基于MATLAB的机械臂运动学分析和轨迹规划

目的 研究包装机械臂运动学和轨迹规划,以实现机器臂的平稳运行和精确控制。方法 以六自由度包装机械臂模型为研究对象,采用改进的D–H参数法建立坐标系,推导运动学方程,运用MATLAB搭建机械臂模型并进行正逆运动学仿真,以验证模型的正确性。其次,采用五次多项式插值算法对机械臂关节空间进行轨迹规划。最后,针对包装作业中待包装产品的定点抓取搬运任务进行轨迹规划和仿真。结果 搭建的机械臂模型正确,五次多项式插值法轨迹优化效果好,可保证各关节角度、速度和加速度曲线光滑连续;计算出抓取搬运任务中各关节的关节量,并得到了末端执行器运动轨迹曲线。结论 机械臂能以预期的运动精度完成抓取搬运的动作,为进一步探究机械臂的运动控制和实际应用奠定了基础。     

RRR及RRC机械臂运动学建模与分析

运动学分析对于机械臂在实际工业应用中具有重要意义。本文针对平面RRR型机械臂、空间RRR、RRC机械臂这3种典型的工业机械臂进行了正运动学分析。首先建立坐标系,得到各坐标系之间的变换矩阵,即可得到机械臂末端位置与机械臂驱动关节之间的关系。机械臂末端执行器在末端坐标系中的坐标可根据得到的变换矩阵转换为在基坐标系下的坐标。最终通过机械臂的特殊位置,验证了正运动学建模分析的正确性。     

六关节机械臂逆运动学的快速求解算法

对最常用的六关节机械臂,给出一种直接获取逆运动学最优解,并且运算速度更快的方法,以提高机械臂快速响应能力。这种方法不需要先从机械臂正向运动学方程中求逆运动学方程的全部解,然后再从中选择最优解,而是根据对末端的姿态和位置的要求,直接求出最优解,即先求出第5个坐标系的坐标原点和第4、5、6个关节角的旋转角度,再根据第5个坐标系原点的坐标以及第4、5、6个关节角的旋转角度求出第1、2、3个关节角的旋转角度。仿真结果证明了6个关节角计算的正确性和可行性。     

镍阳极板铜耳线搬运机械臂轨迹规划仿真研究

镍阳极板铜耳线的搬运依靠的是一种六自由度机械臂来完成,而六自由度机械臂在完成镍阳极板铜耳线搬运和插装的过程中存在着运动轨迹偏差大和不平稳的问题,本文将以六自由度机械臂为研究对象,运用D-H法建立运动学模型,参照此应用环境下的要求确定机械臂的约束要求,对机械臂的运动过程进行分析.采用五次多项式插值法对六自由度机械臂的运动...     

模块化六自由度机器人运动学标定与实验研究

针对自主研发的模块化六自由度轻载搬运机器人,使用激光跟踪仪并采用直接标定法进行了运动学标定与实验研究。采用D-H法构建了机器人连杆坐标系和机器人运动学模型,并运用微分变换的方法建立误差模型。通过激光跟踪仪测量机器人末端位置,将其与运动学模型求解得到的机器人末端位置进行比较,验证了误差模型的正确性。然后将误差模型计算得到的机器人连杆参数误差在机器人控制系统软件中进行修正。最后利用激光跟踪仪测量机器人的关节转角间隙误差,将误差值转换成脉冲数并在软件中进行补偿。机器人运动学标定实验表明,使用激光跟踪仪进行连杆参数误差补偿和关节转角间隙误差补偿可以明显的减小绝对定位误差,绝对定位误差降低了69.6%,定位精度有了明显的提高。     

协调式六自由度运动平台的运动学分析

从平台的基本变换着手，用运动平台和固定平台间的矢量关系分析了协调式六自由度运动平台的运动学性能。给出了平台进行各种运动（平动、转动）时作动筒的位移、速度和加速度变化规律，并以一个具体实例对其进行了验证。     

基于Dobot机械臂的包装自动线运动规划与仿真

目的 针对手工包装作业劳动强度大、生产速率低、一致性差等问题,基于Dobot轻型机械臂设计一种针对校园纪念品包装的自动化线.方法 首先对自动包装线各工序进行分析,确定各工步关键路径点,对各工序内的工步机械臂运动进行轨迹规划.其次利用Robotics Toolbox工具箱建立机械臂仿真模型,进行运动仿真分析.最后联合Matlab和Inventor进行可视化运动虚拟仿真.结果 运动仿真结果显示,在机械臂执行轨迹规划任务过程中各关节角位移无突变,且角速度和角加速度曲线平滑,能保证机械臂运行平稳,可视化虚拟仿真显示机械臂运行平顺.结论 证明各工序机械臂运动规划可行,符合各工步任务要求,可以满足包装自动化任务要求.     

