HOV水下机械手运动学和动力学建模研究

本文对"蛟龙号"载人潜水器的机械手进行了运动学和动力学建模研究.首先,针对潜水器作业的需要,分别对HOV机械手进行了正运动学、逆运动学建模分析;然后,结合所建立的运动学模型,利用MATLAB的robotic toolbox工具箱进行正运动仿真计算和机械手末端轨迹仿真,验证了模型的正确性;最后,采用拉格朗日方法对HOV水下机械手进行了动力学建模,重点考虑了潜水器运动对机械手运动学和动力学的耦合作用,并对耦合作用关系进行了建模推导.采用Simulink模块,搭建了动力学模型结构,并加入了运动学模块,对各模块自编程序,实现了对水下机械手动力学和运动学模型的仿真.     

双机械手运动学分析及仿真研究

双机械手运动学方程的建立及作业空间的分析是对其进行准确控制的基础,本文应用D-H变换矩阵法建立了双机械手的运动学模型。解决了机械手末端执行器的笛卡尔坐标空间位姿与机械臂各关节变量之间的转换关系。采用Matlab对机械手的作业空间进行分析,并进行了仿真实验。通过仿真实验验证了本文求解的运动学模型的准确性及有效性。     

移动机械手运动学模型及其操作度

对3自由度移动平台以及固定在其上的4自由度机械手组成的差动驱动式移动机械手进行了运动学分析,得出基于雅克比矩阵的统一运动学微分方程,最后对移动机械手及移动平台的可操作性进行了分析,得出了当机械手处于某种构形的时候,移动平台的运动对机械手的操作性无贡献.     

移动机械手的整体运动学建模与控制

移动机械手由一个机械手固定安装在一个移动平台上构成.移动平台和机械手的不同物理特性使移动机械手的建模和协调控制成为机器人领域的难点之一.本文对移动机械手进行了运动学分析,给出了其整体运动学建模方法;针对移动机械手的非线性和强耦合特点,设计了PD反馈控制器;仿真实验证明该控制器具有良好的控制效果.     

平面关节型机械手的运动学求解与仿真研究

根据平面关节型机械手的结构特征,运用杆件坐标系建立平面关节型机械手的运动学模型;通过建立A矩阵和矩阵变换实现机械手的位置、速度正运动学和逆运动学求解;在正运动学和逆运动学的数学模型基础上,选择MATLAB机器人工具箱为软件平台,建立平面关节型机械手模型并进行仿真,获得关节扭矩和角速度曲线,为伺服电机的选择、控制系统的设计和研发提供参考和决策依据。     

基于入侵性杂草优化的机械手逆向运动学求解

为了有效提高机械手控制中逆向运动学求解的速度和准确度,提出一种基于极限学习机-入侵性杂草优化的机械手逆向运动学求解方法;建立工业六自由度机械手的正向运动学模型,并利用训练较快的极限学习机计算机械手关节角度向量,即输出机械手关节逆运动学初解;利用入侵性杂草优化算法对得到的初始逆解进行优化,取最小适应度时的杂草位置作为输出,以便得到最佳的逆向运动学求解。结果表明,相比于基于粒子群优化-反向传播神经网络的求解方法,所提出方法的机械手末端执行器的精度更高,平均计算时间仅为5.68 ms,实时性更好。     

基于向量变换的五自由度机械手运动仿真

基于空间向量变换理论和计算机语言构建了一套底层空间向量变换驱动引擎。利用此驱动引擎提供的向量变换应用编程接口(API)函数的形式分析了一台五自由度写字机械手的运动学特性。结合驱动引擎和机械手的运动学特性开发了一套适合于此机械手运动特点的软件仿真系统。仿真实验表明精简高效的驱动引擎既使机械手的运动学分析变得简单,又能为写字机械手提供精确可靠的驱动数据,且接口简单,通用性强。     

绿篱苗木修剪机械手运动学分析及仿真

针对人工对绿篱进行修剪造型时存在的效率低、劳动强度大的缺点,提出了一种能够对绿篱苗木进行几何造型的六自由度绿篱苗木修剪机械手,并通过D-H矩阵理论对修剪机械手的运动学正、逆解进行求解。此外,基于Pro/E与ADAMS的联合仿真技术对机械手进行三维建模及圆球造型的仿真。仿真结果表明刀具运动轨迹与预定的理论轨迹重合,证实了运动学方程的正确性,也说明了机械手进行几何造型修剪的可行性。仿真过程中腰关节、肩关节、肘关节、小臂转动关节、腕部回转关节及腕关节的最大角加速度分别为3.8°/s2、7.2°/s2、2.3°/s2、6.7°/s2、10.4°/s2及3.7°/s2,数值较小,说明机械手运行平稳。通过对修剪机械手建立运动学方程以及仿真分析,可以得到其运动规律及动力参数,为实际样机的研制奠定理论基础。     

