基于ADAMS的六自由度串联机器人运动学仿真研究

借助ADAMS仿真软件建立了六自由度串联机器人的虚拟样机模型,对其运动学问题进行了仿真研究。通过对末端执行器添加点驱动,设置期望轨迹参数方程,仿真测量得到各个关节角度变化的曲线,通过对曲线的拟合,最终得到运动学逆解。利用六个关节的运动驱动,仿真得到机器人末端执行器的位移与速度曲线,其变化平稳,无突变现象。通过在ADAMS平台上进行仿真,可直观的了解到机器人运动过程中的各连杆、各关节及末端执行器的运行状态,为机器人轨迹规划、动力学分析及离线编程、物理样机实验等提供依据。     

UR10机器人的运动学分析与轨迹规划

为了让机器人在作业过程中运动轨迹具有连续、平滑的特性,对6自由度机械臂进行了运动学分析和轨迹规划。以6自由度的UR10机器人为研究对象,以刚体运动的齐次变换理论为基础,应用改进的D-H法对UR10机器人进行了运动学建模,基于几何与代数法对机器人进行了正、逆运动学分析,得到笛卡尔空间中末端执行器的位姿与关节空间中机器人关节角度之间的映射关系,并通过实例验证了公式推导的准确性。最后,基于MATLAB机器人工具箱,应用梯形的速度混合曲线对UR10机器人进行轨迹规划的仿真实验。试验结果表明:基于梯形的速度混合曲线得到的轨迹规划,实现了机器人的运动轨迹的连续和平滑。     

箱型钢结构轨道式焊接机器人D-H模型与连续轨迹规划

针对箱型钢的结构特征和焊接过程特点,设计了一款5自由度的轨道式焊接机器人,用于箱型钢结构安装现场的自动化焊接. 采用D-H法,建立了机器人运动学模型,并通过特定的代数方法进行了逆运动学求解,推导出了焊枪末端的空间位姿参数与焊接机器人各关节变量的解析关系模型. 在此基础上,采用连续路径运动的轨迹规划法,在给定焊枪末端轨迹时,对各关节的运动情况进行了MATLAB仿真研究. 结果表明,导出的逆运动学求解模型可用于箱型钢结构焊接机器人的连续运动轨迹和姿态规划和控制,为实施机器人的运动控制奠定了基础.     

基于MATLAB Robotics Toolbox的UR5机器人轨迹规划与仿真

为了解UR5机器人实时轨迹变化情况,根据Denavit-Hartenberg参数法在MATLAB Robotics Toolbox中利用Link函数建立了UR机器人的三维数学模型,对UR5机器人进行了正、逆运动学求解与理论分析,推导出各个关节角之间的变化关系;利用三次多项式插值法对任意PTP (点到点)之间的空间轨迹规划进行理论分析,并结合MATLAB Robotics工具箱对UR5机器人数学模型进行了空间轨迹规划和仿真,得到了连续变化的轨迹曲线。仿真结果验证了机器人运动学模型的正确性和合理性,为UR系列机器人的进一步研究和应用提供了理论依据。     

打磨机器人不同位姿下的刚度特性研究

针对机器人在加工应用中的弱刚性问题,对串联机器人打磨过程中的位姿进行优化以提高操作刚度。文章以ABB公司IRB6700六自由度串联机器人为研究对象,研究了该机器人在不同位姿下的刚度特性。首先以该型号机器人的连杆及结构参数,建立机器人各连杆坐标系,推导出其运动学方程及雅克比矩阵。其次忽略机器人臂杆刚度,建立了考虑关节刚度的机器人末端静刚度模型。最后研究了机器人在不同位姿下的刚度特性,以优化机器人末端刚度为目的,得到了该型号机器人在本打磨工况下的最优加工位姿。     

六自由度经济型工业机器人设计与运动学分析

设计了一种六自由度经济型工业机器人,从经济性考虑,完成了驱动电机、减速器及控制器的选型和各关节的结构设计,在保证性能要求的情况下降低了机器人的成本。根据D-H方法建立机器人的运动学数学模型,得出机器人末端点的运动方程,在Matlab环境下,采用蒙特卡洛法求出机器人的工作空间点云图,运用Robotics Toolbox对该机器人进行仿真建模,并进行了实例仿真。通过仿真结果分析机器人的运动情况,验证了运动学算法的正确性,符合预期的设计目标,为机器人轨迹规划和控制的研究提供了可靠的依据。     

基于MATLAB的工业机器人码垛单元轨迹规划

针对在线示教再现编程方法受不确定因素影响较大的缺点,在MATLAB软件环境下应用D-H法则对工业机器人本体建立运动学模型,并对码垛工作单元进行了整体建模;在对机器人重复定位精度进行实验验证的基础上,依据实际码垛任务在笛卡尔空间内对机器人末端执行器路径进行了设计,并返回关节空间内对该路径进行了运动学仿真,完成了码垛任务的末端执行器轨迹规划,在模拟工作单元动态特性基础上,提出了一种多变的工作空间内机器人轨迹规划方法。     

