基于MATLAB与V-REP的机器人加工轨迹生成与运动仿真

提出了联合MATLAB和V-REP进行机器人加工轨迹生成和运动仿真的方法.该方法首先在MATLAB中,计算机器人操作空间中刀具的轨迹,并通过逆运动学计算获得刀具轨迹对应的关节参数.然后在V-REP中,采用基于关节和连杆统一坐标系的建模方法,建立与刀轨文件一致的机器人及其加工环境的三维模型.最后通过MATLAB中的外部控制程序和V-REP中的控制脚本、MATLAB和V-REP之间的通信接口,使V-REP中的机器人模型响应外部控制程序进行运动仿真和碰撞检测.采用所提出的方法对密胺脂餐具盘的机器人铣边过程进行了仿真,仿真结果表明该方法能够生成无干涉加工轨迹和正确的机器人关节运动参数.     

六自由度机械臂建模与MATLAB仿真

目的依据预设的机器人末端运动轨迹,研究机器人各关节的运行轨迹。方法利用仿真软件对机器人末端轨迹进行仿真实验。以六自由度机器人为研究对象,采用标准D-H参数法建立机器人各连杆坐标系及计算运动学方程,利用MATLAB/Robotic Toolbox工具箱建立机器人的运动学模型,在运动学模型的基础上对机器人工作空间以及轨迹规划进行仿真。仿真结果为连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线。结果得到了连续平稳的末端轨迹曲线和关节角位移、角速度、角加速度的变化曲线等仿真结果,轨迹仿真结果表明机器人各关节运动平稳性较好。结论轨迹仿真可以避免试验中对机械臂所产生的损坏,为后续实验研究工作的开展提供支持。     

基于MATLAB的MZ04型机器人运动特性分析

机器人的运动特性分析是机器人研究与应用的重要基础。为了对机器人的应用和改造提供理论参考,取MZ04型机器人为研究对象,以D-H法建立机器人连杆坐标系,并通过齐次坐标变换建立其运动学方程。然后以MATLAB Robotics Toolbox建立机器人数学模型,并在此基础上对其进行运动学仿真及轨迹规划。仿真结果表明所建模型准确,机器人结构参数合理。     

基于改进PID控制的折弯送料机器人运动轨迹误差仿真研究

为了提高折弯送料机器人的定位精度,采用遗传算法优化折弯送料机器人PID控制参数。创建折弯送料机器人折弯板材装置简图,采用增量式PID控制方程式。确定PID控制参数优化变量,采用遗传算法优化PID控制参数,给出遗传算法优化PID控制器参数的具体过程,设计PID在线调优流程。采用MATLAB软件对折弯送料机器人角位移运动误差进行仿真,输出误差变化曲线。并且,与优化前折弯送料机器人PID控制效果进行对比和分析。结果表明,折弯送料机器人连杆1、连杆2和连杆3最大误差分别从1.73×10~(-3)rad、1.91×10~(-3)rad和2.03×10~(-3)rad降低到0.42×10~(-3)rad、0.48×10~(-3)rad和0.55×10~(-3)rad,下降了75.7%、74.9%和72.9%。采用遗传算法优化增量式PID控制参数设计变量,能够提高折弯送料机器人的定位精度。     

基于MATLAB Robotics工具箱的SCARA机器人轨迹规划与仿真

为研究SCARA机器人的轨迹规划,在MATLAB环境下,对该机器人运动学参数进行了设计,利用Robotics toolbox工具箱编制了简单的程序语句,建立该机器人运动学模型,讨论了标准D-H参数和改进D-H参数建模方法的区别,并对机器人的轨迹规划进行了仿真.通过仿真,直观地显示了机器人关节的运动,得到了连续平滑的机器人关节角度轨迹曲线.仿真实验表明,所设计的运动学参数是正确的,从而达到了预定的目标.该工具箱可以对机器人进行图形仿真,分析真实机器人控制时的数据结果,对机器人的研究开发具有较高的经济实用价值.     

