基于降维插补算法的机器人控制系统

将五维插补的问题转换为五个二维插补的计算方法,设计五自由度机器人的5个关节坐标联动,从而简化了其运动轨迹的控制.五自由度机器人控制系统能通过手动示教方式,引导机器人运动,以确定和定义空间点的位置坐标,同时可采用系统自定义的机器人语言进行编译,使机器人单步或连续自动运行.     

一种工业机器人动力学参数的辨识方法

机器人动力学参数辨识方程随着关节的增多变得更加繁琐,关节数超过4个后,甚至难以获得准确的参数辨识方程.为此,文中提出一种分步辨识的方法.该方法每次辨识的惯性参数较少,辨识方程相对简单,计算量小,辨识累计误差小,能很好地实现对超过四自由度的关节机器人动力学参数的辨识.文中还以某型六自由度关节机器人为对象,设计了辨识实验,对分步辨识方法进行了验证.结果表明:在保有机器人关键动力学特性的情况下,文中方法能简单而有效地获得机器人的关键动力学参数.     

基于Matlab的开放式六自由度机器人控制系统研究

针对工业机器人控制系统算法封闭的现状,自主设计了一套基于Matlab的开放式六自由度机器人实时控制系统,采用模块化分布式的控制方式,上、下位机以CAN总线进行实时通信,上位机运用基于模型设计的流程进行机器人控制器的开发;下位机以DSP为主控制器,设计6个机器人关节驱动器.控制系统将机器人正运动学、逆运动学、轨迹规划以及通信算法全都融入其中,并且本开放式平台将系统仿真、研发设计、功能测试等环节都统一在Matlab环境中,提高了开发效率.通过仿真和试验验证,该平台能够较好地控制六自由度机器人,具有实时控制、实时监测的功能,并兼具良好的开放性能.     

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...     

基于图像矩和矢量积法的六自由度机械臂视觉伺服控制

针对眼在手上的六自由度机械臂系统,提出一种基于图像的视觉伺服控制.通过图像矩和矢量积法,建立机器人正向、逆向运动学模型,引入雅可比矩阵解决机器人逆运动学解析问题.建立了图像矩特征变化量和笛卡尔空间的关节角速度之间的映射关系即复合雅可比矩阵,由矩特征变化量得到伺服过程中六自由度机器人各关节角速度.保证在图像逼近期望图像时,机械臂末端到达期望位置,并且此时关节角速度将收敛到零.仿真结果表明,计算复合雅可比矩阵的方法可控制机械臂渐近稳定到期望位置.     

仿生甲虫六足机器人结构设计与步态分析

在分析仿生甲虫生物原型的特点及运动机能的基础上,进行了仿生甲虫六足机器人的结构设计与样机设计,运用机器人的结构仿生和功能仿生原理,基于甲虫原型设计了六足机器人,给出了每足3自由度的机器人结构。原型样机是以身体纵向中心线为对称的八边形设计,6条腿均布身体两侧,所有腿关节均由伺服电机驱动,关节间连接构件采用性能良好的合成塑料代替金属构件,设计从结构上保证了仿生机器人能够有效地模拟甲虫的运动能力。通过对仿生甲虫机器人三足运动步态,特别是直线行走步态和定点转弯步态的分析,给出了直行和转弯动作时6条腿的末端位置矢量表达式,利用SOLIDWORKS和ADAMS软件进行了机器人运动仿真,结果证明仿生甲虫机器人运动平稳,满足设计要求。     

太阳能电池阵模块化自重构机器人模型的设计和运动仿真

为实现空间航天器电池阵部件的自装配与自修复,设计了一种既可用于搭载航天器太阳能电池板,又能通过相互之间的运动转换完成特定任务的正三角形三臂对接平面晶格式自重构机器人模型.每个机器人模块包含有1个中心框体和3条对接单臂,其中每条对接单臂有2个旋转运动关节和1个对接关节,共3个自由度.每条对接臂的运动互不关联,单条对接臂上2个运动关节的电机可各自独立转动.对机器人模块进行了运动规划,推导出变换矩阵,并进行了Simulink动力学仿真.仿真结果表明,该机器人相似模型可以在地面实验室条件下完成构形转换、实施对接等任务.     

