.8平台上,利用机器人工具箱建立了该机器人模型,并且对机器人运动学、轨迹规划进行了仿真分析.仿真及研究结果表明:该机器人各连杆参数的设计是合理的,在关节空间内利用三次多项式进行轨迹规划具有可行性;同时,这也为机器人动力学的研究打下了基础.目前该技术已应用于机器人的点焊及角焊的现场作业中.     

新型装夹机械手的运动学分析与轨迹规划

三自由度机械手广泛地应用于工业领域中,随着工业生产线自动化要求的不断提高,对机械手的需求也越来越广泛.本文所涉及的可调式机械手是一种用于数控机床上的装夹机械手,通过一次装夹完成上料、加工、下料整个过程.采用动力学仿真软件Adams对机械手进行了虚拟样机建模与仿真分析,利用点驱动的方式使机器人按优化后的轨迹运动,得到机械手各关节的运动参数,为机械手的控制提供了重要依据.     

6自由度绳牵引并联机构的运动轨迹规划

首先,基于6自由度绳牵引并联机构的运动学逆解模型,给出了可用于运动轨迹规划的绳的速度和加速度 的一般结论:绳的速度值始终不大于动平台上相应铰链点的速度值;而正的绳加速度值始终不大于动平台上相应 铰链点沿绳拉力方向的加速度值。接着,提出一种适用于大部分工作空间的绳拉力的计算算法。然后,选择一个 结构紧凑的6自由度完全约束定位机构,以末端执行器能实现空间螺旋∞型的轨迹为目标,进行运动规划,研究 绳的运动特性。仿真结果验证了以上所得到的一般性结论。同时表明,一些绳的拉力的变化不大;而另外一些绳 的拉力的变化很大。这些运动轨迹规划的仿真结果,能为以后该机构的运动控制方案的研究提供依据。提出的运 动轨迹规划方法对一般的6自由度绳牵引并联机构都适用。     

Multi-objective dynamic optimal trajectory planning of robot manipulators in the presence of obstacles

In this paper, a real-world test problem is presented and made available for the use of evolutionary multi-objective community. The generation of manipulator trajectories by considering multiple objectives and obstacle avoidance is a non-trivial optimisation problem. In this paper two multi-objective evolutionary algorithms viz., elitist non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) and multi-objective differential evolution (MODE) algorithm are proposed to address this problem. Multiple criteria are optimised to two simultaneous objectives. Simulations results are presented for industrial robots with two degrees of freedom (Cartesian robot (PP) with two prismatic joints) and six degrees of freedom (PUMA 560 robot), by considering two objectives optimisation. Two methods (normalized weighting objective functions and average fuzzy membership function) are used to select the best optimal solution from Pareto optimal fronts. Two multi-objective performance measures namely solution spread measure and ratio of non-dominated individuals are used to evaluate the strength of Pareto optimal fronts. Two more multi-objective performance measures namely optimiser overhead and algorithm effort are used to find computational effort of NSGA-II and MODE algorithms. The Pareto optimal fronts and results obtained from various techniques are compared and analysed.     

A software system for optimum design and trajectory planning of robots

This paper describes an interactive graphic robot-simulation system that has been developed to carry out optimum design and to provide a robot-independent off-line motion-planning tool. The system includes model building, optimum design, trajectory planning and graphic display, and is capable of detecting collisions. Emphasis is given to graphics facilities (translation, scaling, removal of hidden lines, image animation, etc.). The system is highly interactive through a menu technique. It was written in Turbo Pascal and implemented on an IBM PC microcomputer.     

Automated tool trajectory planning of industrial robots for painting composite surfaces

Automatic trajectory generation for spray painting is highly desirable for today’s automotive manufacturing. Generating paint gun trajectories for free-form surfaces to satisfy paint thickness requirements is still highly challenging due to the complex geometry of free-form surfaces. In this paper, a CAD-guided paint gun trajectory generation system for free-form surfaces has been developed. The system utilizes the CAD information of a free-form surface and a paint gun model to automatically generate a paint gun trajectory to satisfy the paint thickness requirements. Complex surfaces are divided into patches to satisfy the constraints. A trajectory integration algorithm is developed to integrate the trajectories of the patches. The paint thickness deviation from the required paint thickness is optimized by modifying the paint gun velocity. A paint thickness verification method is also developed to verify the generated trajectories. The results of simulations have shown that the trajectory generation system achieves satisfactory performance. This trajectory generation system can also be applied to generate trajectories for many other CAD-guided robot trajectory planning applications in surface manufacturing.     

喷浆机器人大臂的一种轨迹规划算法

借助于数值方法中的拟合手段来构造多项式函数,通过建立两个关键变量之间的正、逆向数学关系,对喷浆机器人大臂机构的运动轨迹进行了规划,并利用仿真分析的结果对其进行了检验.     

加工长轴端面上偏心孔的方法

介绍在车床上加工长轴端面偏心孔的方法,解决工件的装夹与切削方法及车刀的选用等技术问题.     

喷涂机器人自动轨迹规划研究进展与展望

喷涂自动轨迹规划是以喷枪涂料沉积模型、工件表面CAD模型、约束条件和优化准则为基础,利用最优轨迹规划器自动生成喷枪轨迹。简介了喷涂自动轨迹规划的发展历程,分析了高斯分布模型、贝它分布模型、分析沉积模型、工件表面建模方法和优化准则,详细综述了最优轨迹规划器的研究进展,分析了目前自动轨迹规划研究存在的难点问题,并展望了自动轨迹规划的未来发展。     

基于GA算法的协调机器人双光束激光焊接轨迹规划研究

针对长尺寸整体薄壁板T型接头激光焊接,提出双光束激光焊接技术,成功解决T型接头单面双侧焊接,保证T型接头的双面成型,对整体变形量控制和隐身性能的提高起到不可替代的作用。针对双光束激光焊接机器人采用激光跟踪技术进行焊缝提取与跟踪,使激光焊接头回归到焊缝有效范围内;运用遗传算法和主从机器人协调操作得到两台机器人的最优焊接轨迹,保证焊接的一致性,确保焊接质量。     

服务机器人手臂轨迹规划的研究

利用D-H法建立坐标系、Matlab软件求解正逆方程和插值法处理关节变量来研究服务机器人手臂5个关节空间的轨迹规划问题,实验表明,这种轨迹规划方法是准确和可行的。通过对该方法分析,指出其实现轨迹规划的一般步骤和优缺点,最后展望该轨迹规划法的研究发展方向。