基于ADAMS与MATLAB的关节型机器人联合仿真研究

针对关节型机器人的动力学联合仿真问题,在ADAMS中建立机器人的三维模型,并进行运动学与动力学仿真。根据所得参数简化机器人模型,以2自由度机器人模型为依托,通过ADAMS/Control模块将机器人动力学模型与MATLAB/Simulink控制系统模型组合起来,建立联合仿真系统,实现机器人的位置控制。仿真结果表明,机器人模型具有较好的动态响应特性与轨迹跟踪能力。     

等离子去板坯毛刺机器人轨迹规划与仿真

针对传统连铸工况去毛刺设备的不足,提出了工业机器人搭载等离子去除板坯毛刺新方法,并使用SolidWorks正向设计专用的五轴机器人模型。根据机器人工作实际工况,分段规划其工作路径,并采用MATLAB对不同段轨迹进行仿真规划。接着将机器人模型导入ADAMS中,利用MATLAB轨迹仿真数据作为驱动函数对机器人进行动力学仿真分析。仿真结果验证了等离子去板坯毛刺机器人轨迹规划的合理性,为后续本体的优化设计和控制的提升提供了有价值的理论依据。     

基于双层自适应遗传算法的机器人参数辨识

激励轨迹的选取和优化是机器人动力学参数辨识的重要基础。为了提高机器人动力学参数的辨识精度,以SCARA机器人为研究对象,设计了基于双层自适应遗传算法的机器人激励轨迹优化方案。运用Newton-Euler法建立了机器人的动力学模型,并对机器人的动力学模型进行线性分离,得到了机器人的最小惯性参数集和对应的观测矩阵。分析机器人的参数辨识方程,确定了观测矩阵条件数最小的优化目标。针对传统遗传算法进行改进,提出了双层自适应机制,提升了算法的全局搜索能力和搜索效率。最后利用MATLAB和ADAMS进行联合仿真实验,使用递推最小二乘法计算机器人的最小惯性参数集。实验结果表明,使用改进的双层自适应遗传算法得到的激励轨迹可以保证机器人动力学参数的辨识精度。     

多连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演控制

针对模型不精确的多连杆柔性关节机器人的关节运动控制问题,提出一种新的神经网络自适应反演控制算法.该控制算法借鉴单连杆柔性关节机器人的一种神经网络自适应反演算法,在反演过程中,将系统非线性未知项与已知项分开并利用径向基神经网络在线逼近非线性未知项;对这种单连杆柔性关节机器人的神经网络自适应反演算法进行改进,构造出新的非线性项,并对转子惯性矩阵的估计转化为对转子惯量矩阵对角元素的估计;根据李雅普诺夫函数的稳定性设计出适用于多连杆柔性关节机器人的控制律与参数自适应律,从而实现多连杆柔性关节机器人的关节轨迹跟踪控制.仿真试验结果表明,与一般的比例-微分控制算法相比,该算法具有更好的轨迹跟踪性能.此外,神经网络节点数取值较小时,该算法也能够保证一定的轨迹跟踪精度.     

自校正PID算法在电炉温度控制中的应用

本文针对电炉温度控制问题,设计了一种极点配置自校正PID控制器,给出了系统的CARMA模型,介绍了带遗忘因子的递推最小二乘实时参数估计算法,以及极点配置自校正PID算法,建立PID参数与系统参数及控制性能指标之间的关系式,并进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,自校正PID控制能使系统的性能达到预期的效果,提高了系统的动态特性。     

采用改进神经网络PID控制的移动机器人轨迹追踪控制研究

为了提高双轮移动机器人运动轨迹追踪精度,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,并对控制效果进行仿真验证。创建双轮移动机器人模型简图,给出运动轨迹误差方程式。在传统PID控制基础上增加BP神经网络结构,引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制调整参数,给出双轮移动机器人PID控制参数优化流程。采用数学软件MATLAB对双轮移动机器人轨迹追踪误差进行仿真验证,并与传统PID控制追踪误差进行对比。仿真曲线显示:在理想环境中,双轮移动机器人采用两种控制方法都能较好地实现轨迹追踪,追踪误差较小;在干扰波形环境中,传统PID控制双轮移动机器人追踪误差较大,而改进PID控制双轮移动机器人追踪误差较小。采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,可以提高移动机器人运动轨迹追踪精度。     

