混合驱动仿人机械臂设计与运动学分析

为提高机器人的拟人化程度,提出一种混合驱动的仿人机械臂。将四自由度线驱动机械臂结构与二自由度机器人关节模组巧妙结合构成六自由度混合驱动仿生机械臂,并对其运动学问题进行分析。基于旋量理论建立机械臂的运动学模型,通过基于空间雅克比的牛顿-拉夫森法对机械臂的逆运动学方程进行数值求解,利用Monte Carlo法分析机械臂的工作空间,并在ADAMS软件中完成机械臂的运动学仿真,通过试验对所提出运动学模型的有效性进行了验证。试验结果表明,提出的混合驱动仿人机械臂结构设计可靠,基于旋量理论求解出的运动学方程准确,对仿人机械臂的结构设计与运动学分析具有参考价值。     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

机械臂腕力传感器负载端重力补偿算法与仿真

针对机械臂运动时负载端姿态变化影响腕力传感器测量结果问题,提出一种腕力传感器负载端重力补偿算法。通过分析机械臂负载端不同姿态下的重力变化形式,采用实验方法测定负载端重力与重心参数。建立了腕力传感器重力补偿系统模型,结合机械臂运动学方程,推导出腕力传感器负载端重力补偿算法和机械臂末端作用力解算方法,并应用算例进行MATLAB与ADAMS联合仿真。仿真结果表明,本补偿算法能有效地消除负载端姿态变化影响,通过腕力传感器准确地测量机械臂所受的外力信息,验证了机械臂腕力传感器负载端重力补偿算法的正确性。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真研究

运用D-H参数法确定机械臂的参数、坐标系,建立机械臂的运动学方程。在Matlab软件中进行数值计算,通过分析机械臂的工作空间,得到了机械臂工作空间图。在Matlab工作环境下,用机器人工具箱Robotics Toolbox对所建六自由度机械臂运动学模型的正运动学、逆运动学、轨迹规划进行验证与仿真,得到了各关节的角位移、角速度、角加速度与时间的关系曲线。研究表明,该机械臂运动空间设计直观、精确,为机械臂控制系统设计、动力学分析及轨迹规划提供了理论基础和参考依据。     

随车吊机械臂运动学建模及逆运动学求解

根据随车吊机械臂各关节的运动特点,详细分析机械臂的运动学模型,采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程。针对随车吊机械臂逆运动学存在多解的问题,提出了一种基于改进收缩扩张因子的量子粒子群优化算法,并在算法中加入混沌搜索抑制"早熟"问题。仿真结果验证了机械臂逆解计算的有效性。     

一种机械臂运动学研究及3D 仿真平台构建

针对川崎机械臂FS03 N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与反变换法相结合的方法,以解的组合关系为基础,得到了机械臂的8组封闭解。建立了基于Matlab的机械臂算法验证与3D仿真运动平台,验证了逆运动学解算的正确性,为机械臂的轨迹与路径规划提供了前提条件。     

Arduino环境下冗余度机械臂E47算法的实现

针对目前机械臂运动规划与控制系统成本较高,机器人技术难以普及等问题,选择8位单片机实现机械臂运动规划算法;为提高机械臂执行任务的实时性,提出了一种基于Simulink的机械臂运动规划硬件实现模型.首先,对机械臂进行运动学分析,建立数学模型;其次,将机械臂的运动规划问题转化成二次规划问题,同时引入误差补偿函数以减小机械臂...     

基于虚拟现实的移动械臂控制系统分析

“景深”是提高控制系统精度有效手段,虚拟现实技术是解决“景深”的重要途径.文章基于虚拟现实技术,围绕机械臂控制系统的组成,针对系统的硬件部分和软件部分进行了设计,提出了一种移动机械臂控制策略;建立了机械臂运动学模型,进行了机械臂运动学分析、轨迹插补算法.通过MATLAB实验仿真分析,结果表明:该虚拟现实控制系统可有效控制机械臂运行,控制轨迹吻合.     

基于Matlab的模块化机器人运动学仿真

针对六自由度模块化机器人,使用D-H法对机器人建立模型,进行运动学分析,完成机械臂精确控制和轨迹规划.通过Matlab软件构造仿真模型,实现机械臂实体模型的线条化表示,简化了机器人三维结构建模的过程.重点进行关节运动学机理分析,利用Matlab软件的矩阵运算能力强大的优点,对模块化机器人的正、逆运动学问题进行求解,以及对轨迹规划进行仿真,分析机器人运动规律,为机器人运动控制提供理论依据.     

