空间冗余度机器人最小关节力矩的轨迹规划

许多工程机械的工作装置属于冗余度机器人的范畴,该类机械施工控制自动化所涉及到的轨迹规划问题,一直受到人们的重视·采用冗余度机器人运动学的最小关节力矩法,对空间4R冗余度机器人的关节轨迹的运动规划进行了分析仿真·实验表明该方法实际可行,运动学和动力学的工作特性良好·     

串联机器人运动学建模与轨迹规划研究

以IRS3003机器人为研究对象对六自由度串联机器人的运动学建模及轨迹规划方法进行研究,采用D H建模方法,结合Matlab Robotics机器人工具箱建立IRS3003机器人运动模型,对机器人操作空间进行运动学分析.采用五次多项式插值方法,基于PPO路径规划码垛轨迹,分别实现机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划与...     

可重构星球探测机器人的运动学建模及轨迹规划

提出了可重构星球探测机器人的概念，对系统中子机器人的研究进行了重点论述．通过设计恰当的子机器人连杆坐标系，利用Denavit-Hartenberg方法完成了子机器人的运动学建模，并直接给出了子机器人的运动学正解模型．由于使用单一的求解算法不能求出工作空间的封闭解，因此综合利用代数法、几何法原理及空间投影关系，结合子机器人的结构特殊性推导出了运动学逆解，从而得到了工作空间内的所有解．在此基础上，考虑结构间的约束关系，给出了子机器人的工作空间及轨迹规划方法．最后，使用OpenGL对设计的子机器人系统进行了运动学仿真实验，实验以末端操作器的直线运动为例，充分考虑空间几何的关系，其结果有效地证明了建模及轨迹规划的正确性。     

船舶工业机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划

以喷涂速度、喷涂高度和轨迹间距为优化对象,建立曲面漆膜厚度分布模型,结合曲面外形,以漆膜厚度最均匀为优化目标,以粒子群算法为优化算法获取最优喷涂参数组合;运用非均匀有理B样条(NURBS)技术拟合曲面,利用曲面控制顶点生成喷枪路径,结合路径与最优喷涂参数组合得到曲面喷涂轨迹.通过对船首外表面及平面、凹曲面、凸曲面、S型曲面的仿真分析,验证了喷涂机器人曲面喷涂喷枪轨迹离线规划方法的可行性和有效性.     

阀体喷涂机器人运动学分析及能效匹配设计

针对管道阀门喷涂作业需求,提出了非球形手腕6R喷涂机器人构型和双工位机器人自动喷涂生产线方案;完成喷涂任务的无冗余工作空间及相应的杆长、关节转角范围.基于ADAMS和MATLAB软件的联合仿真,求解了机器人以折线轨迹喷涂阀体时的运动学逆解;提出了喷涂生产线的能效匹配设计方法,以确保机器人喷涂效率和生产线工序节拍达到无缝对接,并通过机器人自动喷涂测试进行了验证.     

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.     

面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人研究进展

超冗余度机器人具有大长径比、灵巧运动、柔性操作等优点,在航空航天制造、高端装备检修等受限空间的自动化作业中具有重要的应用前景。然而,由于超冗余度机器人的冗余自由度的特性,传统工业机器人的设计、建模与控制方法不可直接应用,超冗余度机器人的相关理论研究面临着严峻的挑战。对中外面向复杂狭窄结构检测清除的超冗余度机器人的研究工作进行了分析,从结构设计、运动学建模、控制方法、运动规划等方面对现有的研究内容进行了分析和总结,并对超冗余度机器人的研究发展进行了展望。     

基于ANFIS的挖掘机器人挖掘轨迹仿真

为提高液压挖掘机器人工作装置挖掘作业轨迹规划控制精度,将挖掘机器人工作装置简化为斗杆、铲斗两关节二维机械臂进行分析.在建立逆运动学模型时,要将铲斗末端位姿空间与工作装置关节空间和油缸空间联系起来进行轨迹规划,以便在各个空间实现对挖掘机器人的控制.为提高跟踪期望轨迹精度,采用两个自适应神经模糊推理系统(ANFIS)分别学...     