六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与仿真

突破了仅对两自由度平面柔性机械臂进行研究的传统,而对多自由度空间柔性机械臂进行动力分析.用假设模态法表示臂杆柔性,并将变形量融入D-H坐标系,通过对机械臂末端的轨迹规划得到刚性运动学的逆解.运用Kane方法对多自由度的空间柔性机械臂进行动力学建模,推导出完整的系统动力学方程,采用较高精度的四阶龙格一库塔法对动力方程进行积分求解.给定一个六自由度柔性机械臂模型,并对其进行数值仿真,验证了臂杆柔性时机械臂的动力响应产生的重要影响.     

六轮移动机器人运动学建模与仿真

针对石化行业的需求,设计了一款具有较强运动灵活性的适合在狭小空间、复杂环境中工作的六轮移动机器人。采用4个全向轮与两个普通橡胶车轮混搭的车轮配置方案,建立机器人的运动学模型,并分析了车轮的运动参数与机器人本体位姿之间的关系;运用ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型,通过对直线行驶、原地转向性能进行运动学仿真,得到了机器人的运动学曲线,验证了运动学理论模型的正确性和机器人机构设计的合理性。原地转向误差实验表明,机器人具有较强的原地转向能力,原地转向最小误差可达到2.299mm,较好地满足了该机器人的高灵活性需求。     

基于加速度计阵列的六自由度振动台测试方法研究

目前多自由度振动台缺乏方便有效的多自由度振动测试手段,通过探讨基于加速度传感器的六自由度振动测试方法,提出基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型,依据六自由度运动系统方程对该构型的运动状态进行了理论推导,并设计了具体的封装方法,最后对封装的加速度计阵列构型进行了多自由度振动测试试验验证。试验结果表明:所提出的基于4只三向加速度计的加速度计阵列构型能够对角加速度进行测试与还原,简易可靠,可以作为多自由度振动的测试手段。本文提出的加速度计陈列构型有望被推广应用于现场低频振动测量或校准工作中。     

串联式球面剪叉机构的运动学建模与轨迹规划

目的研究一种用于球体表面装饰的串联式球面剪叉机构的运动学性能与轨迹规划。方法运用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grübler公式计算机构的自由度,利用球面三角运算法则和坐标变换法,建立串联式球面剪叉机构的运动学模型,并采用Denavit-Hartenberg(D-H)四元数法对机构进行正运动学和逆运动学的求解,利用Matlab软件进行机构的工作空间求解,利用SolidWorks动态仿真法对机构进行轨迹规划,并进行运动性能分析。结果通过实例得出了机构在球面上按给定轨迹运行时的运动规律与实际规划轨迹的运动规律性能相符。结论串联式球面剪叉机构具有工作空间大、运动灵活、运动性能良好等优点,适用于在球体外包装表面上雕刻、喷绘以及其他相关应用领域。     

七自由度缓冲衬垫包装的动力学仿真

目的针对常用四角衬垫的七自由度包装衬垫进行动力学分析,为以后用该类型衬垫仿真奠定基础。方法使用Matlab进行编程产生随机高斯白噪声,并进行滤波处理,然后使用ode15s模块对以能量法建立七自由度的衬垫包装系统进行动力学微分方程求解。结果各支脚的垂直振动位移趋势一致,且数值大小低于8 mm,偏转角位移介于0.006~0.008 rad之间,被包装物垂直位移响应低于6~6.8 mm,验证了在该工况下缓冲衬垫的缓冲特性。结论在该激励作用和包装系统的减振作用下,被运输包装物得到了有效的防护,并且线性趋势和实测相吻合,仿真效果良好。     