扭转弹簧在机器人自平衡设计中的创新应用

机器人在运动时受力是很复杂的,如果同时再考虑工作时臂杆和关节的变形便更复杂了.针对示教机构并不应用于实际的生产中,而且不用考虑机构运动过程中的弹性变形、惯性力等性能,因此设计出了结构简单的轻质连杆来代替实际机器人的各构件.示教机构的设计原则是保留实际机器人的自由度数、机构尺寸和工作空间,其余部分进行简化.示教机构自身重量的平衡与否对测量精度没有直接的影响,但能影响人机效应,使操作员操作起来轻便,不易疲劳.因此本文设计将利用扭转弹簧平衡法和增加端面对关节型机器人臂杆进行重力平衡,各关节无驱动电机和减速器,仅有编码器测量关节角度,在结构上用简单结构的轻质连杆连接于各关节之间.     

工程灾害救援环境中仿人机器人下蹲取物动力学分析

根据对仿人机器人的结构特征和下蹲取物步态的分析,将下蹲取物的仿人机器人简化为具有七自由度的六连杆模型,并基于拉格朗日法对其建立了动力学方程,进而计算出仿人机器人各主要关节力矩时间曲线.阐明了工程灾害救援环境中仿人机器人下蹲取物过程各主要关节的受力机理,为仿人机器人的救援行为设计提供基础.     

基于SolidWorks与Adams的焊接机器人动力学仿真

本文先用拉格朗日法对一款六自由度焊接机器人进行动力学分析,得出该机器人各个关节的峰值力矩理论值。并运用Solid Works建立了该款机器人的三维装配模型,将其导入到Adams后进行动力学仿真分析,在Adams中仿真出焊接机器人在不同工况下各个运动情况,得出各个关节处的力矩图。并将仿真出的峰值力矩与所求的理论峰值力矩对比,验证仿真数据的正确性。将仿真结果与该机器人各个驱动关节处电机经减速器减速后的输出力矩对比,验证电机选型的合理性。     

多关节凿岩机械手快速定位方法

凿岩机器人在工作时,完成的任务是随机的,它每1只机械手具有6个转动关节和3个移动关节.在定位时,其运动学逆运算过程相当复杂,为满足实时控制的需要,必须实现快速逆运算.作者在分析凿岩机器人钻臂结构的基础上,利用钻臂的双三角支架的空间平移性能,根据各关节变化所引起的钻臂端部位姿的变化,综合机器人学中运动学知识,建立一个专家系统,采用拟人化的方案--"先定点,再定位姿",解决凿岩臂的快速定位问题,以实现描述各关节位置的变量的快速逆运算.根据实际工作情况,首先使钻臂的端点与目标定位点重合,求解出相应的关节运动变量的值,然后把凿岩机械手看作闭链机构,再选择相应的运动关节确定钻臂的空间位置,从而简化了计算的难度,可快速、精确地求解机械手的各关节变量值.     

桥式起重机行走机构的虚拟样机建模及动态仿真研究

建立了某型桥式起重机行走机构的虚拟样机模型,基于Hertz静力弹性接触理论,对模型进行了动力学仿真分析,验证了减速器的传动比和车速,得到了减速器的角加速度、齿轮啮合力和轮轨接触力,分析了机构的平稳性.运用有限元分析软件获取了减速器输出轴的应力分布和变形.结果表明,齿轮传动和轮轨接触的刚度激励与啮合冲击激励引起的响应呈周期性变化,减速器输出轴满足强度要求.     

无环境阻力的尖端生长型软体机器人研究综述

尖端生长型软体机器人是一类新型的软体机器人,其制作简单、成本低,通过压力驱动主体外翻实现机器人的"生长",且具有运动过程中无环境阻力的独特优势,在诸多领域有着广阔的应用前景.目前,机器人的变刚度控制、大范围变形检测及精准控制是软体机器人存在的三个主要问题.围绕提出的软体机器人存在的三个主要问题,从机器人灵感来源、基本结...     

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.     

自重构模块化机器人的结构

在国外自重构机器人研究的基础上,设计开发了-种新型的网格型的雌雄同体的自重构模块化机器人.机器人中每个模块由一个中心体和6个可独立旋转的面组成,每个面上有2个孔及2个可自由伸缩的轴,驱动电动机通过减速器、锥形齿轮、同步带轮、离合器驱动6个面转动及每个面上轴的伸缩.该模块化机器人结构紧凑,便于进一步扩展.     

