基于运算模块的锻造操作机主运动机构运动学与动力学分析

提出运算模块和运算图谱的概念并建立了运算模块的运动及力的模型、主运动机构运动学和逆动力学运算图谱,进而得到上述运算图谱统一求解函数。通过运算图谱统一求解函数得到一种新型主运动机构的位置正解、反解曲线图,从而得出该机构可实现近似直线的水平提升,有利于简化操作机的控制系统。同时得到在升降、前后缓冲和俯仰运动过程中各驱动力曲线图,利用ADAMS软件建立机构连杆虚拟模型,力的仿真曲线与力的数值计算曲线吻合,验证了该方法的正确性。     

基于ADAMS的焊接机器人轨迹规划

通过Pro/E建立六关节弧焊机器人的CAD模型,导入ADAMS软件并通过点驱动的方式,求解各关节角度随时间的变化;通过ADAMS的后处理模块,将测量所得各关节角度随时间的变化曲线转换为样条曲线,在各关节上添加驱动电机,观察求解的准确性;求解所得的各关节角度随时间变化的数据转换为相应的脉冲函数关系,在物理样机上进行驱动。     

六自由度混联机构运动学分析

混联机构结合了并联机构和串联机构两者的优点,有效地扩大了机器人的应用范围.提出了一种由两个不同的三自由度并联机构串接而成的混联机构,对其进行运动学分析,分别求取上下两个并联模块的运动学正解方程,从而得到整个混联机构的运动学正解.通过给定机构结构参数和驱动输入参数,用一组算例求得运动学动平台位姿,并画出三维机构位姿状态图模型,更加直观地了解机构的位姿状态.然后求解其运动学逆解,按照运动学正解结果,给定机构的两组位姿,求得此时机构的驱动输入参数及各转动副的状态,对比正反解的结果,进而验证了双并联型混联机构运动学正反解模型的正确性.最后,在运动学分析的基础上,利用极限坐标搜索法,结合混联机构的运动学反解,给出机构工作空间求解的算法.给定机构的结构参数,考虑杆长约束、关节转动副约束及杆件干涉等影响条件下,利用数值搜索法在圆柱坐标系中搜索工作空间的边界.在Matlab软件中仿真得到混联机构在给定不同姿态下的位置工作空间和给定位置下的姿态工作空间.     

六自由度3-RRRS并联机器人机构位姿正逆解

提出一种六自由度 3RRRS并联机器人机构 ,建立了位姿正逆解的解析表达式 ,其中位姿正解有 4组 ,位姿逆解有 8组 .     

足底驱动型下肢康复机器人的运动学建模与轨迹跟踪控制研究

为简单、精确地实现对一种由高速开关阀和气动人工肌肉作为驱动控制单元的足底驱动型下肢康复机器人的轨迹跟踪控制,提出了一种基于MATLAB/Simulink的仿真控制模型.基于模块化思想,将该机器人控制系统划分为系统输入模块、位置逆解模块、单支链驱动控制模块和位置正解模块.首先对该机器人进行结构分析,在此基础上推导出其运动学正逆解模型,为位置正逆解模块提供理论依据.然后,建立人体下肢运动学模型,带入关节角度数据得到足底运动轨迹,在此基础上用傅里叶级数拟合得到足心和背伸/跖屈角对时间的函数表达式,作为系统的输入模块.最后,采用关节空间控制方法结合各子模块构造出下肢康复机器人控制仿真模型,特别地,采用了实验的方法验证了单支链驱动控制模块的准确性.在此基础上,在MATLAB/Simulink模块中对所建立的系统仿真控制模型进行了仿真.结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望的运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现该机器人的轨迹跟踪控制提供了有效手段.     

柔性机械手设计与夹取力动态特性仿真分析

设计了一种以驱动位移控制进行夹取力控制的柔性机械手,基于有限元软件ABAQUS及动力学仿真软件ADAMS,建立了柔性机械手的动力学模型.以不同尺寸的草莓为夹取目标物,对柔性机械手夹取过程进行动力学仿真分析,得到了夹取力随驱动位移量的增加呈线性增加的变化规律,同时获得了驱动速度与瞬时接触夹取力的关系曲线.在此基础上,对柔性机械手样机进行实验分析,结果表明:通过控制驱动位移量及速度进给,机械手能够实现对目标物草莓的无损夹取.该柔性机械手基于柔顺机构特性,无需复杂的传感反馈系统,即可实现对浆果类易损果实的快速抓取,为农业自动化收获机器人末端装置设计提供了一个新思路.     

