机器人操作臂逆运动学分析

在很多机器人应用问题中,人们感兴趣的是操作臂末端执行器相对于基础坐标系的空间描述。文章结合实验平台——5DOF操作型机器人,主要用D-H表示法研究了关节变量空间和末端执行器位置和姿态之间的关系,即运动学逆问题。     

工程机构封闭矢量约束方程分析

介绍了分析复杂工程机构的封闭矢量约束方程的建立及求解此方程的“复权矢”法。掌握此法对利用计算机程序解决实际问题大为简便。     

UR机器人运动学与奇异摄动算法研究

首先分析了UR机器人的机械结构;其次通过数值迭代法对UR机器人的逆运动学进行了求解,严格控制了算法的精度和速度,验证了算法的正确性和快速性;再次提出了一种基于奇异摄动的控制方法,通过振动抑制方法将系统分为快慢两个子系统,实现降阶作用;最后绘制了正、逆运动算法的机械臂轨迹曲线,同时针对降阶后的系统设计控制器进行系统分析.实验结果验证了算法的有效性和精确性.     

基于D-H法的多连杆正铲挖掘机运动学分析与包络图绘制

提出并研究了一种3自由度的多连杆正铲挖掘机机构,并运用D-H法对该挖掘机构进行运动学数学建模,得到铲斗位姿的正反解,模拟动臂提升和水平推压工况,分别得到提升状态下铲斗姿态角变化情况和水平推压过程中3组液压缸长度的关系。最后基于运动学正解和奇异判断条件在MATLAB平台上实现该多连杆正铲挖掘机构包络图的自动绘制,结果显示其挖掘范围满足工作要求。本研究为该机构的优化设计、动力学分析和控制系统的设计提供了基础。     

微小型救援机械手的正、逆运动学仿真分析

应用D-H(Denavit-Hartenberg)法建立了微小型救援机械手的D-H坐标系,应用Matlab/Robotics建立其三维仿真模型进行正运动学和逆运动学仿真。结果表明,运动过程中,微小型救援机械手的速度和加速度没有突变,能够准确、平稳地完成指定任务。     

基于D-H位移矩阵法的溢油回收系统扫油臂运动学建模

为实现溢油回收系统扫油臂机构的精准运动控制,运用D-H位移矩阵法建立了扫油臂机构运动学模型。根据变量的性质,将扫油臂机构分为驱动空间、关节空间、位姿空间;从运动学问题求解出发,利用机构的几何特征,分别推导出各工作空间之间的映射关系。在建立运动学模型基础上,进行了Matlab仿真,验证了所建数学模型的正确性和精确性,为扫油臂机构合理设计和运动点轨迹规划提供了一种高效便捷的方法。     

关节角参数化结合接近矢量可行方向的五自由度机械臂逆运动学求解

五自由度的机械臂无法达到任意位姿,采用传统的位姿描述方式进行逆运动学求解时,极易产生无解的情况。文中以一种适用于清洁、喷涂、焊接等作业的、由4个旋转关节和1个移动关节构成的五自由度机械臂为例,建立运动学模型并进行逆运动学分析,在此基础上,提出一种关节角参数化结合接近矢量可行方向的逆运动学求解方法。该方法基于自由度约束的末端位姿描述,先通过关节角参数化将末端执行器的运动空间由三维降为二维,再采用几何法分析末端执行器在不同目标位置（远端、中间端、近端）时的接近矢量的可行方向,从而避免参数盲目取值,确保运动学逆解的存在,然后根据运动连续性和各关节的运动范围从中筛选出最优解。路径规划仿真结果表明,实际路径与规划路径非常吻合,关节运动平稳,证明了所提方法的可行性和准确性。文中研究的五自由度机械臂具有一定的代表性,逆运动学求解方法计算复杂度低,求解过程较为简便,求解思路可为欠自由度机械臂的逆运动学求解提供借鉴。     

机器人运动学逆的并行算法

对普通的运动学求逆方法进行了改进,使求逆运动学不必调用正弦和余弦超越函数;提出了一种查表法代替反正切运算,从而使求每个关节角的时间减少 895 μs,因而使整个求逆过程减少运算时间 5.37 ms。为了进一步减少运算时间,本文采用 4 CPU分二级并行求逆运算,并采用任务分配式方法,最后将求 CinCinnati 机器人运动学逆时间由普通方法的 20.272 ms 降至 4.907 ms。4CPU 二级并行运算还能使求机器人关节角速度和角加速度的运算时间降至单 CPU的 1/3。     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%～9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

四足变结构机器人的运动学分析

对一种新型的四足变结构机器人进行了运动学分析.首先建模分析了单条腿的运动速度;然后综合考虑机器人车身本体的运动和变形以及四条腿的运动状态,对机器人整体进行了运动学分析,提出并建立了机器人的全局速度方程;最后将全局速度方程应用到机器人的速度分解控制中,使该控制方法的应用领域从串联机器人扩展到多足移动(串并混联)机器人,并以变结构四足机器人的车身原地收缩运动为例,验证了这种方法的可行性.     