一种可变直径软体机器人的设计

为了解决刚性机械手安全性低、适应性差的问题,设计一款具有抓取功能的软体机器人。该软体机器人由三个呈圆周 120°分布的软体驱动器和一个夹具组成,夹具可以实现自动化改变直径以适应不同大小物体的抓取,经测算软体机器人可以抓取直径范围为 45mm~97mm 的物体。夹具和软体驱动器都采用3D打印制造,具有成本低、制造简单、易于大规模生产的优点。软体机器人采用气压驱动,当给驱动器充气时,三手指同时弯曲抓取物体,具有很好的稳定性。对于软体驱动器建立了相应的力学模型,得到了弯曲角度与输入气压的关系,并利用ABAQUS 有限元仿真软件对驱动器弯曲特性进行仿真。对比发现,理论建模和仿真分析在驱动器弯曲角度具有很高的吻合性。     

滤波减速器传动机器人的自适应RBF反演法控制

针对具有参数未知、外界扰动、强耦合、非线性和多变量的滤波减速器传动机器人建立系统数学模型并对其进行自适应RBF神经网络反演法控制。利用自适应RBF在线逼近系统模型中的未知非线性项设计基于自适应RBF神经网络的反演法控制器同时结合Lyapunov稳定性分析方法论证闭环系统的收敛性。所提控制方法有效地抑制诸如参数未知、外界扰动等对滤波减速器传动机器人的性能影响。仿真分析表明所提出自适应RBF神经网络反演控制器实现了滤波减速器传动机器人的高性能位置跟踪控制并具有很好的控制精度和鲁棒性。     

An analyzing and experimental method based on the resultant motion signals for SCARA manipulator joints

Acceleration reflects vibration of a robot, and the vibration signal can reflect the operation state of the robot.Generally, detection of robot mechanical arm failure requires installing sensors on each joint.This study proposes a method to diagnose the fault by single acceleration sensor only, which is installed at the end of the robot.The operation state of the robot is evaluated by analyzing vibration characteristics of its acceleration.First, a data acquisition function of a programmable multi-axis controller is applied to extract practical motion signals of the robot joints during operation, and prac-tical motion signals are analyzed.Second, synthetic methods to determine acceleration of the end joints of SCARA robots in a Cartesian space is used based on the theory of the Jacobian matrix and the frequency domain of final acceleration is investigated.The relationship between end-and joint-vibration frequencies under given speeds is determined.Then, the method is verified by comparing characteristic frequencies of joint acceleration and synthetic acceleration in Cartesian coordinate sys-tem at different speeds.Finally, some faults can be diagnosed by comparing the acceleration vibra-tion frequency extracted by a single acceleration sensor installed at the end of robot with the normal running state.Thus, this method can be used to monitor the signal variation of each joint without in-stalling sensors on each robot joint.     

3-PRS并联机器人的力学分析

对3-PRS并联机器人的力学求解进行了研究.首先针对并联机器人中的多个被动关节是影响其刚度和精度的主要原因,进行了3-PRS并联机器人的被动R、S关节的静力学求解,以作为设计高刚度的被动关节的依据;然后基于Lagrange方法及3-PRS并联机器人的一、二阶影响系数,建立该机构的动力学模型,并进行了动力学逆解计算仿真.结果表明了该模型的正确性.     

双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析

为解决双臂巡检机器人沿输电线行走过程中存在的行走轮受力不均,易打滑脱线等问题,提出一种移动关节主动调节方法.分别建立了传统的双臂巡检机器人、带柔索双臂巡检机器人和带移动关节双臂巡检机器人行走轮受力模型,对比分析发现:机器人在最佳位姿状态下,受力情况最好,不易发生打滑问题.建立了巡检机器人关节变化的动力学模型并设计主动控制器,对机器人行走越障和沿线行走两种工况进行了仿真模拟.所设计的控制器能够协助机器人完成大坡度巡航与行走越障工作,并能够有效抑制关节振荡问题,缩短响应时间.最后开展了机器人行走越障与不同坡度行走实验,表明所设计的控制器能够辅助机器人完成巡检任务,有效抑制了行走打滑问题.