带柔索双臂巡检机器人运动学建模与仿真

为研究带柔索双臂巡检机器人越障过程中手臂与箱体的运动规律,采用D-H参数法建立了机器人基本越障动作的连杆坐标系,推导出了机器人运动学方程;以机器人蠕动越障过程为例,结合相关约束条件分析计算了越障过程不同阶段具体的运动学方程.通计算机仿真分析,给出了双臂行走轮以及箱体的坐标变化曲线,仿真结果表明越障过程中机器人姿态变化稳定,各个驱动关节运动比较平稳,证明带柔索双臂巡检机器人的结构设计较为合理.     

基于DSP的焊装机器人控制算法研究与仿真设计

在建立六自由度焊装机器人D-H坐标系及确定各手臂参数的基础上,研究其正逆运动学方程,设计其数值模拟算法,并在MATLAB环境下建立仿真模型,获得在定点控制模式下各个关节电机控制量,得到具有固定重力补偿的机器人控制模型;基于六自由度机器人动力学控制原理,在考虑电机特性及机器人手臂动力学特性的基础上,建立了具有传感器反馈控制的优化模型;在Tecnomatix环境下创建了四机器人焊接工位,利用其提供的Robotics功能模块,实现了机器人的路径及功能示教;利用DSP(Digital Single Processor,数字信号处理器)解算了机器人关节坐标的牛顿-欧拉逆运动学方程,并实时、快速处理传感器反馈信号,实现了对多个伺服系统的闭环控制。     

四自由度采摘灵巧臂的结构设计及运动学分析

根据四自由度机械手臂应用于蔬果采摘的要求,提出一种坐标系优化法。先列出基于此坐标系的四自由度机械手臂运动学方程,并求得其正、逆解,然后求得末端执行器的位置、方向角度与机械手臂主动关节的关系;再利用动力学仿真软件ADAMS/VIEW对机械手臂的虚拟样机进行建模;最后,将运动学分析结果导入在MATLAB/Simulink搭建好的机器人力控制系统模型,进行联合仿真,得出运动轨迹、各个方向转角误差等仿真曲线。通过仿真验证了理论推导的正确性和方案的可行性,进一步证明本方案具有很好的运动特性。     

溜冰机器人运动学分析

设计了腿轮混合结构的溜冰机器人，基于常规的运动学分析方法，建立了相关的惯性坐标系和滚轮坐标系，并根据滚轮在法向无滑动，切向作纯滚动的假设，建立了中心定位轮的运动约束方程及机器人的运动学模型，提出了法向和切向运动特征矩阵的概念，并讨论了机器人的移动性问题，得出机器人存在运动的条件，设计了溜冰机器人运动学状态空间表达式和运动学控制方程，以溜冰机器人为例，分析了其转弯和直线滑行时的运动学问题。     

食品配料机器人调配咖啡流程运动规划

本文对食品配料机器人调配咖啡流程和运动学进行了研究,采取建立机器人本体结构特性建立坐标系,通过使用球坐标获得正逆运动学方程,结合分布式动态路径规划,使机器人工作空间得到特征化,解决了食品配料机器人运动规划以及沿给定轨迹的直接运动学问题.通过仿真实验,验证了机器人的运动学算法和调制咖啡流程的正确性和有效性.     

基于Matlab的ER50A型拆捆机器人运动特性分析

以ER50A机器人为研究对象,通过MDH参数法建立机器人连杆坐标系,根据连杆坐标系之间的矩阵变换关系推导出机器人正逆运动学方程,通过五次多项式插值算法对机器人末端进行点到点运动轨迹规划.在Matlab中利用Robotics工具箱对机器人进行建模和正逆运动学仿真分析,根据蒙特卡洛算法对机器人工作空间进行模拟,通过轨迹仿真...     

UR5机器人运动学及奇异性分析

为了解决UR5机器人用户建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系不一致,机器人内部有关力、角速度、角加速度等数据信息难以被直接使用的问题,在分析UR5机器人结构特点的基础上,建立与厂家数据匹配的坐标系。采用D-H参数法建立UR5机器人的运动学方程,描述机器人各杆件的相对位姿关系,依据UR5机器人满足Pieper准则的结构特性,采用分离变量法求取UR5机器人的运动学反解,并利用微分变换法完成UR5机器人奇异位形分析,奇异性分析与仿真结果表明了UR5机器人位置奇异时各关节变量之间的关系。使用MATLAB软件编写运动学程序,并利用机器人系统对程序进行实验室测试与工程实践验证,MATLAB运动学程序实验结果与UR5系统内部数据一致,验证了运动学分析的正确性。研究结果对进一步开展UR5机器人连续轨迹规划研究具有参考价值。     

基于能力地图的机器人模块化手臂构型分析

分析研究机器人模块化手臂工作空间灵活性问题.首先采用DH法进行手臂结构建模,得到了正运动学模型;而后采用立方体对其工作空间进行网格化处理,得到离散位置,在离散位置球体的均布点上建立坐标系进行姿态离散并建立位姿可达度指标;然后以Matlab为平台,结合机器人工具箱,通过正运动学模型采用随机采样法得到空间离散位置点云,并进行位姿可达度计算,采用可视化方法完成了该手臂工作空间操作能力地图绘制;最后通过分析发现该构型手臂操作能力在其工作空间的分布规律,并对形成原因进行了分析.     

六自由度工业机器人手臂正运动学分析与仿真

针对川崎工业机器人手臂FS03N构型特点,采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,采用SolidWorks建立了机械臂的三维实体模型。为了验证正运学模型的正确性及直观地观察机械臂各部分的运动情况,编写相应接口程序,将机械臂实体模型导入Matlab,融入正运动学算法,开发了机械臂运动仿真平台,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真。     

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.      