剥离去污机器人作业方式研究与仿真分析

在核设施退役工程中,由于作业环境比较恶劣,机械剥离去污作业只能由技术人员通过遥操作机器人完成,作业过程对人依赖程度大、效率低、可靠性不高。针对这一问题提出机器人采用遥操作和自主作业相结合的剥离去污作业方式,实现其局部自主作业能力,降低对操作人员的依赖程度、提高作业效率和作业质量。通过对剥离去污机器人机械剥离作业的仿真分析,验证了采用遥操作和自主作业相结合的混合作业方式的可行性和有效性。首先,分析了Brokk50机械臂本体结构和运动学特性,对其抽象简化构建机器人模型D-H坐标系;然后,以MATLAB为仿真工具建立了机械臂的仿真模型,在不计算机械臂运动学正解的情况下快速仿真得到机器人的作业空间;最后,对机器人剥离去污作业进行了轨迹规划仿真分析,采用关节空间和直角坐标空间相结合的轨迹规划方法,满足了机械剥离去污作业对作业精度的要求,并提高了作业效率。     

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.     

一种双机协同作业机器人的协作工作空间分析

以一种双机协同作业机器人为研究对象,建立双机协同作业机器人运动学模型,并对其进行工作空间求解与仿真分析,判断是否满足工作要求。首先采用D-H法对双机协同作业机器人坐标系进行建立,通过分析其各个关节之间的空间位姿矩阵变换关系,进行运动学方程求解,然后基于蒙特卡罗法对双机协同作业机器人的协作工作空间进行求解,并进行仿真实验验证。最后对协作工作空间的影响因素进行分析,为下一步对协作工作空间进行优化以及双机协作机器人的轨迹规划等问题提供了理论依据。     

细长火箭内壁打磨机器人无冗余干涉规避与优化

针对应用于自由操作空间的机器人冗余度碰撞规避方法,无法解决细长型固体火箭发动机壳体内壁打磨机器人各关节间、关节与内壁间的干涉规避,提出了一种在受限操作空间中机器人无冗余自由度的干涉规避方法.在不增加机器人自由度的前提下,通过数学模型判别在壳体内壁打磨轨迹上各关节间、关节与壳体内壁间是否发生干涉,动态地对末端执行器的打磨接触面进行调整、改变各关节位置与姿态,以实现干涉规避;并且以关节速度变化的平稳性为性能指标、干涉规避为约束条件,进行运动学优化与仿真试验.仿真结果表明,打磨机器人满足打磨轨迹、无干涉碰撞,且各关节的速度变化平稳均匀.     

基于视觉识别的民机零件专用自动喷涂系统

针对民机喷涂零件种类繁多、摆放位置不固定、无夹持装置等问题,研发了一套基于视觉识别的自动喷涂系统。该系统使用工业相机获取筛盘上零件的二维图像,对零件进行初步分类和定位。使用5轴三维测量机构获取点云数据,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)进行点云和三维模型的位姿匹配。根据匹配结果,采用曲面分片的方法规划喷枪路径,用Bézier曲线生成机器人关节轨迹。最终在240 s的节拍内实现多种繁杂零件的自动化配准,平均配准精度达2.11 mm。机器人能够自动进行喷涂作业,且喷涂质量满足航空零件要求。     

面向3C产品装配的高速冗余度机器人系统研究

针对3C产品高速装配领域,以平面3R冗余度机器人为研究对象,提出了一种驱动单元集中布置的传动方案,保证了机器人的快速性和稳定性.在Solid Works环境下,对平面3R冗余度机器人进行了三维模型设计,并联合Matlab软件中的Sim Mechanical插件完成机器人动力学建模及分析.采用D-H方法建立平面3R冗余度机器人运动学模型,基于此模型提出了一种针对冗余度机器人的避障路径规划算法,利用冗余运动链的自运动在零空间实现障碍回避.通过对平面3R冗余度机器人的仿真实验验证算法的有效性.     

冗余度机器人的障碍物躲避

给定机械手的初始形态和终端所希望的轨迹以及在工作空间内的障碍物,本文研究冗余度机器人无碰撞运动的规划问题,提出了基于J函数障碍物躲避的算法.关节坐标空间的安全轨迹的计算可通过障碍物躲避的性能指标而得到.由于J函数的计算仅与一些极点有关,计算量小,便于实时控制.仿真结果证明了所提出的算法的有效性.     