喷涂机器人关节PID控制器自适应模型的建立

针对喷涂机器人各关节传递函数时变的特点,提出一种PID自适应控制的新方法。在对喷涂机器人进行动力学分析的基础上,应用数值法简化关节动力学方程,进而建立各关节的传递函数,并通过试验,设计在不同位置的PID控制器,获取相应的PID参数。应用最小二乘法建立PID参数与关节转角位置的关系模型。为验证模型的准确性,利用该模型指导了下一时刻关节PID控制器的设计,并进行了仿真试验。结果表明,在模型指导下所设计的PID控制器响应速度快,基本可满足喷涂作业的要求。     

步态训练机器人控制系统仿真研究

步态训练机器人是一种可以模拟在不同路况下行走的机器人．针对控制系统能够适应不同路况的要求,设计了一种适应负载、速度变化的变参数PID控制器,并建立了控制系统模型．在MATLAB环境下,对控制系统进行了仿真分析．仿真结果表明,平地行走、上楼梯和下楼梯3种步态轨迹的跟踪曲线均具有良好的运行特性;控制器适应了速度、负载变化的影响,满足机器人对不同路况模拟的各项要求．该研究为步态训练机器人对不同路况的进一步模拟研究奠定了基础．     

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。     

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。     

三自由度柔性受限机器人的动力学建模

为了提高处于受限运动状态的柔性机器人的控制精度，研究了一类三自由度柔性受限机制人的动力学建模问题，将其抽象为一平面三连杆受限机器人系统，利用D^,Alembert-Lagrange原理得到了一组由机器人各关节转角和柔性连杆的振动方程表示的该机器人的动力学模型。该模型在形式上与传统的无约束刚性机器人的动力学模型非常相似，具有模型精确的特点，从而为有效地控制此类机器人系统的运动和位姿提供了理论依据。基于此动力学模型，采用MATLAB对该机器人系统进行计算机编程仿真计算。仿真计算结果表明，该机器人系统的模型是可行且有效的。     

基于滤波滑模控制的空间柔性机器人系统控制仿真研究

针对一种刚柔结合的空间冗余度机器人,基于拉格朗日法、假设模态法和系统动量守恒对柔性连杆进行近似描述,忽略高阶弹性振动模态,借助Maple软件,推导了一种自由浮动空间柔性冗余机器人操作刚性负载的动力学模型,该方法提高了建模的正确性.并在此基础上,鉴于自由浮动空间机器人系统的结构复杂性和参数变动性,运用具有较强鲁棒性的滑模变结构控制对该动力学模型实现了轨迹跟踪控制,较好地抑制了柔性杆弹性振动,并减小了对本体的影响.最后进行了自由浮动三自由度柔性冗余度机器人的动力学控制仿真,仿真结果验证了上述控制方法的有效性.     

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...     

参数自调整的模糊二自由度PID控制的SIMULINK仿真

针对常规二自由度PID控制在过程参数时变系统中的不足之处,采用模糊控制理论改进常规二自由度PID控制方式,提出一种参数自调整的模糊控制方案.并建立参数自调整的模糊二自由度PID控制系统的SIMULINK仿真模型,进行计算机仿真,仿真结果表明参数自调整的模糊二自由度PID控制较之常规二自由度PID控制更加能够满足对不确定复杂工况的高指标控制要求.     

一种面向《工业机器人》课程的联合仿真平台开发

围绕《工业机器人》课程教学过程中存在的几个突出问题,研究开发了ADAMS/Simulink联合仿真平台。利用MATLAB/Simulink软件对机器人进行关节轨迹规划和虚拟样机的实时控制,利用ADAMS软件对所建立的机器人模型进行动力学分析,有效地将轨迹规划、动力学和机器人控制等基础知识进行了关联,充分调动学生的积极性和创新性。