五自由度机器人手臂运动学研究

依据五自由度机器人手臂模型,用常规的D-H表示法建立了各连杆间关节坐标系,并写出了手臂末端执行器相对于基础坐标系空间描述的运动学方程,利用代数法依次求解出逆运动学方程,完成了对机器人手臂的运动学分析.     

全方位四足步行机器人的运动学研究

本文将全方位四足步行机器人在每一瞬时视为一个多环空间机构。利用空间多环机构的理论逐环进行位置分析，导出在两类已知条件下机体运动与四条腿运动之间的关系。在此基础上，给出它们之间的速度，加速度关系式。     

基于Matlab的六自由度工业机器人运动学逆解分析及仿真

在Matlab环境下对六自由度工业机器人进行运动学逆解研究,以ER7B-C10机器人为研究对象,使用D-H法进行各关节坐标系建立及参数设计,推导出正运动学方程。鉴于目前应用较为广泛的解析法求逆解仍然存在不足之处,运用几何法求解逆运动方程,在Matlab中利用Robotics Toolbox搭建仿真结构,直接调用Robotics Toolbox工具箱中ikine函数。由于迭代过程的收敛性导致验证过程中存在无解或少解的情况,因此对所求逆解的可靠性增加验证设计来证明几何法求逆解方法可行。对机器人模型在空间轨迹及各关节的位移、速度和加速度等内容进行了仿真分析,结果验证了ER7B-C10机器人运动的可行性,为后续分析机器人动力学、轨迹规划提供了运动学参考。     

基于遗传算法的柔型多功能机运动学逆解

在分析运动学逆解方法的基础上,应用遗传算法求解柔型多功能机器人运动学逆解,给出了用于优化求解的适合度函数,并应用二次编码法提高解的精度。计算机模拟结果证明：该方法能快速收敛于全局最优解,能给出柔型多功能机器人的可能解,并能计算冗余度机器人的逆解。     

4足机器人腿部机构运动学分析及步态规划

为提高足式机器人的承载能力与运行稳定性,提出了一种基于3UPR并联机构的4足机器人,并对其运动性能进行分析.运用螺旋理论对该机构进行自由度分析,通过位置反解模型对机器人腿部机构进行运动学分析,得到驱动进给量和驱动速度.通过ADAMS仿真与理论计算结果的数据对比,验证模型建立的正确性.通过求解速度雅克比矩阵对机构进行奇异性分析.根据单腿的运动轨迹,对机器人进行对角步态规划.结果表明该机构具有X、Z方向转动和Y方向移动的3个自由度.该机构不存在奇异位置,且具有良好的运动性能.步态仿真结果表明,机器人可以在平地上实现平稳运动,前进速度达到135 mm/s.     

七自由度仿人机械手的逆运动学分析

对一种7自由度仿人机械臂进行了运动学分析,在求出正运动学问题的基础上,运用位姿分离的方法对其逆运动学进行了运算。这种方法计算量比较小,适合实时控制。在MATLAB环境下,用Robotics Toolbox工具箱对该机器人的逆运动学、运动轨迹等进行了仿真,验证了计算的正确性。     

基于ADAMS平台的多轴联动线切割机器人逆运动学分析

为扩展空间复杂曲面零件的加工方法,实现复杂曲面零件的高效、绿色加工,提出了利用串联机器人手臂代替线切割机床工作台以及其他附属多轴联动设备构建多轴联动线切割加工机器人的方法.建立了多轴联动串联型线切割机器人的数学模型.借助ADAMS平台建立了复杂曲面线切割机器人的虚拟样机,进行了逆运动学分析与优化,验证了机器人机械结构的合理性,为多轴联动线切割机器人的快速设计与制造提供了理论依据.     

一种四足机器人机构及运动学研究

四足机器人凭借离散式的支撑方式,具有比轮式和履带式机器人更强的非结构化环境适应能力,在抢险救灾、星际探索、军事反恐等领域具有广阔的应用前景。针对四足机器人运动的低惯性、高稳定性等性能需求,以德国牧羊犬为仿生对象,开展了基于连杆机构的四足机器人机构及运动学研究。通过对移动步态的研究,为满足机器人快速移动的需求,确立了以对角步态为主要移动方式。最终,搭建实体样机,通过实验验证了机构设计及步态规划的有效性,满足机器人运动的稳定性及适应性。