SolidWorks Motion焊接机械臂设计流程

一、焊接机械臂装配和注意事项 焊接机械臂的整体构造如图1所示。其中各个零部件建模过程将不做详细的介绍。但是其装配体的装配过程需要注意以下几点。     

基于Leap Motion的机械臂交互控制研究

针对多旋转自由度机械臂的便捷控制问题,建立了一种联接体感设备Leap Motion与六自由度机械臂的交互控制系统。在体感输入和机械臂运动响应模型中,利用基于几何方法的机械臂运动学逆解,提出一种增加求解约束,二分搜索末端抓取器最优空间位姿的解法。这种解法运行效率高,求解过程直观,能够在对数级时间内求解。经过仿真和实物实验验证,该解法具备处理大量体感输入数据,实现机械臂实时响应的能力,为非触控式的体感机械臂控制提供了一种可行方案。     

基于OpenGL的六自由度机械臂三维仿真工具的设计

针对六自由度链式机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上试验成本较高的问题,开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件;该仿真软件是在VC++6.0开发平台上.基于MFC框架类和OpcnGL的图形库进行开发的;仿真软件有效地验证了机械臂数学模型以及正、逆运动学求解工程的正确性,并且对4种轨迹规划方式的效果做了直观的比较;结果表明开发出来的仿真软件对机械臂的研究与教学起了相应的作用.     

冗余度机械臂零初始加速度运动规划方案研究

针对冗余度机械臂加速度非零初始值的情况,探讨了一种基于伪逆的加速度层优化控制方案。利用约束函数以使关节从零初始加速度开始运动,并引入关节速度/位置的反馈信息,采用速度/位置误差补偿方法改善运动学方程。通过上述方案对机械臂进行优化控制,可及时减小末端执行器的速度误差和位置误差,从而保证轨迹跟踪的精度。利用MATLAB软件对平面三连杆机械臂跟踪圆形和星形轨迹进行了实验。实验表明末端执行器位置误差在5s内达到10-6 m精度,机械臂能顺利完成跟踪任务。     

冗余度机械臂初始位置误差容错研究

针对冗余度机械臂在执行跟踪任务时,末端执行器的实际初始位置与期望初始位置之间存在误差的情况,探讨了一种基于伪逆的控制方法.在加速度层求解机械臂冗余度解析问题,并引入关节速度/位置的反馈信息,及时调节关节加速度,以减小末端执行器的实时位置误差.通过加速度连续函数,保证关节加速度的连续.若初始位置误差较大,通过位置调整函数...     

双关节测力机械臂设计与控制方法研究

根据关节机械臂的运动特性，在分析用于测试人体手臂运动爆发力机械臂模型设计的基础上，利用人工神经网络的函数逼近、最优化计算等方面理论，结合实际人一机力交互系统的控制特点，提出一种神经网络控制方法。对基于力控制策略的机械手伺服系统进行优化，同时保证了系统的鲁棒性。通过实时信息获取与分析，准确地反映出人手臂随着时间推移的施力情况。     

六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究

针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证.开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成.该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种.     

基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法

液压机械臂的出现与应用,大幅度提升了生产的效率与收益。液压机械臂任务完成与否取决于关节运行轨迹规划与控制情况,而关节控制的主要依据就是关节位置信息,提出基于倾角传感器的液压机械臂关节位置信息采集方法研究。构建液压机械臂关节动力学模型,以此为基础,引入倾角传感器获取关节水平角度变化相关信号,采用小波阈值消噪算法去除倾角传感器信号中的噪声,基于坐标系之间的关系转换倾角传感器输出角信息,结合激光标靶关节标定初始信息,确定关节最终的位置信息,通过位置传感器实现关节位置信息的采集。实验数据显示：应用提出方法采集的关节1与关节2位置信息结果与实际位置信息保持一致,关节位置信息采集连续系数最大值为0.96,充分证实了提出方法应用性能更佳。     