立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的位姿运动学分析

给出所设计的立面1R2T三自由度绳牵引并联机构的模型;在该模型的竖直平面上对末端执行器进行了详尽的位姿运动学分析,提出了封闭矢量四边形法则在求解所有的不规则几何图形的位姿运动学逆解时都适用的观点.文中运用力矩平衡法确定其质心位置的方法;又根据封闭矢量四边形法则,建立了运动学位姿逆解模型,利用Moore-Penrose逆求解运动学位姿正解;最后在所规划的椭圆轨迹下,采用Simulink仿真软件进行了末端执行器的运动轨迹和绳长变化规律的仿真.研究表明:在所规划椭圆轨迹下,所有绳长的变化是连续的;位姿运动学正逆解相互验证表明所采用的算法是正确且通用的.     

基于ADAMS的机械臂仿真分析

本文利用ADAMS/View模块对液压机械臂的虚拟样机机械系统进行仿真,尤其针对其液压机械臂机械手的转角进行针对性分析,并进行结构优化设计,得出最优解,并将最优解参数导入程序进行仿真分析,给出优化建议,使其转动角范围符合各种工况需求。同时对机械臂姿态调整液压缸进行了受力仿真分析,并给出了液压机械手姿态调整杆最佳连接位置,为之后的选型和设计工作奠定了理论基础。     

3-PRR并联机器人机构运动学建模与分析

对3-PRR并联机器人机构的运动学建模和运动特性进行分析研究。建立了机构的位置、速度、加速度运动学正解及反解的数学模型,得出特定轨迹下驱动杆的杆长、速度和加速度的变化曲线,利用ADAMS仿真验证了运动学建模的正确性;分析了机构在不同姿态下的工作空间;推导出机构的雅克比矩阵,据此分析了不同姿态下机构的条件数、最小奇异值、可操作性等特性。     

6-6 并联机构封闭运动学位姿正解单解

用代数法研究了6-6六自由度Stewart 并联机 构封闭运动学位姿正解单解.在添加了一个附加位移传感器的基础上,解得了上平台六铰接 点中三个铰接点在惯性坐标系中的矢量分量,并将其直接转化为六个自由度,从而获得了6 -6 六自由度Stewart 并联机构封闭运动学位姿正解单解及其存在的条件.     

基于ADAMS的双臂作业机器人的运动学分析及仿真

对双臂作业机器人的协调控制问题进行分析,采用D-H法在直角坐标系下建立了机器人双臂联合运动学模型。通过在机械臂的每个连杆机构上建立坐标系,得到主机械臂的D-H参数,解出主机械臂运动学正解。在已知约束条件下,通过在末端执行器上添加点驱动,规划单臂运动路径。借助ADAMS软件运动仿真,在后处理模块中得到主机械臂各个关节角度随时间变化的曲线图,曲线过渡平滑,角度变化在预先设定的转角范围内,满足操作任务要求。     

3-DOF并联机器人奇异位形分析

通过对3-DOF并联机器人机构的分析,采用UG建立其三维模型;采用空间闭环向量法建立运动学反解方程,得到其全部解;通过MATLAB软件对机器人运动学进行数值仿真,以验证位置反解的正确性.采用求导法求出了雅克比矩阵,在此基础上对奇异位形进行分析.     

齿轮-五杆组合机构运动学特征仿真分析

机械手常采用齿轮-五杆组合机构完成物料抓取动作,它由定轴轮系匀速旋转,向两自由度五杆机构传递运动.由于Ⅱ级杆组轨迹通过第Ⅰ级两个齿轮转角合成为位移输出,致使外伸点位移计算过程相对复杂,基于零件坐标变换求解的通用办法给出齿轮-杆组合机构的运动学推导结果,但编写程序完成仿真及后处理过程仍相对困难.为直观表达机构运动学规律,由AD-AMS软件建立参数化模型,通过改变杆件长度、传动比和连架杆起始角相位差,寻求连架杆输出轨迹的改变规律.仿真结果表明齿轮对两曲柄的运动关联输出导致增大连架杆初始相位角时,外伸杆端点轨迹在横、纵两方向上均增大.     