三自由度转载机械臂运动学建模及逆运动学求解

针对三自由度转载机械臂各关节的运动特点建立连杆坐标系。采用D-H方法建立了以关节为变量的机械臂运动学模型。采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程;采用反变换法求取运动学的逆解。通过运用Matlab软件中Robotics Toolbox进行仿真实验,验证了三自由度机械臂运动学模型及逆解计算的正确性。     

基于刚柔混合建模的移动焊接机器人系统仿真

以某移动焊接机器人为例,在刚柔混合建模理论与方法的基础上,利用Pro/E对移动焊接机器人进行整体造型;不仅将模型导入到仿真软件ADAMS环境,而且利用ADAMS/AutoFlex模块对机器人部分构件建立柔性体,同时通过ADAMS/View构建了机器人的刚柔多体动态仿真模型。仿真分析说明：该模型能够准确的反映焊接机器人的运动和受力情况,其分析也为末端机械手的动力学研究和移动焊接机器人物理样机的开发提供可靠的方法和依据。     

基于ADAMS的搬运机械手轨迹规划与仿真

对一种新型机械手的运动轨迹进行了规划分析,并结合计算机对该系统运动进行了仿真,得到了该机械手的一些动态参数,为该机械手物理样机的实现提供了科学依据.     

五自由度机械手动力学分析与仿真

针对五自由度机械手,基于Lagrange方程建立了五自由度机械手的动力学模型,通过UG建立实体仿真模型,利用UG与ADAMS良好的接口直接导入ADAMS建立了虚拟样机,并且进行了动力学仿真,得出了各关节转角和关节力矩的关系曲线,分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响,这对提高机械手的设计性能、减少研发时间提供了帮助,并为机械手的控制分析打下了基础.     

裂解连杆夹钳机构动力学仿真及试验

介绍了裂解连杆自动化生产线步进梁机械手夹钳机构。采用机械系统仿真软件AD-AMS,对连杆夹钳手部的工作过程进行一系列动力学仿真。根据仿真结果,对手部进行结构优化,确定连杆与定位夹具间隙的最佳值,从而确保夹钳满足夹持传送仿真中的基本设计要求。根据优化结果,进行了直连杆夹钳手部的物理试验,试验证明:当夹具间隙大于0.15mm,大小头孔倒角大于0.5mm×45°时,直连杆夹钳手部工作稳定可靠,夹持效果好。     

超高压输电线路巡线机器人结构设计与运动学仿真

针对500kv超高压输电线路巡检作业,提出采用步进式与轮式混合爬行机构的巡线机器人作业方案,建立了巡线机器人基于特征的参数化模型,以此为基础建立了该机器人的虚拟样机;从机构学的角度分析了巡线机器人操作臂的关节角位移、角速度等参数;基于ADAMS建立了运动仿真模型,对巡线机器人进行了运动仿真,验证了巡线机器人结构设计和运动规划的合理性和正确性.     

基于ADAMS的柔性焊接机器人动力学仿真

在Pro/E中完成了焊接机器人的三维建模,然后导入ADAMS软件中,添加约束后建立了焊接机器人的虚拟样机模型。考虑到柔性构件对机器人系统运动性能的影响,构建了该机器人的刚柔耦合模型,并进行了动力学仿真。结果表明:柔性手臂构件对机械手的运动精度产生了较大影响。     

外骨骼康复机器人的正向运动学仿真分析

针对外骨骼康复机器人,本文根据人手的功能和运动约束,对机器人进行模块化设计,并建立了机器人位置正向运动学方程及外骨骼康复机器人抓取杯子的仿真模型,运用ADAMS/Hydraulics模块进行运动学仿真,仿真结果表明,虚拟手指运动机构实现了角加速、匀速、减速的运动状态,并得出了康复机械手关节角速度在0～170rad/s范围内人手可以完成关节弯曲运动的康复运动。虚拟指模型的运动学分析为外骨骼康复机械设备的研究提供了必要的理论依据和参数。     

钻杆自动传送系统结构设计及运动学分析

结合大陆科学钻探钻机的施工要求,设计了钻杆自动传送系统,介绍了结构组成及工作原理;通过对系统模型进行运动学理论分析,得到了系统的雅克比矩阵,为系统的速度分析、运动控制等进一步研究提供了基础。利用ADAMS仿真软件对系统建立仿真模型,得到了末端机械手运动学仿真曲线,验证了设计方案的可行性。台架试验表明,该系统能够准确完成设定的动作要求,实现钻杆传送功能。     

ADAMS和ANSYS对机构的联合仿真分析

提出了利用ADAMS和ANSYS的联合仿真对机构进行优化设计。利用ADAMS软件对机构进行动力学仿真分析;将动力学仿真分析得到的载荷谱输入ANSYS软件中,计算出机构更精确的应力和应变值;利用ADAMS软件构建一个刚柔耦合模型,从而可以更加真实地模拟机构的动态性能,提高计算精度。并以夹紧机构为例,说明了该方法的有效性。     

核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计

以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。