机器人及空间机构的螺旋运动分析

任一刚体的空间运动都可以视为沿某一轴线作螺旋运动。基于这一观点,本文用螺旋理论对机器人的相对运动作了分析。文中提出的螺旋运动方程对闭式运动链,即空间机构同样适用。     

三平移弱耦合并联机器人机构精度分析

针对三平移非对称3-RRRP(4R)并联机器人机构的精度进行分析．该机型具有良好的解耦特性,属于弱耦合机型．该类机型由于实时性好,可以用控制软件实现误差补偿．从拓扑结构分析着手,分析了三平移弱耦合机型的位置正解、反解,用全微分的方法分析了该机型的精度误差值,研究了影响该机型机器人精度的因素,并探讨了提高精度的对策．由分析可知,动平台位置误差与所在位置成非线性关系,其中δθ′,误差对机构位置的非线性误差影响最大．此外,机构原始误差是产生误差的主要原因．因此提高零件加工和装配的精度是提高机器人精度的重要途径。     

6-SPS并联机器人机构运动分析

本文对6-SPS机构通过部分输入转换的方法,将该机构的位置正解问题由六维降为三维;经巧妙数学处理,直接得出了速度、加速度反解表达式,从而简化了机构的运动分析。     

空间机构运动学的网络分析方法

提出用结构矩阵构造空间多环运动链速度方程的网络分析方法．从研究系统结构入手，用基本回路和基本割集定义两类网络──线速度网络和角速度网络，并导出空间闭链速度公式的显范式．模型具有形式简洁、规范化程度高和易于编程等特点，为揭示系统运动学与动态静力学模型间的内在联系奠定了基础．     

基于集合理论的并联机构精度分析方法

针对并联机构的精度分析中已知误差源误差变化范围(误差空间)的情况,提出一种基于集合理论的分析方法。该方法以矢量集合的形式来表示误差空间,并定义出矢量集合的加法,根据这种矢量集合的加运算,由误差源的误差空间得到机构终端的误差空间,从而把传统的精度分析中由矢量到矢量的计算模式变为矢量集合到矢量集合的计算模式,很好地解决了误差空间的分析传递问题。该方法计算量小,形象直观,可深入反映并联机构误差传递的特点,为分析机构中公差、随机误差、铰链间隙等对终端精度的影响提供了新的工具。以S tew art平台的精度分析为实例进行了仿真实验,通过矢量集合的加运算确定出终端误差空间和误差极值。结果表明:与传统的分析方法相比,该方法结果更加准确,计算效率大大提高。     

关于6-SPS并联机器人机构工作空间的研究

提出用数值分析与优化相结合的方法对6-SPS并联机器人机构的工作空间进行研究.根据该机构的特点和应用需要,把上平台中心可达范围分别定义为定姿态可达空间和工作空间两类.对于给定结构参数的6-SPS机构,在确定工作空间的最高点和最低点后,即可快速计算出其工作空间的边界.考察了结构参数对工作空间的影响,得出一些规律性变化关系.这些结果可以用来确定6-SPS并联机器人机构的实际结构参数。     

机构运动精度可靠性设计方法及步骤

本文运用了机构运动精度可靠性分析与设计中涉及的基本理论，归纳出机构运动精度可靠性分析与设计的一般步骤，对设计具有指导作用。     

竞赛用投篮自动机器人机构运动分析

为参加全国大学生机器人电视大赛，研制了投篮自动机器人。根据机器人的工作任务和环境，确定了投篮自动机器人的主要技术指标，对机器人在投球过程中机械臂的运动做了分析计算，并对完成投球动作的随机事件做了概率分析，为机器人的设计及控制系统的设计提供了依据。     

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.     

工业机器人运动误差的概率分析

本文提出了一种研究工业机器人运动误差的概率分析方法。解决了机器人末端三维误差球半径(而不是误差分量)的统计数字特征的计算问题,并给出了在关节坐标空间的误差分析曲面图.此曲面图既可避开运动学求道的麻烦,又能直观、定量地反映机器人在其工作空间内运动误差的变化规律.     

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°.     

工业机器人避碰路径启发式搜索方法

介绍一种新的最短避碰路径搜索方法.在整个搜索过程中,启发式方法作为一种指导原则帮助机器人建立并发展智能,从而使机器人能够选择最短路径有可能经过的微型空间进行搜索.这种方法在5R“金钥匙”机器人上得到实现.     

工业机器人实时高精度路径跟踪与轨迹规划

手部路径跟踪和关节轨迹规划是机器人应用领域中一个非常重要的课题.在以往的研究中,往往是通过在设定的路径上增加节点数和路径分段数来提高机器人手部跟踪设定路径的精度,但这种方法会导致在线计算量大幅度增加.针对这一缺陷,提出了一种新的实时高精度路径跟踪与关节轨迹规划方法.该方法通过在设定的手部路径上按一定规则额外选取多个附加节点,使每一轨迹段上的节点数由2个增加到4个,并利用1个3次多项式、1个正弦函数、1个余弦函数以及1个由正弦函数和1次多项式的乘积构成的函数来构造每一段的关节轨迹方程.计算机仿真结果表明,在路径分段数不变、关节轨迹方程总数不变以及计算量不显著增加的前提下,运用该方法能大幅度提高机器人手部跟踪设定路径的精度.     

机器人重复定位精度分析

机器人位置精度分析的困难之处在于影响因素错综复杂,且交互作用。为此,本文提出影响因素分离法,它能把重复定位精度分析中单个影响因素的个体效应有效地从总体模型中分离出来,找出单个影响因素与重复定位误差之间的变化规律,为选择精度分析与综合的基准位姿及各关节运动精度的合理分配提供一定的依据。最后以5R 焊接机器人为例,介绍了整套分析方法在机器人精度分析中的应用。     

工业机器人运动学参数误差两步识别法

提出了将转动误差和定位误差分离的参数误差两步线性识别方法,利用刚体相对转动误差识别出仅与转动相关的运动学参数误差;由已校准的参数并利用刚体距离误差识别出其余的运动学参数误差,两步识别法不仅避免了测量坐标系与机器人坐标系的转换以及参数估计误差的传递,而且有效解决了距离方法中存在的奇异和非线性问题,可以快速求出参数误差的线性解,该识别法不仅可以用于串联、并联机器人的校准,而且适用于数控机床、坐标测量机等的误差识别与补偿。     

双曲柄机构的急回运动特性研究

分析用图解法和解析法研究分析了双曲柄机构的急回运动特性，推导出了计算双曲柄机构急回特性系数的公式，最后给出一应用实例。     

一种空间机构运动分析软件及其工程应用

阐述了作者开发的空间机构运动分析软件KASM-1的原理及算法.面向三维构件的运动描述及分析,采用了构件坐标系及相应的从空间机构建模到空间机构位移计算的系统方法。并介绍了软件的工程应用特点及其在汽车双摆臂独立悬架运动分析中的应用。     

机器人重复定位精度优化综合

本文根据控制系统的设计要求和机器人的工作稳定性要求,提出三种机器人机构精度综合的评价函数:(1)运动精度最低化单目标评价函数,(2)误差波动最小化单目标评价函数,(3)综合考虑运动精度和误差波动的多目标评价函数。并引入了三个衡量优化结果的实用指标。最后,以5R 焊接机器人为例进行优化计算。