基于伪逆的导轨机械臂关节速度纠偏运动规划方案

针对导轨机械臂在任务执行过程中出现的关节速度偏离期望值的问题，提出了一种基于伪逆算法的导轨机械臂关节速度纠偏运动规划方案。首先，根据机械臂的关节角状态和末端执行器的运动状态，运用伪逆算法对导轨机械臂在速度层上进行冗余度解析。然后，设计时变函数对关节速度进行约束调整，使偏离后的关节速度收敛于期望值。接着，针对末端执行器出现的位置误差设计了误差修正方法以保证轨迹跟踪任务的顺利执行。最后，将运动规划方案在Matlab软件上以基座直线移动和弧形移动的四连杆冗余度机械臂为例进行了仿真实验。仿真结果表明了该方案能纠正导轨机械臂在任务执行过程中偏离期望值的关节速度，且能使末端执行器的轨迹跟踪达到较高的精度。     

大范围运动柔性机械臂斜碰撞动力学分析

对作大范围运动柔性机械臂系统,进行斜碰撞动力学分析.基于柔性多体系统刚柔耦合动力学理论,计入耦合变形项,全面考虑大范围刚体运动与弹性小变形运动的耦合,建立系统连续动力学方程.引入斜碰撞力学模型,将法向和切向碰撞力以广义力的形式加入动力学方程中,对系统进行斜碰撞动力学建模分析.法向碰撞模型选取基于连续接触力法的非线性弹簧阻尼模型,切向碰撞模型选取一种修正Coulomb摩擦模型,对切向摩擦力进行统一描述.给出接触、分离判据,实现不同状态的动力学模型转换与求解.对斜碰撞全局动力学进行了仿真验证,分析了柔性机械臂全局过程的动力学特性变化以及碰撞对大范围运动和小变形运动的作用,并对比了不同碰撞方向对大范围运动、变形、机械能、碰撞力等动力学参数的影响.     

基于伪逆的导轨机械臂关节速度纠偏运动规划方案

针对导轨机械臂在任务执行过程中出现的关节速度偏离期望值的问题,提出了一种基于伪逆算法的导轨机械臂关节速度纠偏运动规划方案。首先,根据机械臂的关节角状态和末端执行器的运动状态,运用伪逆算法对导轨机械臂在速度层上进行冗余度解析。然后,设计时变函数对关节速度进行约束调整,使偏离后的关节速度收敛于期望值。接着,针对末端执行器出现的位置误差设计了误差修正方法以保证轨迹跟踪任务的顺利执行。最后,将运动规划方案在Matlab软件上以基座直线移动和弧形移动的四连杆冗余度机械臂为例进行了仿真实验。仿真结果表明了该方案能纠正导轨机械臂在任务执行过程中偏离期望值的关节速度,且能使末端执行器的轨迹跟踪达到较高的精度。     

一种用于接触作业的全驱动旋翼飞行机械臂设计与实现

传统欠驱动旋翼无人机的动力单元推力方向平行,无法在不改变姿态的情况下产生横向推力,限制了飞行机械臂的交互能力与应用场景。针对此问题,本文设计了一种全驱动旋翼飞行机械臂,通过倾斜动力单元的安装角度改变推力的方向,根据该结构设计了控制分配矩阵进而验证其全驱动特性,并从控制结构上实现了位置与姿态的独立控制;提出了用于接触作业的飞行机械臂的接触力控制方法,将接触检测任务分为接近阶段与移动接触阶段,采用力/运动混合控制器完成接触面法线方向上的力控制。户外实验结果表明,所设计的全驱动旋翼飞行机械臂实现了稳定飞行和移动接触作业,与欠驱动平台相比,飞行过程中的位置移动不依赖于姿态改变,姿态角稳定在±1.5?以内,且在移动接触过程中实现了接触面法线方向上的接触力控制。     

基于张拉整体结构的连续型弯曲机械臂设计与研究

为实现对目标物体的缠绕捕获,利用张拉整体结构质量轻、变形大等特点,提出一种基于张拉整体结构的连续型机械臂的设计.本文首先设计连续型机械臂的结构,建立其力学模型.通过准静态和动态分析,对不同驱动形式下的连续型机械臂运动进行仿真,并在实验平台上验证所建力学模型的准确性,最后分析了其工作空间及奇异位姿.实验结果表明本文设计的连续型机械臂可以实现弯曲缠绕变形,满足对不同大小物体进行缠绕捕获的需求.