地震多功能辅助救援机器人运动学规划

基于D-H表示法的机器人双工作臂的运动学规划,建立了机械手臂运动能力与各影响因素关系的数学模型(即机器人机械手臂空间运动方程式),归纳出了机器人机械手臂空间运动与各影响因素关系的定量描述,提出了机器人机械手臂空间运动的设计理论和提高驱动能力的方法;建立了较完备的机器人行走机构和机械手臂运动系统的运动协调性和机器人自适应控制理论.通过运动学规划,使机器人能够更好地适用于各种地质条件、各种复杂的环境、各种需要高难度的工作强度,能够取得良好的使用效果.     

欠驱动单机械臂的运动学研究

本文以平面内转动关节连接的单机械臂为研究对象,针对其运动学以及单臂的控制原理进行研究.首先利用机器人数学基础,推导出单臂机器人的运动学递推方程,讨论了其正运动学变化矩阵以及求解雅克比矩阵.然后,以单臂3R欠驱动机械臂为研究对象,对其位置控制进行研究,提出了一种分阶段控制欠驱动机械臂的新方法.控制目的为实现操作臂末端点到达目标位置,由此实现了平面内3自由度欠驱动机械臂的位置控制.     

FANUC M-6iB型工业机器人结构及运动学分析

通过对FANUC M-6iB型工业机器人的系统构成、技术参数和工作空间等的分析,采用D-H法建立了该机器人的连杆坐标系,得到机器人的杆件几何参数和关节变量,进而推导出该机器人的运动学方程,为机器人的轨迹规划提供数学模型基础,便于更好地对机器人进行开发利用,推进教学和科研.     

基于OpenGL的弧焊机器人仿真设计

通过对弧焊机器人仿真系统的设计和分析,阐述在VC++.NET开发平台上利用OpenGL技术建立三维仿真系统的理论及方法.建立了5自由度弧焊机器人的运动学模型,提供了模型正、逆运算,实现了机器人的三维实时仿真.试验结果表明,该系统操作界面友好,取得良好的仿真效果.     

折叠双臂式机器人的运动学与工作空间分析

针对薄煤层勘探与灾后搜救机器人的需求,结合其特殊的工作环境,提出一种新型井下移动机器人;该机器人两侧装载了七自由度冗余机械臂,兼具狭小空间通过能力强与工作范围大两个特点。使用SOLIDWORKS软件建立了机器人的整体三维模型;通过D-H(Denavit-Hartenberg)法,建立了机械臂的运动学模型;并求出了其运动学正解。采用二次计算法,求出了机械臂的运动学逆解;使用基于蒙特卡洛法的仿真方法,进行了机器人的工作空间分析,仿真结果表明,该折叠双臂式井下勘探搜救机器人在双臂折叠状态下体积较小,狭小空间通过能力强;在双臂伸展状态下具有相当大的整体工作范围与协调工作空间,拥有较强的大范围灵活操作的能力,可满足较为复杂的任务需求。     

输电线巡检机器人动力学建模与DME评价

以新设计的输电线巡检机器人为具体研究对象，采用D-H法推导出机器人的雅可比矩阵；然后建立输电线巡检机器人的Lagrange动力学模型，进而依据机器人动力学模型求得输电线巡检机器人的操作臂惯性矩阵，提出了基于操作臂惯性矩阵所建立的机器人动力学评价指标:动态可操作性椭球(DME:dynamic operability ellipsoid)评价指标；最后结合逆运动学的反解，建立了不同空间轨迹坐标下的动态可操作性衡量指标，获得机器人动力学性能最佳的越障轨迹.通过机器人跨越绝缘子障碍的实验证明了所提动力学评价方法的有效性.     

机器人运动学分析实验教学方案研究

为在本科阶段开展机器人运动学分析研究,提出了运用机器人运动学基本知识,引入齐次坐标变换,推导出坐标变换方程;利用D-H参数法,进行机器人的位姿分析;介绍机器人正向和逆向运动学基础知识。制定了机器人运动学分析实验教学方案,经相关专业学生实践发现,该实验方案可行,能达到预期实验目的,学生能独立进行机器人运动学分析研究。     

An effective algorithm for needle tip displacement compensation in robot-assisted percutaneous surgery

This paper presents an automatic compensation algorithm for needle tip displacement in order to keep the needle tip always fixed at the skin entry point in the process of needle orientation in robot-assisted percutaneous surgery.The algorithm, based on a two-degree-of-freedom (2-DOF) robot wrist (not the mechanically constrained remote center of motion (RCM) mechanism) and a 3-DOF robot arm, firstly calculates the needle tip displacement caused by rotational motion of robot wrist in the arm coordinate frame using the robotic forward kinematics, and then inversely compensates for the needle tip displace-ment by real-time Cartesian motion of robot arm.The algorithm achieves the function of the RCM and eliminates many mechanical and virtual constraints caused by the RCM mechanism.Experimental result demonstrates that the needle tip displacement is within 1 mm in the process of needle orientation.     

自由漂浮空间机器人动力学建模与仿真研究

空间机器人相比固定基座机器人,增加了6个自由度,且空间机器人的机械臂与基座之间存在动力学耦合问题。因此,其动力学建模较为复杂。针对自由漂浮空间机器人系统进行了运动学和动力学方程的推导,给出了动力学方程求解的详细算法,并采用Spacedyn工具箱对动力学模型进行了数值仿真。仿真结果表明建立的动力学模型可方便的进行自由漂浮空间机器人的运动分析。