基于时间最短的冲压机器人轨迹规划

针对一种4自由度串联冲压机器人的自动上下料过程,在机器人的初始位姿与目标位姿已知,而运动时间和路径不确定的前提下,以最大限度提高机器人工作效率为目标,以工程实际中关节驱动力、驱动速度和工艺过程为约束条件,进行了单工作周期时间最短优化研究。首先采用D-H参数法建立机器人的连杆坐标系,列出关节变换矩阵和运动学方程,通过微分变换法求出机器人的雅克比矩阵,采用牛顿-欧拉法得出各关节力矩的表达式;然后以时间为参数,运用5次多项式拟合关节位移变化轨迹;最后采用二分法求解满足各关节速度约束和力(矩)约束的最优运动时间,从而生成各关节运动轨迹,并且进行了对比实验。结果表明,该轨迹规划方法能有效地缩短冲压机器人的工作周期。     

基于运动学的机器人轨迹规划研究

针对6自由度关节机器人轨迹规划问题,建立机器人的运动学方程,采用虚拟样机仿真的方法计算机器人各关节角速度和角加速度随时间变化的数据,同时采用拟合算法对数据进行轨迹化处理。建立了关节机器人实验平台,将关节空间轨迹规划参数运用到机器人上,使用激光跟踪仪测量机器人末端轨迹数据,通过机器人末端位置稳定时间和位置超调量来评估轨迹规划的有效性,实验结果表明:该方法所得轨迹平滑可控,可实现机器人按规划运行要求。     

6R关节式机器人运动学仿真分析

为研究PR05型号6自由度关节型机器人的运动性能和轨迹规划,运用D-H建模方法对该机器人建立运动学方程,并基于其变换矩阵中元素的特性,提出一种6自由度机器人运动学逆解优化算法,该算法只需进行一次矩阵逆乘,从而使计算过程简化,而后分析了该机器人的奇异状态位置;在Matlab Robotics Toolbox环境下,对该机器人进行仿真建模,并对其运动学正逆解和关节空间轨迹进行实例仿真,得到了机器人各个关节的动力学参数仿真曲线和运动轨迹数据,验证了所建立的机器人运动学模型正确以及正逆解算法的有效性,表明了该机器人运动性能良好,轨迹曲线平滑无波动。     

基于MATLAB的码垛机械手运动学分析与仿真

对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MATLAB环境下建立起机械手运动学仿真模型并进行实例仿真,指出常规的逆解验证过程存在的不足进而提出采用相应的补充验证手段的观点,验证了正、逆运动学求解的正确性,为后续分析、控制与优化提供运动学参考。     

偏置式空间机械臂关节角参数化逆运动学求解

针对偏置式空间7自由度(DOF)冗余机械臂,提出了一种基于关节角参数化的运动学求解方法。根据空间机械臂的结构特点对其臂型进行了分析,采用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立空间机械臂坐标系。采用D-H法对空间机械臂操作空间进行了描述,在考虑运动学约束的基础上,得到了以关节角为变量的正运动学模型。通过分析逆运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解了该类机械臂逆运动学的完整解析解。在Matlab环境下,使用Matlab Robotic Tools对机械臂的初始姿态进行了仿真。通过给定的机械臂末端位姿,根据推导的逆运动学算法对空间机械臂各个关节的角度进行了求解。机器臂的运动学逆解算将作为机器臂运动规划和轨迹控制的基础。     

Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响

研究了Al元素对Zn-Al钎料钎焊2A01铝合金性能的影响.钎料润湿性试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎料在2A01铝合金表面的铺展性能提高,Al元素含量为12%(质量分数)时,铺展面积达到最大,继续增加钎料中Al元素含量,铺展性能降低.钎料中Al元素含量在8%~15%范围内时,钎料均具有良好的铺展性能.钎焊接头力学性能试验结果表明,随着钎料中Al元素含量的增加,钎缝中铝基固溶体强化相数量增加,对接钎焊接头强度提高,钎料中Al元素含量为8%时,钎焊接头强度达到最高,继续增加Al元素含量,钎缝中的枝状共析组织变得粗大,与其周围组织容易产生应力集中,萌生裂纹,对应的钎焊接头强度降低.综合考虑钎料的铺展性能以及钎焊接头力学性能,92Zn-8Al钎料钎焊2A01铝合金性能最佳.     

