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3－RRRS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。     

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.     

基于位姿分离法的模块化机械臂逆运动学分析

分析了7自由度冗余机械臂的运动学正逆解, 采用Denavit-Hartenberg(D-H)坐标法进行正运动学建模, 获得机械臂末端相对于基座的空间位姿; 采用位姿分离法进行逆运动学建模. 求位置逆解时, 由约束条件分别获得前4个关节角位移解析解; 求姿态逆解时, 采用欧拉角表示机械臂末端相对于基座的姿态, 减少了计算量. 以SCHUNK模块化7自由度机械臂为例,进行了运动学正逆解分析, 并基于虚拟样机进行了仿真验证.     

基于ADAMS的3-RPS型并联机器人位姿的正解与逆解

以ADAMS软件为基础,给出了一种基于ADAMS的求解3-RPS型并联机器人位姿的正解与逆解方法.先给定机械手的位姿,经过仿真测量得出驱动杆的位移时间曲线,用后处理模块对测量得到的曲线进行处理,得到驱动杆位移样条函数,从而得到逆解.把得到的逆解作为驱动加在驱动杆上进行仿真,得到机械手的位姿,经过仿真测量得出机械手的位移曲线,经过后处理模块对测量得到的曲线进行处理,得到机械手的位姿样条函数,从而得到正解.这种方法不需大量的数学计算和计算机语言编程工作,非常快捷、方便、准确.从分析结果可以看出这种分析方法所得到的解完全可以用到实际中.     

一种7DOF机械臂逆运动学解析算法及其应用

针对传统的基于雅可比矩阵最优解的数值方法对于有着冗余自由度的7自由度(7DOF)的机械臂逆运动学求解有着计算量大、只能求得单一解的不足,提出一种逆运动学的解析算法.在传统6维位姿矩阵的基础上,额外提出一个elbow angle 新约束,利用位姿目标矩阵和该elbow angle 共7维约束推导出7DOF机械臂逆运动学的...     

基于运动过程还原法的液压支架巡检机器人位姿检测

液压支架的位姿、直线度及其工作状态是评价综采工作面工程质量的重要指标,是保证无人工作面能够自动连续推进的关键。提出了用运动过程还原法来描述液压支架的6个自由度位姿,即3个位置自由度(u,v,w)和3个姿态自由度(θ,φ,ψ).基于该方法,设计了利用巡检机器人对液压支架位姿和直线度进行检测的模型,并重点对支架位姿检测过程中巡检机器人位姿的检测进行了研究。确定了激光发射装置及激光接收装置的结构及尺寸;分析了激光装置的结构模型,建立了装置坐标系,并根据激光接收装置上3个激光点的6个坐标值,推导出机器人6个自由度位姿的逆运动解算公式,实现了机器人位姿的运动过程还原;通过正运动解算和虚拟装置运动模拟两种方法验证了逆运动解算的正确性,为后续的液压支架位姿及直线度的检测研究奠定了基础。     

基于自运动的仿人七自由度机械臂逆解算法

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影特性与关节角之间存在着的对应关系,实现对七自由度机械臂逆运动学的求解.该方法能够求解出针对任一特定末端位姿的所有理论逆解.通过引入机械臂优化的二次目标,对所有理论逆解进行优化,可得最优逆解用于机械臂控制.与梯度投影法等通用算法相比,该方法具有直观简练、计算量小等优点,且不同的末端位姿求解过程互不影响,对系列性末端位姿连续求解不存在累积误差.     

末端执行器位姿正解的一种直观解法

机器人运动学主要是研究末端执行器位姿矩阵正、逆解的求解问题,计算十分复杂,极易出错,本文介绍一种两杆之间的位姿矩阵的直观解法,可以从一定程度上减少错误的发生,并且便于检查。     

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。     

六自由度机械臂运动轨迹自动生成方法仿真与实现

运用运动捕捉系统,结合机器人运动学方法,提出一种六自由度机械臂运动轨迹自动生成方法.首先,在运动捕捉系统下得到人手臂末端的Marker标记点的位姿信息;然后,通过数据处理得到标记点的位姿矩阵,并将其作为机械臂末端执行器的位姿矩阵,进而通过数据流通道将该数据传入机器人运动学仿真系统,在仿真系统中运用代数解法求机器人运动学逆解,并进行运动学仿真.最后,将逆解求得的6个关节角度传入机械臂本体,实现机械臂末端执行器按照运动捕捉系统下手臂末端标记点的运动轨迹而运动.仿真实验表明:该方法具有可行性.     

