基于四元数矩阵与Groebner基的6R机器人运动学逆解算法

为促进一般6R机器人运动学逆解的应用,提出了一种四元数矩阵和对偶四元数矩阵算法,该算法把四元数应用于平面旋转的特殊情况,把旋转角度的正弦、余弦改写为矩阵形式,可以导出平面四元数的2个矩阵形式的基,建立了四元数矩阵形式的串联6R机械手运动学方程,再通过线性消元和2次应用分次字典序Groebner基消去5个变元,最后采用Dixon结式进行消元,得到没有增根的一元16次方程。这种算法得出的结果通过与过去得出的6R机器人逆解算法进行对比,表明所提出的算法可行性和正确性。     

非球型手腕6R串联型喷涂机器人逆运动学分析

在喷涂机器人中引入非正交非球型3R手腕,根据6个转动关节的空间布局特征,采用矩阵方程和方向余弦相结合的方法,对非正交非球型手腕6R串联型喷涂机器人进行了逆运动学分析,推导出仅含4个未知参数的4个非线性方程组成的方程组,进而可用maple软件进行求解,最后给出一个具有非正交非球型3R手腕的6R串联型喷涂机器人的逆运动学计算实例.矩阵方程和方向余弦相结合的方法也可以推广到其他机构学问题的求解.     

基于MATLAB的6R机器人逆运动学求解分析

本文通过D-H方法建立6R机器人坐标模型,将机器人末端执行器位姿~0T_h逆解问题转化为末端腕部点位姿~0T_6的逆解问题,排除~0T_h中含常量d_6的多项式,大大简化了求运动学逆解的复杂度。通过反变换法求得6R机器人逆解,提出以最短行程+关节运动同向为原则确定机器人最优逆解的方法,可以降低机器人运动能量消耗,同时减少关节运动换向,提高机器人运行稳定性和可靠性。利用MATLAB进行编程,设置6R机器人关节加权系数及关节运动同向加权系数,对上述运动学逆解求解及优化方法进行了验证,说明该分析方法是有效性的。     

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。     

平面2R串联机器人机构运动学分析

本文以平面2R串联机器人机构为研究对象，对该机构的运动学进行了分析。井通过数值算例。运用Matlab．ADAMS两个软件对机构的运动学模型进行了仿真，通过对比，证明了所建立的平面2R串联机器人机构运动学模型的正确性．为该机构动力学分析奠定了基础。     

基于逆运动学分析的混合驱动机构的优化综合

对混合驱动七杆机构压力机进行了逆运动学分析，以此为基础，根据机械式压力机典型的深拉伸工艺曲线，分两步对该混合驱动压力机进行了优化设计，并给出了优化实例。     

基于逆运动学分析的混合驱动机构的优化综合

对混合驱动七杆机构压力机进行了逆运动学分析,以此为基础,根据机械式压力机典型的深拉伸工艺曲线,分两步对该混合驱动压力机进行了优化设计,并给出了优化实例.     

基于分块矩阵的6R机器人实时逆解算法

为提高6R机器人逆运动学求解的强实时性,提出了一种基于分块矩阵相乘来求解逆运动学的方法。将复杂的6个矩阵方程转换为含有6个未知变量的8个纯代数方程来进行求解,并在方程简化过程中引用符号运算预处理,避免了大量浮点运算带来累积误差。通过方程组的优化,可避免第3关节变量求解中产生增根的情况。试验结果表明,在同等精度要求下,该逆解算法相比于其他算法具有更强的实时性,得到精确的8组封闭解平均仅需0.009 7 ms,能够满足机器人的在线控制要求。     

6R机器人运动学分析及奇异处理研究

针对机器人逆运动学过程中存在运算复杂、多组解的选取问题,提出了一种6R机器人逆运动学的几何方法.在求解的推导过程中,采用几何法与双变量正切函数相结合避免了失解,针对有多组逆解的情况,采用插补连续性的最短路径与最优标志设置准则相结合选取一组最优解,同时考虑奇异位的避让,满足实际工程中的需要,在公司生产的多款机器人中获得了成熟应用.     

