"穿地龙"机器人运动轨迹分析及仿真

为进行非开挖条件下地下管线的铺设,研制了“穿地龙”机器人,该机器人采用气动冲击方式工作。对机器人的运动轨迹进行了分析,推导出运动轨迹的表达公式,并建立了机器人直线运动的数学模型。以建立的数学模型为基础,编制了机器人运动轨迹的仿真程序,获得了较好的仿真结果。仿真结果表明,机器人的锥形钻头和冲击机构同时运动时,机器人的运行轨迹近似为一条直线,从而验证了“穿地龙”机器人总体方案的可行性。实验结果说明,该机器人可以在非开挖条件下按目标轨迹完成土中穿孔作业。     

穿地龙机器人

项目来源 本项目来源于黑龙江省科技重点攻关项目——穿地龙机器人样机研制，（项目编号：20010101005－00）。该项目以前期国家自然科学基金（69885003）及黑龙江省自然科学基金资助的“基于蠕动原理的拱泥机器人技术研究”为基础，针对目前应用非开挖技术进行地下管线铺设的现状开展的。穿地龙机器人是能在土中爬行穿孔的特种机器人，它主要能够实现PE或PVC管、电缆、光缆等小直径管线的地下非开挖铺设。     

六自由度机械臂建模与MATLAB仿真

目的依据预设的机器人末端运动轨迹,研究机器人各关节的运行轨迹。方法利用仿真软件对机器人末端轨迹进行仿真实验。以六自由度机器人为研究对象,采用标准D-H参数法建立机器人各连杆坐标系及计算运动学方程,利用MATLAB/Robotic Toolbox工具箱建立机器人的运动学模型,在运动学模型的基础上对机器人工作空间以及轨迹规划进行仿真。仿真结果为连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线。结果得到了连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线等仿真结果,轨迹仿真结果表明机器人各关节运动平稳性较好。结论轨迹仿真可以避免试验中对机械臂所产生的损坏,为后续实验研究工作的开展提供支持。     

KNT-ESR3机器人运动学建模与仿真研究

以KNT-ESR3机器人为研究对象,采用D-H参数法,利用Matlab机器人工具箱Robotics Toolbox建立机器人运动学模型,进行运动学分析与逆运动学求解,实现了机器人空间轨迹规划及其仿真.结果表明,计算与仿真验证了机器人运动学模型建立的正确性,依据该模型能够有效地生成运动轨迹并分析机器人各关节的运动参数,为开展该机器人的研发工作做了理论铺垫.     

欠驱动跳跃机器人运动规划

通过对欠驱动跳跃机器人的动力学模型的分析,结合机器人的雅克比矩阵及主被动关节之间的动力耦合关系,推导出了欠驱动机器人的伪逆运动学方程,对运动轨迹的优化数学模型进行降阶处理,并进行了运动规划的仿真分析.仿真结果分析表明了该方法的正确性及有效性,该运动规划方法对其他跳跃机器人的运动规划及控制方法的研究具有一定的理论参考价值,同时,亦可推广至平面多自由度的欠驱动机器人轨迹规划的问题上.     

一种基于交叉耦合的速度控制器

以足球机器人小车子系统为研究对象,通过对足球机器人小车轨迹跟踪误差的分析,建立了考虑轨迹跟踪精度的复合误差模型·提出一种基于模糊推理的交叉耦合误差补偿器的设计原理、算法及实现方法·该误差补偿器在不改变机器人小车内部速度环结构的条件下,通过向各轮提供附加补偿控制量,进而实现提高机器人小车轨迹跟踪的精度·针对足球机器人小车数学模型的仿真实验结果表明,该方法能够有效地提高机器人小车轨迹跟踪的精度·     

基于MATLAB Robotics工具箱的SCARA机器人轨迹规划与仿真

为研究SCARA机器人的轨迹规划,在MATLAB环境下,对该机器人运动学参数进行了设计,利用Robotics toolbox工具箱编制了简单的程序语句,建立该机器人运动学模型,讨论了标准D-H参数和改进D-H参数建模方法的区别,并对机器人的轨迹规划进行了仿真.通过仿真,直观地显示了机器人关节的运动,得到了连续平滑的机器人关节角度轨迹曲线.仿真实验表明,所设计的运动学参数是正确的,从而达到了预定的目标.该工具箱可以对机器人进行图形仿真,分析真实机器人控制时的数据结果,对机器人的研究开发具有较高的经济实用价值.     

喷漆机器人喷枪最优轨迹规划的研究

研究了喷漆机器人喷枪最优轨迹的规划 ,该规划的目的是要确定一条使得工件表面涂层厚度差异达到最小的喷枪最优轨迹 文中首先对喷枪最优轨迹规划问题建立了数学模型 ,然后确定了具体的算法 ,对工件表面为正方形平面的情况进行仿真 ,得出优化仿真结果 ,论证该方法的可行性 ,最后分别对工件表面为圆锥面的情况和一般情况提出基本构想     

FMS中机器人作业任务的描述与运动轨迹规划

本文采用齐次变换描述机器人结构化作业,将作业结构中独立的位置分量分离出来並通过适当改变这些分量完成不同的作业。此外、本文介绍了机器人点点运动轨迹规划和提出一种新的连续运动轨迹规划的算法、该算法减少了连续轨迹规划的运算量、便于处理机器人出现退化的问题、适于实时控制。轨迹规划的结果采用三维图形仿真验证。     