一种三自由度并联机构的运动学分析

以一种可实现一平动两转动的三自由度并联机构为研究对象,研究其位置正/逆解的解析解法,分别得到仅含一个未知量的12阶正解多项式方程和逆解的显示表达式.研究表明,在由正解方程得到的4个实数解中,存在4个符合约束条件的正解,对应2组镜象位形;逆解方程存在4个实数解,对应4种位形,从而得到该机构位置正/逆解的全部解答.     

3-UPU转动并联机构的两类位置正解分析

根据纯转动型3—UPU并联机构的几何特点，使用四元数变换方法，构造了一类单正交条件下的3—UPU并联机构位置正解分析的参数化方程，可使用三角恒等变换来求解该方程；并使用单位四元数变换求出其双正交条件下的8个封闭的位置正解，该正解为4组共扼解．     

中心球模型下EEG正问题的数值模拟

目前EEG已经成为脑功能研究和临床诊断的重要技术手段.在研究EEG反问题时,大量的EEG正问题的计算是必不可少的.一方面,基于加权残值边界元法建立EEG正问题的计算公式,针对中心球模型,对不同偶极子的位置和方向分别计算了脑皮电位势.另一方面,针对EEG正问题的数值模拟,比较脑皮电位势的数值解与解析解的差异.结果表明加权残值法较以往的有限元法、差分法计算效率和精度都明显提高.因此广泛应用在计算力学的研究中.     

一种新型起重机器人的运动学分析与应用

阐述了绳牵引并联机构的特点及其在起重领域的应用,提出了1种新型起重机器人的构型设计,建立了该机构的运动学模型并对其进行位置分析和静力学分析,得到了该机构的位置正解和位置反解。在静力学分析的基础上,给出了确定工作空间的条件,并在MATHEMATICA环境下编程仿真,得到了该起重机器人的工作空间。最后对其水平控制功能进行了验证。     

一类6-SPS并联机构正运动学符号解分析

并联机构正运动学是一个位置和姿态耦合的复杂非线性问题,一般难以求得符号解.对于一类6-SPS并联机构,通过引入四元素来描述动平台的转动,不仅能够避免产生公式奇异性,而且将高阶的正运动学方程降阶为一组二阶方程.在这组方程中,动平台的位置和姿态是解耦的,可以通过求根公式符号地解析出机构的8种装配模式,其结果揭示了这类并联机构正解之间内在的对称关系.     

平面三自由度并联冗余机器人的位置与工作空间分析

提出一种新的平面三自由度并联冗余机器人位置分析方法 ,运用这种方法进行了位置正解和位置反解分析 .对于位置正解 ,其中方程的解最多为 4 ,说明这种平面并联机构可以有 4种不同的位姿 .对于位置反解 ,可以有 16组解 .然后 ,又对平面三自由度并联冗余机器人的工作空间进行了讨论 .最后用数值实例进行了验证 ,给出了计算结果 .     

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。     

新型骨外固定架的运动学分析

骨外固定技术是治疗四肢畸形和肢体创伤等疑难骨科杂症常用方法.针对现有骨外固定架组件选择困难、操作复杂、可调节空间有限等问题,通过增加平连接片与Z形连接片对Taylor空间支架优化,提高了支架的灵活性和实用性.利用6个位置参数建立运动学模型并求解正解、逆解,正解的条件数据与逆解的结果数据之间的相对误差小于0.01％,验证了运动学模型的正确性和准确性.此外,利用MATLAB对该骨外固定架的位置工作空间和方向工作空间进行了仿真,可帮助外科医生选择合适的骨架组件尺寸.运动学分析为该骨外固定架在骨科治疗中的应用提供了理论依据.     

人体全消化道生理参数遥测胶囊体外连续跟踪定位方法

介绍了目前国际上常用的体内目标的定位方法即放射性同位素扫描和电磁场定位,分析了各自的优缺点,在此基础上提出利用目标体内密封的永久磁铁为磁标记物,在体表处检测多点磁场强度,并采用遗传算法解决非线性方程组的求逆问题从而获得胶囊在体内的位置和方向信息,实现目标在体内的连续定位.仿真实验表明,该方法定位精度在毫米级,完全满足实际应用需求.     

基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法

串联6自由度腕部偏置机器人一般没有实用的封闭形式位置逆解.根据几何特征分析,以对应的腕部无偏置机器人的封闭解为基础,通过对腕部偏置量的平移补偿和对手腕位置点坐标的迭代修正,得到了腕部偏置机器人位置逆解的数值解.算法保证了末端姿态的正确性.根据末端位置精度要求控制迭代次数,可以得到任意精度的位置逆解.逆解过程中各关节变量的计算采用腕部无偏置机器人的封闭解,使得程序具有通用性.大量的数据试验表明,该算法可以满足实时控制要求.