具有一移动两转动并联机构设计及运动学分析

目的 针对食品行业包装工作量大,人工成本逐级提高且易出错的现状,设计一种能实现复杂运动的新型并联机构.方法 利用螺旋理论分析支链运动螺旋和约束螺旋,通过修正的Kutzbach-Grübler公式计算机构自由度.根据机构学和几何学关系,建立机构输入、输出参数关系方程;通过位置关系方程,得到机构输入、输出的速度和加速度关系方程.由于机构速度雅克比矩阵复杂,将判断矩阵是否满秩问题转化为多元函数求极值问题.根据机构约束条件,计算机构运动平台工作空间.建立机构位置正解的适应度评价函数,将改进的粒子群优化算法与迭代法相结合,求解机构位置正解.利用五次多项式对动平台中心点运动位姿进行轨迹规划,得到运动学输入参数的变化规律.结果 机构具有一移动两转动自由度.通过对上述问题数学模型的求解发现,机构不存在明显奇异位形,且工作空间连续,姿态角运动范围大.求得了机构高精度位置正解,驱动副运动学参数变化平稳,符合轨迹规划预期.结论 该新型并联机构满足食品抓取和装箱时所需的大工作空间要求,可以实现平稳运动,计算结果为机构动力学分析和实时控制奠定了理论基础.     

大行程超精密二自由度机器人末端操作器及驱动器的研究

介绍了大行程超精密二自由度机器人末端操作器及其驱动器。用研制的该二自由度机器人末端操作器与通用工业机器人ＰＵＭＡ５６２配合完成了精密装配作业，成功地提高了ＰＵＭＡ５６２的响应和定位精度。最后介绍了该操作器的应用前景。     

一种二自由度减振气囊设计及整机运输仿真

目的设计一种二自由度的减振气囊装置,模拟整车运输过程,并计算仿真验证结构的减振性能,为后续研究整车货运包装减振提供基础。方法根据达朗贝尔原理简化被包装易碎件在运输过程中的理论模型,并建立车辆的运动学方程。使用Simulink等软件模拟滤波白噪声时域模型,并进行求解,通过振动模型分析得出与运输安全相关联的3个振动分析图,最后建立合适振动模型的评价机制。结果通过理论模型和仿真演示得到,在常规行驶速度40~50 km/h条件下,减振气囊的振幅为0.02 m,角变化范围为0.004~0.009 rad。结论在相关易碎件运输过程中,基于二自由度的减振气囊系统可靠性较好。     

一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析

目的 针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题，设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法 首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上，通过改进其末端结构以增加机器人的自由度，从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上，采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析，验证机器人运动学模型的正确性。最后，基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果 实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续，没有任何断点与突变点。结论 表明该机器人运动平稳，具有良好的运动学性能，从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。     

拉伸机专用上下料机械手的运动学研究

目的 为了提升金属拉伸工作的效率和安全性,适应人们对拉伸产品不断提升的高要求。方法 根据拉伸机的结构和工作流程设计具有四自由度的拉伸机专用上下料机械手,运用D-H法构建机械手的运动学关系式,并进行运动关系的计算。最后,采用Matlab软件中的Robotics Toolbox工具箱来建立机械手的结构模型,以及仿真机械手的工作运动状态。结果 模拟机械手的运动,得出各关节的姿态和末端执行器的行径轨迹,分析得出3个关节速度与角速度在初始与结尾处为0,且连续光滑。结论 根据仿真结果可知,所设计的机械手运动符合加工实际,可以顺利完成上下料的工作。     

Competing and Cooperative Effects of Spin, Charge, and Phonon Degrees of Freedom in HTSC

The phase diagram of high-T _c superconducting copper oxides (HTSC) exhibits an unusual complexity which is, at present, beyond any microscopic modeling. Motivated by very recent experimental findings—(i) a giant isotope effect on T* and (ii) doping-dependent phonon anomalies and extra modes—the role played by the lattice is reinvestigated and the consequences arising for the striped phase are discussed. By including nonlinear higher-order phonon–phonon and density–density interactions in the Hamiltonian, an isotope effect on T* is obtained, as well as substantial q-dependent phonon anomalies, where both effects are strongly doping dependent.