基于6-DOF的空间机器人运动学研究

针对空间机器人在轨服务任务,建立了一种六自由度机械臂模型,并建立了各关节的杆件坐标系。对机械臂各关节进行了运动学分析,对各关节末端运动空间进行了仿真。在对机械手抓捕目标飞行器分析之后,提出了一种保持平台、机械手和目标飞行器三者姿态稳定的抓捕目标方案。最后对该抓捕过程进行了运动规划,对各关节角运动情况进行了研究。     

8自由度铺丝机械手的自运动流形分析

针对梯度投影算法所得冗余机械手关节逆解不一定包括最优解的缺陷,提出一种分析8自由度冗余铺丝机械手关节逆解的流形方法.利用流形法所得逆解包含了冗余机械手的全部关节逆解,有利于实现自运动控制的全面优化.根据逆解流形的空间多维特性,在8自由度铺丝机械手的关节空间内分别定义其位置关节子流形和姿态关节子流形,并分别得到三维空间中仿真映射曲面.结果表明,由于芯模自由度是在固定空间内的运动,相比于7自由度的铺丝机械手,8自由度铺丝机械手的仿真曲面流形在灵活性及避障碍能力方面均有较大提高.最后以飞机S形进气道为例进行仿真,仿真结果表明,仿真轨迹与期望轨迹高度吻合,证明了所提方法的正确性.     

机械臂运动学和动力学的李群表述

D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,本文采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰。利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型。最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效。     

基于位姿分离法的模块化机械臂逆运动学分析

分析了7自由度冗余机械臂的运动学正逆解, 采用Denavit-Hartenberg(D-H)坐标法进行正运动学建模, 获得机械臂末端相对于基座的空间位姿; 采用位姿分离法进行逆运动学建模. 求位置逆解时, 由约束条件分别获得前4个关节角位移解析解; 求姿态逆解时, 采用欧拉角表示机械臂末端相对于基座的姿态, 减少了计算量. 以SCHUNK模块化7自由度机械臂为例,进行了运动学正逆解分析, 并基于虚拟样机进行了仿真验证.     

双机械手运动学分析及仿真研究

双机械手运动学方程的建立及作业空间的分析是对其进行准确控制的基础,本文应用D-H变换矩阵法建立了双机械手的运动学模型。解决了机械手末端执行器的笛卡尔坐标空间位姿与机械臂各关节变量之间的转换关系。采用Matlab对机械手的作业空间进行分析,并进行了仿真实验。通过仿真实验验证了本文求解的运动学模型的准确性及有效性。     

一种新的Q学习算法在机械臂轨迹规划中的应用

为了对二自由度机械臂轨迹进行规划, 提出了一种新的动态搜索Q学习算法。该算法不需要建立机械臂的数学模型, 直接对轨迹进行规划, 根据学习进程动态调整贪婪策略的比例参数, 并给出较传统方式更具客观性和公平性的定量策略评价单元。同时, 由动态更新机构在线更新学习经验。仿真结果表明, 新的Q学习算法能使机械臂更快速地达到目标位置, 并实现轨迹全局最优。     

卫星在轨自维护系统的动力学建模与仿真

建立了卫星在轨自维护系统的结构模型.基于动量守恒定律,建立了自维护系统末端操作器速度与卫星本体速度及机械臂各关节速度之间的关系.以操作太阳帆为例,对机械臂的运动与卫星本体姿态变化之间的关系进行了仿真分析.仿真结果表明,机械臂运动速度对卫星姿态不产生影响,而机械臂转动角度决定了卫星姿态.     

液压挖掘机轨迹智能控制的研究

对挖掘机液压伺服机械手的轨迹提出了一种新的智能控制方法. 利用行程可测量油缸和先导伺服驱动方向阀构成的液压控制系统, 根据要求对动臂摆动机构系统的3个工作臂液压阀进行了有效控制,并给出了系统模型.     

一种基于A*算法的空间多自由度机械臂路径规划方法

针对机械臂在运动过程中可能会与工作环境中的障碍物发生碰撞的问题,文章提出了一种基于A*算法的机器人避障路径规划算法。在给定的避障环境下运用A*算法搜索一条给定的自起点到终点的最优避障路径,考虑到机械臂在运动过程中的稳定性,采用二次B样条曲线对该路径进行平滑优化;根据标准的D-H法对机械臂进行建模,建立机械臂的运动学方程,并求取一组能够最优实现避障路径的运动学逆解;检测机械臂本体与障碍物是否发生碰撞,若发生碰撞,结合机器人逆解的多解性,重新选择最优的一组可行解。通过软件Solidworks建立虚拟样机导入ADAMS软件进行仿真实验,最终验证了基于A*算法的空间多自由度机械臂避障路径规划的有效性和可行性。     

类矩形隧道单机械臂管片拼装机运动学逆解

针对类矩形隧道盾构施工中管片拼装机工作空间紧凑、移送距离远、管片姿态调整灵活的要求,提出一种新型单机械臂管片拼装机.介绍了该拼装机的组成与工作原理,重点推导了该型拼装机跟踪特定轨迹的运动学逆解计算方法,并通过数值计算结果与SolidWorks仿真结果间的对比验证了该型拼装机运动学逆解计算公式的正确性.研究表明:新型单机械臂管片拼装机在回转平面内的运动学逆解具有解析解,其计算除常规代数运算外还涉及三角函数运算.相关结论为新型单机械臂管片拼装机运动控制器设计提供了运动学基础.     

