6R喷涂机器人操作臂末端刚度的分析

针对一个6R喷涂机器人的传动系统,分析了系统中交流伺服电机、谐波减速器、同步带等零部件的刚度,并把传动链简化为由若干弹性元件串联组成的系统来计算各关节转轴的关节刚度,从而计算出手臂终端刚度矩阵,并分析各传动部件对末端刚度的影响,通过增加传动系统中关键零部件的刚度来提高手臂的刚度,从而提高机器人的整体刚度和手臂末端点的定...     

钻铆机器人静刚度建模及优化

机器人自动钻铆技术突破了飞机装配质量和灵活性瓶颈,在装配效率和成本上有巨大优势,已成为飞机数字化、柔性化装配发展的必然选择。目前机器人钻铆系统大多以6自由度工业串联机器人为平台,此类机器人具有结构弱刚性的固有缺点,在钻铆作业过程中承受较大的压紧力和制孔力等载荷时,机器人末端和执行器会发生一定的变形甚至颤振,严重影响钻铆精度和质量。该文以钻铆机器人为对象建立机器人静刚度模型,设计关节刚度辨识实验获取了机器人关节刚度值,进一步结合刚度性能评价指标分析了机器人工作空间范围内刚度性能分布特征,根据实际作业工况,采用粒子群算法对机器人进行位姿优化,从而增强了机器人刚度性能,对于保证系统作业稳定性和作业质量具有重要意义。     

并联机床支链刚度及载荷的确定方法

给出了并联机床各支链等效的非线性刚度及栽荷的确定方法。首先建立了考虑关节接触变形的并联机床数值分析模型，然后将实验获得的并联机床末端变形数据引入分析模型中，得到一组关于并联机床支链等效刚度的非线性方程组，并提出了非线性刚度矩阵的线性化求解方法。求得并联机床的支链刚度及栽荷后，将支链视为串联机构，可以进一步获得支链上各关节的刚度和栽荷，为并联机床整机的静态和动态性能分析奠定基础。实例计算结果表明了该方法的有效性。     

基于在线辨识的机器人惯量前馈控制仿真研究

针对模块化串联协作机器人,当腕部3个关节模块集中在机器人末端时,在机器人运行过程中,本体和负载会对前3个关节产生较大的惯性效应,降低机器人的控制效果.为了消除惯性效应对机器人伺服控制系统的影响,提高协作机器人的跟踪精度,加快动态响应的速度,减少超调量并降低稳态误差,在建立协作机器人动力学模型、计算前馈力矩的基础上,提出了一种基于在线辨识算法的惯量前馈控制技术.由于在机器人运行过程中,各关节电机所带负载的转动惯量不断发生变化,为了实时得到转动惯量实际值,在控制系统中引入变遗忘因子最小二乘辨识算法,对各电机所带负载的转动惯量进行在线辨识.考虑到协作机器人关节中的传动机构多由弹性部件组成,将弹性因素加入到控制系统的设计当中,建立了两刚体弹簧系统被控模型.将转动惯量辨识值输入到前馈通道,实时修正动力学模型中的惯性矩阵,输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端,从而实现前馈控制.最后,在Simulink环境中,基于实验室研制的一种模块化串联协作机器人对该控制技术进行了仿真验证,结果表明:该惯量前馈控制技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性并降低其超调量,验证了该惯量前馈控制技术的可行性与优越性.     

基于单维拉线测量系统的码垛机器人定位误差分析及运动学标定

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于单维拉线测量系统对该机器人的运动学标定方法进行了研究.采用环路增量法构造了码垛机器人平行四连杆的误差模型,并建立了带关节变量比例系数的运动学误差模型,从而对关节传动误差进行补偿.通过对影响机器人末端位置精度的几何误差参数进行敏感性分析,将几何误差源简化为11项,可有效提高辨识效率.结合单维拉线测量系统的特点,建立了末端运动误差与几何误差源的映射关系,进而提出了一种基于距离测量的参数辨识模型.通过计算机仿真和标定试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明,标定后码垛机器人位置误差3?值由11.73,mm减小至1.79,mm,运动精度提升84.7%,.     

基于牛顿欧拉法的SCARA机器人动力学参数辨识

SCARA机器人在工业生产中得到了广泛应用.为满足高速、高精度的要求,必须对SCARA机器人进行动力学分析.文中用牛顿欧拉方法对SCARA机器人进行动力学建模,并将摩擦力以及电机转子对关节力矩的影响纳入动力学模型,得出了关节力矩关于一组可辨识参数集的线性表达式.采用傅里叶级数作为激励轨迹进行实验,并通过最小二乘法对得出的可辨识动力学参数集进行辨识.实验证明,通过推导的线性表达式计算出的关节力矩理论值与实际值的变化趋势一致.运用所提方法辨识的动力学参数进行动力学建模,能得到SCARA机器人运动时的关节力矩,可为后期的动力学控制提供基础计算公式.     