微小型救援机械手的正、逆运动学仿真分析

应用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立了微小型救援机械手的D-H坐标系,应用Matlab/Robotics建立其三维仿真模型进行正运动学和逆运动学仿真。结果表明,运动过程中,微小型救援机械手的速度和加速度没有突变,能够准确、平稳地完成指定任务。     

仿生机械手结构设计与分析

介绍了一种自行研制的自售饮料仿生机械手系统模型，对仿生机械手结构进行了原理设计以及运动学分析，并推导出机械手各个关节执行机构的运动定位误差与末端抓手的定位误差的数学关系式。     

RV-M1机器人运动学分析

用D-H法对日本三菱公司生产的RV-M1型小型工业机械人进行了运动学分析,导出了正、逆运动学方程.用MATLAB6.x的符号推理功能对其运动学特性进行了分析.     

模切机主切机构运动精度可靠度的求解

基于可靠性指标的几何原理及改进粒子群算法,提出了一种求解模切机主切机构运动精度可靠度的新方法.该方法避免了对主切机构运动误差均值及标准差的求解,同时避免了功能函数一阶或一阶以上的偏导数的计算.实例结果表明,该方法对主切机构运动精度可靠性分析是精确、实用和有效的.     

七自由度仿人机械手的逆运动学分析

对一种7自由度仿人机械臂进行了运动学分析,在求出正运动学问题的基础上,运用位姿分离的方法对其逆运动学进行了运算。这种方法计算量比较小,适合实时控制。在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox工具箱对该机器人的逆运动学、运动轨迹等进行了仿真,验证了计算的正确性。     

基于遗传算法的柔型多功能机运动学逆解

在分析运动学逆解方法的基础上,应用遗传算法求解柔型多功能机器人运动学逆解,给出了用于优化求解的适合度函数,并应用二次编码法提高解的精度。计算机模拟结果证明：该方法能快速收敛于全局最优解,能给出柔型多功能机器人的可能解,并能计算冗余度机器人的逆解。     

汽车起重机多轴转向机构的运行学分析

介绍了多刚体系统运动学的基本理论。阐述了链元法运动学分析的基本思想,并运用多刚体系统运动学理论和链元分析法对LT1080汽车起重机的4轴转向系统进行了运动学分析。     

冗余度机器人的最优轨迹确定

研究了冗余度机器人的逆运动学,提出了用矩阵分块法解决冗余度机器人逆运动学,并将此法应用到基于速度和基于加速度的最优轨迹确定中,得出了便于实用的数值计算公式.此方法回避了求雅可比伪逆矩的繁琐过程,仿真结果表明此法是可行的.     

绳牵引并联机器人机构的运动学正解研究

提出了并联机构CRPM(Completely Restrained Position Mechanisms)正解的三棱锥法,确定了正解的数目,给出了其解析形式,并以反解为已知通过实例验证。避免了数值法计算速度太慢的缺点,采用Mathematica符号计算软件提高了推导并联机构CRPM解析解的效率。     

基于指数积的Delta机器人运动学正解建模

对于并联机构的运动学分析,D-H参数法需要对每个连杆建立局部坐标系,通过各连杆的坐标转换来建立运动学方程,过程较为繁琐,而矢量法虽然能够避免正解多解的取舍问题,但是不能完整地表达出末端的姿态,缺乏通用性. 作者采用基于旋量理论的指数积,只需建立惯性坐标系{S}和工具坐标系{T}两个坐标系,使得运动学模型更为简单,且具有更明确的物理和几何意义. 最后应用该方法求解了典型Delta机器人的运动学正解和工作空间,并进行了机器人样机的运动控制实验.      

麦式独立悬架运动学分析与优化

利用空间机构运动学和数值计算的方法对麦式独立悬架进行运动学分析，并对导向机构结构参数和转向梯形断开点位置进行了优化设计．结果表明，该算法使悬架的设计更为精确、清晰，提高了工作效率；优化后，改善了悬架系统的运动学特性．     

基于半实物平台轮式机器人运动学建模与仿真

针对轮式移动机器人的运动学建模问题,基于ICC坐标变换法,提出一种解决差动移动机器人运动学建模的通用方法 ,建立了在满足理想运动约束条件下的运动学模型,并以具有两个驱动轮的差动移动机器人RoomBa为例,搭建半实物仿真平台,进行了运动学仿真,仿真结果显示该建模方法符合实际应用要求,为下一步的运动规划提供了理论基础。