一种机械臂运动学研究及3D仿真平台构建

针对川崎机械臂FS03N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与反变换法相结合的方法,以解的组合关系为基础,得到了机械臂的8组封闭解。建立了基于Matlab的机械臂算法验证与3D仿真运动平台,验证了逆运动学解算的正确性,为机械臂的轨迹与路径规划提供了前提条件。     

液压重载机械臂有限元分析

针对磨机更换衬板所用的液压重载机械臂,建立了三维模型,采用有限元方法对其静态和模态进行仿真.考虑了液压油的影响,计算了液压缸的等效刚度,得到了机械臂的应力、变形分布云图以及固有频率和振型,仿真结果与液压缸视为刚性时的结果相比,更合理,为机械臂的设计提供了理论依据.本文采用的方法为液压机械臂的分析和仿真提供了一种新的方法...     

基于焊接工艺的悬臂式重载码垛机械手

设计了一种基于焊接工艺的悬臂式重载码垛机械手,利用SolidWorks建立了大臂和小臂的三维模型,采用ANSYS对其进行静力学分析,获得了最大负载工况下大臂和小臂的应力分布及变形云图,并在ADAMS软件中模拟研究了机械手大臂和小臂的动力学行为。分析结果表明:机械臂的应力和变形量满足设计要求,运行平稳,证明了对机械臂制造工艺的改进可提高码垛机械手的刚度及生产效率,降低生产成本。     

改进的Q学习算法在轨迹规划中的应用

为解决 Q 学习算法易陷入局部最优解问题, 改进了传统贪婪策略, 提出了一种分段渐近搜索策略。该策略通过动态调整策略参数, 使 Q 学习算法在学习过程中实现探索鄄学习鄄利用 3 个阶段的渐近跳转。 同时将该搜索策略应用于 Q 学习算法中, 使改进的 Q 学习算法能更快速地逼近全局最优解。 将改进算法应用于机械臂轨迹规划中, 其仿真结果表明, 该算法能稳定地引导机械臂沿最优轨迹快速到达目标位置。     

基于末端杆件姿态约束的串联机器臂避碰策略

根据双臂凿岩台车上六自由度串联机械臂的工作特点,为减小机械臂运动干涉的可能性,提出了该机械臂在运动过程中保持末端杆件垂直于工作断面的姿态约束条件,并给出实现这一约束条件的运动学方法和空间杆件发生干涉的判断式.针对某隧道断面64个炮孔设计,对机械臂运动进行了仿真,结果表明文中所提方法具有良好的避碰效果.     

RV12L 6R焊接机器人运动学正解及计算机仿真系统

本文给出了６－ＤＯＦ ＲＥＩＳ焊接机器人运动学正解的解算方法,从图形学的角度进行机器人工作空间计算,然后对其实施三维图形仿真。为机器人运动学仿真系统用三维形体表示机械手复杂的位置,姿态信息,提供１种实用的方法。可给转位工作台的设计安装提供依据,使之在机器人工作空间内,这里给出实例验证了运动学解的正确性。     

智能控制器在机器人机械手位置控制中的应用

以JJR 1型教学机器人为基础描述了智能控制器在机械手定位控制中的应用。对机器人机械手的臂关节进行了测试与折算,给出了其数学模型。在此基础上提出了采用模糊控制器智能自调整因子的方式来提高机械手的定位精度。仿真实验结果表明,采用此法能够克服单纯使用PID控制存在的死区和超调,使系统输出超调明显减小,定位精度得到提高。     

挠性双摆动力学仿真和空间挠性机械手控制

本文对普通工业挠性机械手特例挠性双摆进行了动力学仿真,其结果和PBUsoro的工作完全吻合,本文对空间挠性机械手典型工况进行了正弦加载方式的开环控制,实现了到达指定位置时机械手端点负载的速度以及机械臂转动角速度为零的工作要求。     

六自由度空间柔性机械臂的动力学分析与仿真

突破了仅对两自由度平面柔性机械臂进行研究的传统,而对多自由度空间柔性机械臂进行动力分析。用假设模态法表示臂杆柔性,并将变形量融入D—H坐标系,通过对机械臂末端的轨迹规划得到刚性运动学的逆解。运用Kane方法对多自由度的空间柔性机械臂进行动力学建模,推导出完整的系统动力学方程,采用较高精度的四阶龙格-库塔法对动力方程进行积分求解。给定一个六自由度柔性机械臂模型,并对其进行数值仿真,验证了臂杆柔性对机械臂的动力响应产生的重要影响。     

机械手操作过程中零件姿态的测定

讨论了机械手在操作过程中零件姿态的测定问题。利用安装在机械手两个不同位置的角度传感器测得的零件张角以及机械手手指与零件接触时的位置坐标，采用一定的算法可唯一确定零件的姿态。最后进行了仿真实验，并给出了实验结果。