基于雅可比矩阵的连续型机器人灵活性分析

连续型机器人是一种新型的仿生机器人,由于其内在的柔顺结构,适合在狭小复杂等领域中进行探测、抓持等操作.相比于传统的刚性机器人,连续型机器人不仅具有更高的安全性,而且有望获得更高的灵活性,但是目前却很少有针对连续型机器人的灵活性展开分析的研究.针对这种情况,设计开发了一种采用模块化关节的连续型机器人,基于运动学模型与雅可比矩阵等相关概念,对连续型机器人的局部灵活性指标以及全域灵活性指标进行了定义和计算,并发现当机器人的总长在一定范围内、采用不同关节长度设计时,对应的工作空间中各末端点灵活性分布存在较大的差异.而后,结合连续型机器人的结构特点,引入粒子群仿生优化算法,利用灵活性来指导机器人的关节长度设计,使机器人获得全域灵活性指标下最优的关节灵活性.最后,引入操作灵敏度指标来对采用最优关节长度设计的连续型机器人进行直观的灵活性仿真与实验验证,并与传统的各关节长度一致的结构设计进行了对比实验.结果揭示了机器人灵敏度指标与基于雅可比矩阵条件数的灵活性指标之间的关系,即灵活性较高的末端点其各向灵敏度分布亦较为均匀.     

冗余度机器人灵活性的控制

本文研究冗余度机器人没有障碍物存在时的轨迹规划,提出了在Chebyshev意义下,用以改善灵活性的控制算法。控制算法利用连杆间的自身运动,即利用冗余空间产生出满足终端运动要求的、较低关节速度的机器人形态,灵活性的控制可通过线性规划方法求解。平面三连杆和四连杆机械手的仿真结果,证明了本文所提出的控制算法的有效性。     

3-RRR平面并联机器人的灵活工作空间

通过对3-RRR平面并联机器人分支运动链子工作空间的分析,提出了由定姿态工作空间求解各种灵活度要求下工作空间的方法,对机器人的工作空间和灵活性问题进行了系统研究,并探讨了机器人几何参数和子工作空间内空洞时机器人灵活性的影响。     

基于变换映射的多关节机器人工作空间分析方法

多关节机器人在实际制造过程中往往呈非正交性,这为工作空间的精确描述增加了复杂性。该文提出了一种基于变幻映射的多关节机器人工作空间描述方法。通过分析不规则体在某一平面上的变换映射,可以获得不规则体绕空间某一旋转轴旋转时的截面边界,利用该方式可以逐级求解多关节机器人的工作空间。对第一关节最大旋转角度达到2π的两自由度空间机器人工作空间进行了研究,利用变换映射的方法可以获得两自由度空间机器人工作空间截面。在两自由度机器人工作空间基础上采用变换映射以及集合的方式对第二关节最大旋转角度超过2π的三自由度空间机器人工作空间进行了描述。并且通过仿真实验证明该方法能有效、精确和快速地描述两、三自由度空间机器人的工作空间,对实际多关节机器人工作空间的分析有一定的参考价值。     

多因素影响下的机器人综合位姿误差分析方法

分析了影响机器人位姿精度的主要因素，将各种因素综合为机器人的结构参数误差和运动变量误差，充分考虑关节柔性和连杆柔性对机器人末端位姿精度的影响，建立了通用的机器人综合位姿误差分析模型，并编制了基于Matlab的Windows应用程序．该程序具有较强的通用性，适用于分析由机器人的各种静态误差以及关节柔性和连杆柔性所导致的平面和空间机器人末端执行器的综合位姿误差。     

任务空间上的机器人灵活性评价方法

从机器人的一个具体操作任务空间在其整个工作空间中的位姿最优问题出发,在对国内外学者提出的不同的机器人灵活性指标进行分析的基础上,提出一种在任务空间内评价机器人操作灵活性的方法,即以空间内平均灵活性指标和最差灵活性指标及二者之差联合评价机器人在任务空间内整体灵活性及指标的波动性,采用二者之乘积最大化为优化目标函数,确定了机器人操作任务所构成的任务空间相对于机器人本身的最佳位置.     

上海Ⅱ号机器人动力学建模及关节力矩特性仿真

本文用Lagrange—Euler方法建立了上海Ⅱ号工业机器人动力学模型,对机器人在关节坐标空间内轨迹规划运动时的各关节力矩特性进行了仿真,绘制出了各关节力矩变化曲线,为机器人的动态特性分析和机器人控制提供了可靠的依据。本文的动力学计算和数字仿真均在APOLLO CAD工作站上用C语言实现。     

基于混合样条曲线的换刀机器人换刀轨迹规划研究

为研究换刀机器人能沿特定路线平稳运动的问题,对机器人模型进行运动学分析和轨迹规划.利用旋量理论推导出机器人的运动学模型,结合蒙特卡洛法仿真得到了机器人末端工作空间的分布情况.提出一种多节点多样条曲线运动的轨迹规划方法,以关节位移、角速度和角加速度为评价指标,分别采用3-3-3,5-5-5和4-5-5样条曲线进行了轨迹规...     

