一种六关节机械臂的几何标定与路径规划?

目的开展RBT-6T/S03S六关节机械臂的路径规划实验,标定其运动学参数。方法首先建立连杆坐标系,利用激光跟踪仪对末端执行器的空间位置进行几何标定,并测量计算出运动学参数;其次利用D-H方法建立运动学模型,开展机械臂路径规划的计算仿真;最后在RBT-6T/S03S机械臂系统上完成路径规划实验。结果与结论仿真结果表明几何标定的参数值和运动学模型是正确的。     

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.     

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。     

基于RBF神经网络的弧焊机器人轨迹跟踪控制方法

针对目前弧焊机器人的控制算法大多是基于关节空间的算法,而这种算法无法实现对机械臂末端位置的直接控制的问题,提出了基于笛卡尔空间的轨迹跟踪控制算法.首先运用RBF(radical basis function)神经网络技术对实际机械臂数学模型的建模误差和参数不确定性进行补偿,接着定义Lyapunov函数并运用HJI(Hamilton-Jacobi inequality)定理设计基于笛卡尔空间的机器人鲁棒控制器.在此基础上以二自由度机械臂为被控对象进行仿真研究,仿真结果表明,基于笛卡尔空间算法的轨迹跟踪控制算法误差小于基于关节空间的控制算法,在基于笛卡尔空间的控制算法的仿真中末端轨迹跟踪误差小于0.08 mm,神经网络能够有效地在线学习机器人的建模误差和参数不确定性.     

基于自运动的仿人七自由度机械臂逆解算法

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影特性与关节角之间存在着的对应关系,实现对七自由度机械臂逆运动学的求解.该方法能够求解出针对任一特定末端位姿的所有理论逆解.通过引入机械臂优化的二次目标,对所有理论逆解进行优化,可得最优逆解用于机械臂控制.与梯度投影法等通用算法相比,该方法具有直观简练、计算量小等优点,且不同的末端位姿求解过程互不影响,对系列性末端位姿连续求解不存在累积误差.     

双柔性机械臂伺服系统PI控制策略

柔性机械臂系统中的负载柔性、关节柔性会导致输出转速波动，故使用PI控制策略对伺服系统进行控制.根据连续体振动理论和拉格朗日方程建立同时考虑负载和关节两种柔性的动力学模型，并分析了两种柔性对系统传动特性的影响.使用Arnoldi方法对传递函数进行降阶，并对降阶误差进行评价.采用极点配置方法设计控制器参数，讨论了极点阻尼系数、自然频率等对系统动态特性的影响.最后进行双柔性机械臂的仿真分析和转动控制实验，结果表明：适当调整控制器参数可以有效减弱柔性机械臂伺服传动系统末端的转速波动，进而抑制机械谐振现象，使系统趋于稳定.     

基于柔度误差检测的锚杆台车机械臂定位

目前国内锚杆台车多数由人工操作,定位精度低且速度慢。以其定位精度的提高和自动化施工的实现为目的,从误差检测及补偿的角度出发,以DH模型为基础,提出了基于机器视觉和激光测距的臂架柔度检测方法来获取柔度误差,采用全站仪对锚杆台车关节位姿进行测量获取臂架的参数误差,建立了锚杆台车定位误差补偿模型;同时采用牛顿拉夫逊法和梯度投影法,建立了迭代法求两次逆解确定关节变量的臂架定位算法。研究结果表明:柔度误差检测方法的测量误差保持在0.010 m左右;基于该模型实际工作时,末端误差基本小于0.050 m,满足施工要求。本研究提出的机械臂定位方法已成功应用于锚杆台车的定位系统,并且在实际工程中应用效果良好。     

机械臂系统在任务空间的脉冲跟踪控制

基于拉格朗日方程,在任务空间中研究机械臂系统的脉冲跟踪控制.在任务空间中,给定一个期望的时变轨道,设计脉冲控制器使得机械臂末端执行器能够跟踪到期望的轨道,并且将跟踪误差控制在期望的范围内.通过脉冲控制,机械臂只需在一些离散的时刻接收期望轨道的信息,这可以在很大程度上减少信息传输的负担.最后以任务空间中双连杆机械臂的跟踪...     

机械臂系统任务空间同步的自适应间歇控制

针对由拉格朗日方程描述的参数不确定机械臂系统,提出了一种自适应间歇控制器使得机械臂系统在任务空间可以达到同步.即在任务空间中,对于给定的目标位置,机械臂末端执行器能够在间歇控制下到达目标位置.该控制器的设置与现有的大多数机械臂控制成果不同,控制器不用连续接收期望轨道信息而且考虑任务空间来取代关节空间,引入的推广的Bar...     

轻型柔顺机械臂结构设计与控制

为了使机械臂具有较好的位置跟随性和人机交互时的安全性,设计了一款3DOF的轻型柔顺机械臂.采用碳纤维材料实现轻量化,设计了串联弹性驱动器(SEA)实现机械臂结构的柔顺性.建立了3DOF轻型柔顺机械臂的运动学和动力学模型,并求解了工作空间;设计机械臂的位置控制实验,通过MTI位姿传感器来获取机械臂末端位姿,提出了MTI位置误差修正的方法.实验表明:当机械臂处于自由状态时,通过对比机械臂各关节和MTI末端位置的跟随性能,得知1,2,3各关节的位置跟随误差分别为7%,5%,2%,末端X,Y,Z3个方向的最大位置误差分别为19.25%,14.43%,6.4%,证明该机械臂末端具有较好的位置跟随性.     