伺服压力机传动机构的逆运动学分析研究

本文根据人们对伺服压力机工作特点的特殊要求,通过对其传动机构的研究,提出了一种对传动机构的分析方法。依据滑块的工作要求,利用回路矢量法对机构进行逆运动学分析,借助MATLAB进行计算,可以得出曲柄的运动规律以及滑块的离散运动曲线。     

机器人操作手运动学模型求解的系列关系式的最佳推导

对于机器人操作手运动学模型求解的系列关系式最佳推导的问题，分析了矩阵运算的一些技巧和旋转矩阵正交性的有关性质，并讨论了系列Ａ矩阵相乘运算的化简规律，在此基础上提出了运动学模型求解的系列关系式有效推导的基本原则和方法，从而避免系列Ａ矩阵相乘展开的繁杂运算。     

基于影响系数的并联机器人机构运动分析

从单开链 (SOC)入手 ,应用矢量的矩阵表示方法 ,引出了一阶转动及移动、二阶转动及移动影响系数的概念 ,并合并得出了一阶、二阶运动影响系数的表达式 ,该表达式与机构的运动参数无关 ,只与机构的位形有关 ,从而使速度分析、加速度分析能以极简单的显式表达 ,不需任何求导过程 ;进而根据单开链(SOC)与并联机构的联系 ,通过各支路运动输入与输出之间的关系 ,取其只与主动副有关的方程 ,最终得出了并联机构对应于广义坐标的一阶、二阶运动影响系数 ,为并联机器人机构的运动分析奠定了理论基础     

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.     

基于反分析法的凝固过程中界面换热系数研究

以实验测得的温度为基础,结合数值模拟方法和优化方法的反分析方法计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面换热系数,分析了铸件与铸型间界面换热系数随界面温度变化的关系.研究结果表明:界面换热系数在固相温度以上和545℃以下基本保持为一个常数,分别约为3 000 W.m-2.K-1和500 W.m-2.K-1;而液相温度在545~555℃间为突变的线性关系,并通过线性回归分析建立了近似的数学模型.应用反求得到的界面换热系数与界面温度的变化规律,结合数值模拟软件ProCAST计算得到铸型初始温度450℃时铸件的温度与实验测量温度吻合较好.验证了通过反分析方法求解的换热系数的有效性和正确性.     

基于改进型径向基函数网络的船舶非线性航向自适应逆控制

针对非线性船舶控制中传统自适应控制方法存在的实时参数调整复杂、鲁棒性差等缺陷,提出了一种基于改进型径向基函数(RBF)网络的自适应逆控制(AIC)方案,RBF网络相比通常的非线性自适应模型,结构更为简单且不存在局部极小问题.对“The R.O.V Zeefakkel”散装船非线性模型的仿真结果表明,AIC在显著改善对象动态响应性能的同时,具有良好的鲁棒性和扰动消除能力,适用于对机动性要求较高的中小型船舶控制.     

手术机器人远程运动中心机构的误差分析方法

利用几何关系的建模与计算,研究了手术机器人中平行四杆型远程运动中心机构的误差问题.首先,对机构的误差进行识别和定义,使用直接线性化方法建立机构的误差传递模型;然后,用概率性方法和确定性方法分别讨论了机构的绝对精度和重复精度;最后,分析了机构各误差因素的敏感性.算例分析结果表明,使用IT6级精度可以达到较高的定位精度,通过敏感性分析可以找出影响机构定位精度的关键因素.     

基于正交小波逆变换的平稳风速时程数值模拟

对于大型结构,风荷载往往起控制甚至决定作用,对其进行风振响应时域分析是必要的,而进行时域分析首先必须解决风荷载的输入问题.基于多分辨率分析的思想和正交小波基推导了小波系数与功率谱密度函数之间的关系,从而可由已知的功率谱密度函数随机生成各尺度上的小波系数,进而由生成的小波系数通过逆变换生成平稳风速时程.根据这一思路,利用L-P小波基,模拟了与Davenport谱相一致的某点脉动风速时程,算例表明,模拟的风速时程功率谱与给定的目标谱吻合较好,证明了该方法的有效性.     

基于超平面同伦法的平面过约束机构判定

过约束机构的研究涉及到非线性代数方程组的高维解问题,现有的数值法难以确定方程组是否存在高维解,提出超平面同伦法,并基于该方法提出了过约束机构的判定准则.发现了一种平面四回路过约束机构,并运用判定准则对该机构进行验证.通过对该四回路过约束机构的过约束条件分析,构造了一类新的平面过约束机构.     

齿轮连杆机构结构分析与综合方法

较系统地提出了一套齿轮连杆运动链（ＧＬＫＣ）结构分析与类型综合的新方法。该方法思路清楚，列举简单，所得类型齐全，具有通用性。用该方法成功地进行了部分ＧＬＫＣ的类型综合。