机器人关节内插轨迹4－3－4分段法的分析与计算

机器人的运动，必须沿着贯穿空间一组点的曲线，从初始位置达到最终位置。若使机器人的运动符合上述要求，必须对其运动轨迹有一个合理的规划。本文将就在关节变量空间进行的关节内插轨迹４－３－４分段法进行分析与计算。使用这种方法，可以快速计算出机器人关节在任意轨迹段的位置、速度和加速度，描述机器人手部在规定路径上的运动     

机械手臂结构设计与其性能分析

机械手臂应用到机器人工业化操作中,具有工作空间大,灵活性好等优势,但同时,由于机械手臂的串联结构,驱动功率、能耗等范畴也存在一些问题。在这种结构模式下,关节处成为机器人末端负载的主要承受点。在操作过程中,机械臂的驱动功率、能耗方面也会有增加。对此,本文从机械手臂结构设计及其性能的角度进行分析,分别进行了结构设计、驱动能耗分析、刚度特性分析。     

一种实用机器人全方位工作空间的解析分析法

文本对机器人的全方位工作空间进行了研究,首次提出了关节运动有限制的实用机器人全方位工作空间分析的解析方法。文中还提出了一系列判定全方位工作空间是否存在的判据,最后给出了计算实例。由于本文提出的解析方法是通过直接求出边界面来确定全方位工作空间的,因而具有计算精确而迅速的优点。     

3—RPS并联机构工作空间分析的球坐标搜索法

提出一种球坐标搜索法,对3-RPS并联机构进行了工作空间分析,利用分层处理方法将工作空间划分为多个子空间,利用拟球坐标搜索法确定子空间的边界匹域,并且对整个工作空间进行了定量计算。该方法有效地提高了工作空间分析的效率和简易性。     

机器人全方位工作空间的解析法

对机器人的全方位工作空间进行了研究,首次提出了关节运动有限制的实用机器人全方位工作空间的解析方法.文中还提出了一系列判定全方位工作空间是否存在的判据,最后给出了计算实例.本文提出的解析法是通过直接求出边界面来确定全方位工作空间的,因而具有计算精确而迅速的优点.     

2-RRC-SPS并联机器人工作空间的研究

提出了一种并联机器人工作空间分析的解析方法,该方法以曲面分析为基础,结合并联机器人的运动特性,得到了并联机器人工作空间边界曲面的方程.以2-RRC-SPS并联机器人为例,分析计算了其工作空间.在此基础上,描绘出了并联机器人工作空间边界曲面及截面视图.分析结果表明2-RRC-SPS并联机器人的理论工作空间是一个不规则的实心球体,该机构具有几何形状规则的作业空间,是一种较为理想的能实现三维移动操作的并联机构选型,获得的结果可应用于该并联机构的设计之中.     

Workspace Analysis of the 4RRR Planar Parallel Manipulator with Actuation Redundancy

<正>Introduction 3RRR non-redundant parallel mechanisms (PMs) have been extensively studied by scholars in recent years[1-4].However, the drawbacks of 3RRR PMs, such as having too many singularities and a lack of stiffness, dramatically hamper their use. In these situations, redundancy     

人体食指工作空间研究

建立了人体食指机构学模型，采用非线性约束优化方法，求解食指的可达工作空间和一定方向限制下的工作空间，进行了手部的最佳操纵位置和姿态分析，可用于操纵元件的人体工程设计。     

并联机床工作空间求解方法研究

以一种3-TPT并联机床为例,对并联机床工作空间的两种求解方法进行了分析.首先通过求解并联机床的运动学逆解方程,利用工作空间的解析法求解出其工作空间,然后提出了一种利用虚拟样机技术对其进行工作空间求解的方法.这种方法思路清晰,方法简便,适用范围广,只需要建立并联机床的虚拟样机模型,给出约束条件,即可直观地求得其工作空间,无需复杂的推导过程.通过对两种方法的对比,指出了虚拟样机是一种更为直观、简单、实用的求解方法.     

正交机器人机构工作空间的数值算法

提出了一种计算 n 自由度正交机器人机构工作空间的数值方法。先求出机器人机构末端两个关节对应子工作空间的边界曲面,在前一个关节建立参考坐标系,将已知子工作空间的边界曲面分成若干层,求出每一层上的截交线,定义截交线的两个端点、半径坐标值最大点和最小点等为特征点,根据这些特征点可生成前一级子工作空间的边界曲线和边界曲面,由此递推可生成工作空间的边界曲面,并计算出工作空间的体积值。以三自由度正交机器人机构为例进行了仿真分析,结果表明该算法具有运动学计算量小、结果精确等优点。     

Effective envelope method for Stewart platform workspace

The workspace of Stewart platform is the intersection of 6 son workspaces of 6 loop chains, so it is important to determine the boundary of the son workspace when locating the boundary of the son workspace. An effectivc envelope method is proposed in this paper. Firstly the envelope theory of a family of singular parameter curve surfaces is used to find the envelope surfaces of the son workspace. Then the numerical method is applied to determine the effective envelope surface. And after that the full boundary of the son workspace, which is the envelope of the effective envelope surfaces, is determined. Finally the workspace can be obtained with a section plane method.