一种新型五自由度并联机构运动学分析与仿真

提出了一种基于改进Delta和2-R的平动、转动独立的复合机构.利用齐次坐标变换,推导了机构的位姿反解.求解过程不需复杂的数学推导,只涉及简单的齐次坐标变换规则和矩阵运算,容易编程实现.应用空间解析几何和向量代数方法,推导了机构位姿正解.回避了一般并联机构的代数方程组的数值求解和多解取舍问题.应用虚拟样机软件ADAMS仿真了机构的运动情况,验证了位姿正反解求解的正确性.该机构工作空间大、定位精度高、微动性能好、制造和控制成本低,适合作为取放机器手、检测机器人、激光切割机床等的主体机构,在工业领域具有很好的应用前景.     

基于MATLAB的微电驱串联机械手工作空间域解算与仿真

文章介绍一种可用于小型管道和容器焊接以及内壁焊接质量检测的新型机械手——微电驱串联机械手,探索了一种实用的串联机械手工作空间域的仿真方法。通过机械手结构分析,建立机械手连杆坐标系,确定连杆参数,得到连杆变换的D-H(Denavit-Hartenberg)矩阵,建立机械手的数学模型,然后应用MATLAB求解机械手运动学正解,仿真得到机械手工作空间域。通过仿真验证了机械手结构设计的合理性。     

基于人体生物力学的颈椎动力外骨骼的设计与运动学分析

针对神经根型与交感神经型颈椎病,基于颈椎牵引、前屈/后伸、左/右侧屈及旋转运动康复治疗方式,设计了一种基于6-SPS/CS型并联机构的可穿戴式颈椎动力外骨骼.首先,基于人体生物力学进行外骨骼机构设计与颈椎运动分析,采用空间坐标变换方程和闭环矢量法对外骨骼等效并联机构进行运动学逆解分析;其次,利用ADAMS软件对外骨骼等...     

机械臂逆运动学避障最优求解算法

针对多自由度机械臂在障碍物环境下逆运动学求解存在多解性和碰撞问题，研究了一种将碰撞检测算法、最短行程方法与差分进化算法相结合的具有避障能力的机械臂逆运动学最优求解算法。首先，以六自由度机械臂为研究对象，对机械臂和障碍物进行建模，并建立求逆运动学解的目标函数，目标函数由末端执行器位姿误差函数、目标角度与初始角度之间的变化量函数、碰撞检测函数加权求和组成；其次，利用差分进化算法对目标函数进行最优求解，为了减小函数权重对求解速度和精度的影响，设计了一种自适应权重优化算法，使得求解关节角度在优化求解初期快速达到最短行程位姿角度附近，而在优化求解后期具有更高的的求解精度，即可求得具有避障能力、行程最短且高精度的最优逆运动学解；最后，以UR5机械臂为例，通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox工具箱对算法进行仿真验证,验证了算法的有效性。     

基于PSO-RBF神经网络的串联机械臂逆运动学分析

针对目前基于神经网络对串联机械臂求逆解方法中出现的精度不足和实时性较差的问题,使用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络进行结构优化,提出一种基于PSO-RBF神经网络的机械臂逆运动学算法。首先由正运动学模型获取神经网络训练和测试参数样本,经过欧拉角变换在神经网络输入端建立机械臂关节位姿映射关系,然后通过PSO算法对径向基核函数进行参数寻优并对测试样本求解分析,最后获取经逆运动学求解后机械臂的运动轨迹,验证了该算法的可靠性。仿真结果显示,由PSO-RBF神经网络逆运动学算法能够快速得出满足精度要求的关节角度,为进一步机械臂工业控制提供了理论支持。     

TF-1型弧焊机器人的运动学建模研究

对机器人操作机进行运动学建模是机器人控制和运动规划的必要前提。利用TF-1型弧焊机器人的结构特点,运用一种新的求取逆解的方法,得出了该机器人运动学正、逆解析解。该方法避免了大量的逆矩阵相乘,简化了求取运动学逆解的过程,而且所得的解表达式简单,便于机器人的仿真和快速准确控制。仿真结果证明了该方法的有效性。