悬臂式3D打印机器人运动分析与打印实验

针对目前3D打印装置结构单一和打印空间小的的缺点,研制了一台悬臂式3D打印机器人.运用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立连杆坐标系,根据齐次坐标变换,建立机器人正运动学方程,采用代数法进行逆运动学求解,通过控制各关节变量,驱动打印头在3D打印平台上按照指定轨迹实现3D打印功能,并在悬臂式3D打印机器人实验平台上进行了零件打印实验,结果表明:所设计的悬臂式3D打印机器人能够准确、有效的按照规划路径执行相应轨迹运动,表面无翘曲和变形产生,打印零件质量和精度较高.     

三平移并联机器人机构的智能模糊控制研究

目前，有关并联机器人的研究多限于机构学、运动学和动力学方而的研究本文针对一种三平移并联机器人机构，在根据动平台运动要求，基于运动学分析实时求得各支路主动副期望角位移，建立了控制系统模型。设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的模糊控制器，仿真实现了对各支路主动副期望运动轨迹的跟踪。仿真研究结果表明，该控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪，同时可削弱或避免常规模糊控制中的振荡现象和稳态误差。系统对参数摄动和外界于扰具有较强的鲁棒性。其研究为进一步实现该并联机器人机构的高精度实时控制奠定了基础。     

基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究

为了提高冗余自由度机械臂的运动准确性,进行基于全局最优滑模控制器的冗余自由度机械臂运动控制的研究。分析冗余自由度机械臂的机械结构,明确其结构组成及运动原理。通过各关节节点的旋转角度及连接臂长度,分别求取了相邻关节节点间的旋转关系式及关节结点相对基础坐标的移动矢量,并通过该移动矢量得出机械臂的动力学方程。通过机械臂的动力学方程,计算出单个关节节点的系统方程。利用角度误差构造滑模面,并在此基础上利用单个关节节点的系统方程,建立滑模控制器。为了获取滑模控制器中滑模加权因子和趋近加权因子的最优解,采用粒子群算法在解空间中对其进行全局搜索,从而得到全局最优化的滑模控制器,用于对冗余自由度机械臂的运动过程进行控制。实验中,采用此方法和干扰观测器方法对关节节点的运动过程及末端执行器的运动过程进行了控制,从控制结果可知:在控制关节节点及末端执行器运动时,此方法比干扰观测器方法的控制准确度分别提高了17.12%和13.49%,表明此方法能有效保障冗余自由度机械臂的运动准确性。     

7自由度串联机器人运动学分析

为了保证机器人运动角度精确,以此研究7自由度串联机器人的运动学特性,对其进行正向运动学和逆向运动学的分析。首先,通过旋量理论方法建立该7自由度串联机器人的正向运动学方程。其次,在应用旋量理论得到正向运动学方程的基础上,通过将几何法和位姿分离法两种方法结合用来求解机器人的逆解。最后,将结果在Adams/MATLAB联合仿真进行验证,求解逆解方法的正确性,经过仿真得到运动学角度函数变化曲线以及关节角度变化值,与理论所得到的角度值进行比较分析,结果验证了该方法的有效性和正确性,表明该方法具有精度高、运算量小的特点。     

箱型钢结构焊接机器人系统构建及运动学建模

针对箱型钢结构现场焊接施工中的自动化程度低、高空作业和接头质量稳定性不足等问题，设计了一款新型箱型钢结构全位置焊接机器人系统.在介绍机器人系统的结构设计方案和原理的基础上，根据箱型钢结构的结构特征，对其直拐角的焊接运动过程进行了详细的探讨，对其各种运动状态进行了基于Craig D-H模型的运动学建模和分析.针对焊接机器人在过渡运动过程中存在连杆偏距和关节角变量的问题，提出了一种额外引入中间坐标系的正运动学求解方法.结果表明，机器人系统的结构设计和参数选择合理，系统运动学建模及求解正确.     

高精度可重构工业机器人的轨迹规划方法

为解决高精度制造业中机器人适应性差,无法重复利用的问题,将可重构工业机器人应用到制造业中。针对不同构型的机器人,提出了一种确定可重构6自由度机器人运动学参数的方法。定义单个模块坐标系和模块间坐标系的转换关系,并将与机器人构型变化相关的信息存储在专用库中,通过可重构的正向运动模块动态生成末端执行器在笛卡儿空间中的位置和方位;提出采用5-3-5样条曲线的机器人轨迹规划方法;建立单样条曲线和多样条曲线轨迹规划方程,求解不同参数下的最佳运动轨迹,保证了所生成的轨迹在位置、速度上是连续可微的,并且在开始和结束时具有0阶连续的加加速度轮廓;通过MATLAB进行轨迹跟踪仿真,与其他轨迹跟踪误差控制方法进行对比,仿真结果证明:所提出的轨迹规划方法具有良好的控制精度,并可使机器人无振动地平稳运行。