绳驱动拟人臂机器人的刚度分析和优化

分析了一种绳驱动拟人臂机器人的笛卡尔刚度,这种7自由度机械臂具有特殊的串并混联结构,机械臂的肩关节和腕关节均为绳驱动3自由度球关节,通过对其刚度表达式的推导,再结合串联机器人刚度分析方法,描述了机械臂整体笛卡尔刚度矩阵的求解过程.首先描述了绳驱动3自由度球关节的推导过程,用以求解肩关节和腕关节的刚度;然后计算单自由度肘关节的刚度;最后通过结合肩、肘和腕刚度得到的关节空间刚度矩阵,运用修正的一致保守变换得到绳驱动拟人臂机器人的笛卡尔刚度.基于以上的刚度分析,提出了一种刚度优化算法用于改善机器人在运动过程中的刚度,仿真分析验证了这种算法的有效性.     

切向接触刚度测量方法的理论改进

为了能够准确测量接触界面的切向刚度,采用典型的两粗糙体接触系统,对比分析了切向接触刚度的传统测量值和标准定义值,发现了两者存在较大差别的本质原因是切向载荷施加面的偏移使接触系统整体发生弯曲,以及所考察的相对切向位移包含了粗糙体自身的变形.针对传统测量方法的不足,提出了一种计算切向接触刚度的新方法,将接触系统等效成一个接触界面和一个与系统相同大小的无界面块体,由刚度的等效原理间接计算出切向接触刚度.从典型算例中可以看出,由新方法得到的切向接触刚度值比传统测量值更接近标准定义值,因此验证了新方法的优越性和可行性.     

一种新型SCARA机器人运动学分析及仿真

针对传统SCARA机器人末端操作的局限性问题,设计了一种新型SCARA机器人,通过改进SCARA机器人末端结构来增强传统机构的灵巧性。应用旋量理论建立了运动学模型,并进行了正运动学求解,得到各关节运动与末端位置的关系。根据杆长条件和关节运动范围,求解了机器人的工作空间。最后,应用ADAMS建立虚拟样机模型,探究该新型机构在特定运动区域内的工作路径,并将其可达空间与传统SCARA机器人对比,证明了该机器人可增强传统机构的灵巧性,并求得精细操作范围。该机器人可解决多角度操作问题,为工业生产中的复杂作业提供参考。     

利用姿态约束的并联机器人运动学标定方法

为了提高并联机器人运动精度,提出了一种利用姿态约束的运动学标定方法.借助一个双轴倾角仪,建立了机器人末端2个姿态角恒定约束,根据这种约束构造了相应的辨识模型和标定算法.标定算法得益于倾角仪重复精度和分辨率高于位置精度的特点,不受其位置精度和量程的限制,同时可避免施加机械约束给并联机器人主动关节带来特殊要求.仿真计算表明,在杆长测量精度为2μm、倾角仪重复精度为0.001°的条件下,经过标定后并联机器人的位置精度可达0.1 mm,姿态精度可达0.01°.     

一种新型切削加工机器人的结构研究

开发了一种新型结构切削加工机器人。该机器人采用刚度较高的关节结构和模块化结构,可以根据加工对象的特点快速组装成相应的刚度较高的切削加工机器人布局形式。实验结果表明,该新型结构机器人能完成切削加工任务,并具有较高的刚度和运动精度     

卡尔曼状态观测器在机器人力控制中的应用

为解决机器人与环境间接触力控制性能受机器人本身动力学参数时变、接触环境变化以及力测量信号干扰噪声影响的问题,设计了基于卡尔曼状态观测器的机器人力控制方案,采用递归最小二乘法来实时估计环境刚度矩阵,引入系统状态误差反馈和卡尔曼滤波算法实现机器人力控制系统对外界干扰及系统模型误差的补偿．实验结果表明：在环境刚度未知的条件下,采用该控制方法可使机器人末端与环境间接触力的误差控制在10％左右．     

灵长类仿生机器人飞跃轨迹规划及控制策略

运动模式耦合和欠驱动动力学特性是实现灵长类仿生机器人悬臂飞跃的难点.针对运动模式耦合问题,本文通过建立灵长类仿生机器人分段运动模型,在运动学分析的基础上,结合目标约束条件和切换条件,提出了灵活完整的、适应不同飞跃距离的飞跃轨迹规划方法,以此获得系统飞跃的起始和终止姿态.针对欠驱动问题,采用基于虚约束的轨迹规划和跟踪控制方法来保证系统可以准确达到飞跃起始姿态.最后,搭建了悬臂飞跃仿真模型,仿真结果验证了轨迹规划和控制策略的有效性.     