喷漆机器人喷枪最优轨迹规划的研究

研究了喷漆机器人枪最优轨迹的规划,该规则的目的是要确定一条命名得工件表面涂层厚度差异达到最小的喷枪最优轨迹。文中首先对喷枪最优轨迹规划问题建立了数学模型,然后确定了具体的算法,对工件表面为正方形平面的情况进行仿真,得出优化仿真结果,论证该方法的可毛,生最后分别对工件表面为圆锥面的情况和一般情况提出基本构想。     

"冲击矛"机器人在土中的有限元仿真模型

以“冲击矛”机器人样机研制为研究背景,针对“冲击矛”机器人在土中的三维实体面-面接触问题,运用Drucker-Prager屈服准则为判据,将土体视为DP材料,其塑性行为被假定为理想弹塑性,运用有限元分析手段,对“冲击矛”机器人在土中对土的作用加以研究,通过土体的应力、应变来求出机器人在土中的受力情况;建立机器人在土中的有限元分析模型,并通过机器人在土中的实验来验证模型的正确性;同时,可为机器人设计优化和性能分析提供可靠的依据.     

基于Java 3D的仿人型机器人三维仿真

针对Java 3D中虚拟机器人的树状结构特点,提出一种由机器人运动学导出的矩阵变换方法,使机器人左、右脚均可动态地成为树状结构的"根结点".根据该方法编写的虚拟机器人驱动程序,并采用单线程机制,可以驱动虚拟机器人各关节平滑运动.最后,在仿人型机器人的图形化编程仿真平台上实现了虚拟机器人的行走动作.     

路径预设的移动机器人设计

 为实现具有环境自适应能力的全方位移动的机器人,分析了当前移动机器人运动路径规划中存在的问题,提出一种路径预设移动机器人的设计方案。该系统由移动机器人和无线遥控器两个部分组成,采用霍尔传感器、红外避障传感器和电子指南针等多种传感器的融合,实现移动机器人的精确移动、路径学习和信息存储。从记录模式和移动模式两个方面阐述了系统工作流程。调试结果表明,设计提出的移动机器人能搭载各种设备,完成按预设路径移动并反向返回的功能,适于在智能家居等环境中进行监控采集等应用。     

油罐容积检测用爬壁机器人的研制

研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感器．机器人控制采用多层计算机，上层处理机器人管理和路径规划，下层用于爬壁机器人的姿态和运动控制．     

机器人图像的采集、压缩和实时传输的研究

对远程机器人实现遥操作是目前机器人控制研究领域的前沿课题。将图像压缩技术和实时传输技术结合起来 ,提供了一个有效的方法 ,使得可以在 Internet上实现机器人现场图像的远距离传输。在 H.2 6 3标准上将以像素为基础的稀疏矩阵方法和采用以宏块为基础的运动补偿方法结合起来实现图像压缩 ,并利用建立控制命令和运动过程数据库的方法为用户操作提供准确数据 ,这些方法的综合取得了良好的命令传输实时性和活动图像传输的保真度 ,为机器人远程实时现场传输和远程命令控制提供了有效基础     

MOTOMAN-HP3型机器人运动学建模

根据MOTOMAN-HP3型机器人具体结构特点,建立机器人的运动学模型,求出正逆解.并在机器人运动学建模过程中,对关节运动范围的转换规律进行了研究.为机器人运动分析、离线编程、轨迹规划等打下了基础.     

图形信息与机器人轨迹控制的研究

为解决机器人在复杂路径作业时的离线编程,提出了用仿真结果提取机器人运动方程逆解的方法。首先以AutoCAD平台提取作业路径各控制点信息,运用ADAMS平台对机器人进行运动仿真。然后通过仿真结果导出机器人各关节的转角函数,并利用关节转角函数产生机器人的控制程序。最后用MOTOMAN-UP6机器人和相关软件完成了机器人切割作业的模拟实验,并通过实验证明了上述的观点和方法适用于目前各种工业机器人的离线编程。     

基于OpenGL和AutoCAD机器人运动 三维仿真系统的设计

提出利用AutoCAD强大的三维建模功能对机器人和其工作环境进行建模,利用OpenGL卓越的渲染功能对机器人的杆件和工作场景进行渲染,形成真实感较强的三维仿真环境,完成对机器人各种运动功能的三维仿真,并给出了实现的流程图和仿真效果。该方法建模简单,真实感强,且在场景中加入新的被操作物体十分方便。这种方法对其它动态过程的三维仿真也有一定的借鉴意义。     

TH50型码垛机器人动态静力学分析

针对TH50型码垛机器人采用曲柄摇块机构驱动回转副这种新构型,利用动态静力学方法将瞬时惯性力系转化为静力系,通过机器人整体及其子系统的力系平衡方程建立了机器人的动态静力学模型.利用Matlab编制了求解其关键零部件以及关键轴的受力状态的程序,并进行了实例计算和分析.该模型已成功应用于TH50码垛机器人的设计和校核,样机的良好运行表明了该模型的正确性.