颌骨重建手术机器人定位精度分析与误差补偿

为提高颌骨重建机器人的精度,借助于—台可以实现绝对坐标测量的高精度光学定位跟踪仪,对机器人系统的定位精度进行了误差分析与补偿研究.针对结构参数和运动变量误差,采用修正的运动学模型,进一步真实地反映了机器人的实际结构参数;对齿轮传动误差和间隙引起的关节回转误差通过实验进行了修正,有效提高了关节传动精度;对零位定位误差,通过机器人逆运动学反解出关节转角,并进行误差补偿,提高了定位基准的精度.实验结果表明上述方法可有效提高颌骨重建机器人的定位精度.      

一种可实现两平动自由度并联机构运动学标定方法

针对一种两平动自由度并联机构，提出了一种识别几何参数误差的方法，能有效补偿机构的动平台位姿耦合误差．忽略两组平行杆的相对杆长误差，将机构简化成仅含转动副的5杆铰接机构，建立了含有8个几何参数误差模型，即4个杆长误差和4个主动关节铰点坐标误差．研究表明，并联拓扑结构使动平台沿两个正交轴的位置误差和姿态误差具有强耦合性．给出标定坐标系原点，通过仅检测动平台沿标定坐标系任一单轴的位置误差，识别出系统的几何误差全集．计算机仿真和实验结果表明，通过这种方法，可使机构的动平台定位精度达到0．05mm．     

装配机械手综合误差分析与误差元素建模研究

以矩阵变换为基础,分析装配机械手的综合误差,导出末端误差表达式,得出末端误差与各关节误差源之间的关系,采用回归分析方法建立误差元素的模型。实测误差数据建模曲线与软件仿真误差元素模型曲线对比表明,采用该方法所建模型曲线更接近实际。     

Accuracy Analysis and Calibration of Gantry Hybrid Machine Tool

IntroductionKinematic accuracy is a key factor in the design ofparallel kinematic machine tools. However,research on the accuracy of parallel kinematicmachine tools is still in its initial stage because ofthe complexities of nonlinear errors.　Structural error sensibility is an important partin structural accuracy research. Faik andErdman[1] analyzed the sensibility of four barlinkages by introducing a dimensionless errorfactor for sensibility of each leg.Wu andLankarani[2 ] used the value o…     

基于激光跟踪仪的Delta并联机构运动学误差标定

以Delta并联机构为研究对象,建立了Delta并联机构的运动学误差模型,对影响其末端精度的几何误差源进行了分析,并指出这些几何误差源可简化为18项.以激光跟踪仪作为测量工具,提出一种步进迭代的误差参数辨识方法,该方法利用Delta并联机构操作空间与关节空间之间的映射关系,通过优化多个检测点相互之间的理论距离与实际距离的残差,计算出Delta并联机构的各项几何误差参数,进而修正Delta并联机构的运动学模型,标定后机构末端精度由1.0,mm数量级提高至0.1,mm数量级,实验结果表明了文中所述方法的有效性和普遍性.     

工业机器人绝对定位误差补偿技术研究进展

 针对航空制造业中工业机器人存在实际位姿与理论位姿偏差的问题,分析了工业机器人绝对定位误差来源,解析其对飞机零部件连接性能产生的影响,在工业机器人绝对定位误差补偿原理和主要步骤分析基础上,阐述运动学建模、位姿测量、运动学参数误差辨识以及误差补偿等关键步骤对工业机器人绝对定位误差补偿的作用及重要性,对比分析了国内外学者在该步骤中涉及的主流算法和技术,归纳总结各步骤中存在的问题和可能的解决方案,探讨了工业机器人离线与在线误差补偿技术中的不足之处,指出工业机器人绝对定位误差补偿技术的发展趋势。     

三轴数控平面磨床几何精度分析与稳健设计

为了经济合理地分配三轴数控平面磨床零部件几何精度,提出了一种几何精度分析设计的方法.针对磨床具体结构,基于多体系统理论和齐次坐标变换方法,建立了磨床几何误差传递模型,并通过试验验证了该模型具有理想的预测性能;根据误差传递模型,运用正交试验设计和参数试验的试验设计方法分析识别了影响磨床加工精度的11项关键几何误差因素;基于稳健设计理论,在成本分析和误差溯源基础上,建立了11项关键几何误差因素下的磨床成本-质量模型,并运用该模型对关键几何误差因素的公差进行了稳健设计.研究结果表明:上述方法能实现对磨床几何精度的经济合理的分配.     

仿生机械手结构设计与分析

介绍了一种自行研制的自售饮料仿生机械手系统模型，对仿生机械手结构进行了原理设计以及运动学分析，并推导出机械手各个关节执行机构的运动定位误差与末端抓手的定位误差的数学关系式。     

基于弹性变形和矢量叠加原理的新型整骨机器人误差分析

整骨机器人作为医疗智能化辅助装备,考虑到其作业对象的特殊性,其结构设计在精度方面具有极高要求。本文针对一种新型的整骨机器人机械结构,分析了其静力学精度特性。首先确定其主要误差来源,建立了误差传递模型。然后根据几何关系和弹性变形理论对各个误差分别进行分析和研究,确定了影响误差值的结构参数与对应关系,并根据工程样机的具体数值计算出误差值。最后根据空间矢量叠加原理计算出整骨机器人末端最大变形位移,并与工程样机加载实验结果进行对比。结果表明,最大变形误差为0.638 82 mm,与实验结果基本一致,满足偏差不超过2 mm、运动精度为±0.8 mm的定位和手术要求。本文的研究为整骨机器人的结构参数设计和优化提供了理论基础。     

夹具的定位误差模型

建立了定位元件公差和工件定位误差之间的映射模型，利用该映射模型，给定工件的位姿精度，进而确定定位元件的公差要求；而给定定位元件的公差，可以确定完全定位、欠定位和过定位时工件的位姿误差，一旦工件的位姿误差确定后，利用该模型可以确定工件上一系列评价点的位置误差。