基于Solid Works的海洋平台导管架弧焊机器人离线编程系统

针对将弧焊机器人应用于海洋平台导管架焊接作业现场的部分问题进行了仿真分析.采用Solid Works API环境下编制的焊缝特征坐标系规划软件,对平台焊接中经常出现的T、K相贯线的类马鞍型焊缝曲线进行焊枪路径提取和姿态规划,调用逆运动学运算模块计算各轴转角.最后,在Solid Works环境下进行焊接过程仿真.     

Direct and Inverse Kinematic Analysis of a Leg-wheeled Passive Wheel Mobile Robot - Ice-skater Robot

A new passive wheel type of leg-wheeled mobile robot based on rolling principle was introduced. To enhance the stability and maintain vertical to the ground of wheels, four passive wheels were installed at the end of four legs respectively and parallel mechanisms were used as legs. And an inertia coordinate system and a robot coordinate system were established, the related kinematic equation of the robot was gotten according to some assumptions after the configuration or the posture of wheels and legs was analyzed. At the same time, the turning conditions of the robot were also obtained. Based on the motion principle, the VSS-based logic control system was designed and the skating straight experiments and the turning experiments were conducted. And some conclusions were drawn.     

并联柔性铰机器人的静刚度研究

并联柔性铰机器人是一类具有超精密定位能力的微动操作手,对这类采用非常规运动副的微动机器人,其静刚度在相当程度上决定了机器人的有载定位精度。该文首先通过一系列坐标系的建立和转换,导出终端位姿的摄动位移与柔性铰微变形间的映射关系,进而利用虚功原理提出并联柔性铰机器人的静刚度模型,显示出影响静刚度的主要因素不仅与传动刚度有关还与柔性铰的刚度有关,此外通过该模型研究了静刚度特性,其结果可用于指导机构优化设计。最后,以实例分析了并联柔性铰机器人的静刚度。     

一体化可变刚度关节结构设计与分析

为满足关节型机器人在非结构化工作环境中人机安全性与环境适应性,基于关节柔性生成机理与可变刚度关节构型特征,提出了一种新型一体化可变刚度关节。考虑到关节紧凑化、模块化与可主、被动刚度调节等设计需求,设计了凸轮型刚度调节机构作为关节刚度调节模块。基于关节数学模型提取关节刚度影响参数,在此基础上对关节主、被动刚度特性进行了分析。基于关节样机展开刚度调节性能实验,实验结果表明关节具有合理的刚度调节范围,以及动态运动过程中主、被动刚度调节能力,满足机器人工作过程中关节刚度变化需求。     

新型承插型盘扣式模板支撑体系承载力计算方法缺陷分析

对承插型盘扣式模板支撑体系的承载力进行准确预测,有着十分重要的工程意义,但目前普遍采用的承载力计算方法中存在诸多缺陷。根据规范建议方法设计搭建某实际工程承重型高大模板支撑体系。通过现场检测以及有限元模拟分析,探讨承插型盘扣式模板支撑体系的承载力计算方法。在有限元分析中,采用水平力法考虑初始缺陷对承载力的影响,在接头处设置转动刚度值以分析钢管接头处刚度的削弱;并将有限元计算结果与现场实测值对比。结果表明:仅仅采用规范建议的方法进行计算,其结果与实测结果误差较大;考虑初始缺陷和节点半刚性后,结果获得改善;进一步考虑接头转动刚度后,承载力计算结果与实测结果吻合较好。说明在承插型盘扣式模板支撑体系承载力计算中应充分考虑钢管接头处刚度的削弱,以保证施工安全。     

人手抓取特性与机械手神经网络抓取策略

分析了人手抓取的各种姿态,提出了３种基本的抓取姿态结构,并举例说明了人手的阎姿态分解为３种基本姿态的组合,基于人手的巧手性,机械手的抓取可模仿人手的抓取特性,根据姿态,物体,任务之间的关系,提出了神经网络规划的抓取方法,并设计相应的神经网络。     

3-TPT三维移动并联机器人机构的精度分析

针对具有相似平台的3-TPT型三维移动并联机器人进行了研究,根据其位置反解方程,采用机器人微分理论,以误差向量的范数表示动平台中心点的误差,建立了该机器人精度分析的数学模型.通过计算机仿真绘出了输出误差的走势图,分析研究了机器人的结构尺寸变化和位姿变化对机器人精度的影响,为该机器人机构的设计、制造及装配提供了指导性依据.