一种新型电力光缆剪枝机器人的运动学联合仿真研究

针对架空电力光缆线路巡检维护中的树枝修剪问题,设计了一种新型五自由度串联剪枝机器人。首先,通过D-H(denavit-hartenbreg)参数法,建立了该剪枝机器人机械臂的运动学模型,得到运动学正逆解;然后在V-REP和MATLAB中进行联合运动仿真,并利用蒙特卡洛法分析剪枝机器人工作空间,得到机械臂工作空间的云图;为保证剪枝过程的运行平稳,在工作空间内进行轨迹规划并仿真;最后,联合仿真结果表明该剪枝机器人运动学模型有效,各关节及末端轨迹规划控制效果良好,可以实现1~1.5 m范围内灵活修剪树枝等障碍物的要求,为剪枝机器人后续控制问题研究提供了理论依据和实验基础。     

一种新型电力光缆剪枝机器人的运动学联合仿真

针对架空电力光缆线路巡检维护中的树枝修剪问题,设计了一种新型五自由度串联剪枝机器人。首先,通过D-H(denavit-hartenbreg)参数法,建立了该剪枝机器人机械臂的运动学模型,得到运动学正逆解;然后在V-REP和MATLAB中进行联合运动仿真,并利用蒙特卡洛法分析剪枝机器人工作空间,得到机械臂工作空间的云图;为保证剪枝过程的运行平稳,在工作空间内进行轨迹规划并仿真;最后,联合仿真结果表明该剪枝机器人运动学模型有效,各关节及末端轨迹规划控制效果良好,可以实现1~1.5 m范围内灵活修剪树枝等障碍物的要求,为剪枝机器人后续控制问题研究提供了理论依据和实验基础。     

五自由度机器人逆运动学解法与工作空间分析

针对一种五自由度机器人结构,提出了一种精确求解逆运动学的封闭解法,解决了逆运动学数值方法计算较慢、在某些情况不能算出所有可能解问题.应用D-H方法建立了该五自由度机器人的运动学模型.在此基础上,依据该机器人的特定构型,应用代数方法,仅选取位置矢量和一个姿态矢量提出了所研究机器人的逆运动学封闭解法.选取一个马鞍面做为该机器人打磨作业任务,分别进行了Matlab数值计算仿真和ADAMS虚拟样机联合仿真分析.结果显示:马鞍面期望轨迹和遍历轨迹对应的位置和姿态具有高度一致性,验证了所提出逆运动学封闭解法的正确性.最后,通过数值计算求解了该机器人的可达工作空间,为该机器人结构优化和运动控制提供依据.     

多分裂输电导线接续管探伤检测机器人系统设计及探测空间分析

输电线路是电能传输的重要通道,多分裂输电线路是电能传输的主力,接续管是多分裂输电线路上的重要金具,其压接质量和内部结构的好坏属于隐性工程且直接影响到输电线路的正常稳定运行,基于此,本文提出了一种适用于多分裂输电线路接续管探伤检测的机器人机构构型,设计了探伤检测机器人的虚拟样机模型,并进行了探伤装置的探伤检测作业运动规划,建立了探伤装置的D-H坐标系,基于此推导了探伤检测机器人的运动学方程并对其运动学特性进行了分析,最后,基于所建立的运动学模型,基于蒙特卡洛法在MATLAB软件中利用机器人工具箱ROBOT TOOLBOX进行了仿真实验,通过选取合适的点云数得到了探伤检测机器人末端在四分裂导线狭小空间内三个空间方向上的可达空间点云图,同时搭建机器人的机械臂模型,通过设置合理的运动参数得到了机器人探伤检测的轨迹规划仿真结果,通过仿真结果可知,机器人末端在四分裂导线所构成的狭小作业空间内可以实现无盲区的探伤检测,同时机械臂运动轨迹稳定、平滑,可以无碰避障的实现多分裂导线上的接续管探伤检测,本文的研究对于输电线路接续管探伤装置的系统设计和开发及输电网智能运维管理具有重要理论意义和实际应用价值。     

关节型机器人高承载轨迹规划方法

针对机器人在工作过程中存在关节载荷较大等问题，以饰面作业机器人（以下简称Hebut-KB机器人）为研究对象，提出一种面向大载荷施工作业环境下机器人驱动承载能力最优的轨迹规划方法。首先，对Hebut-KB机器人运动学及简化刚体动力学进行分析，使用多目标遗传算法（NSGA-II）求出在满足运动学与动力学约束条件下的多组优化解，然后建立起关节型机器人驱动承载能力的评价指标，最后通过驱动承载能力评价指标选取出潜在最优解。仿真和实验表明，使用驱动承载能力评价函数选取出的解可以达到综合最优效果，有效的提升了机器人的承载能力。