扬琴自动演奏机器人机械臂设计

为促使我国民族乐器自动演奏机器人的进一步发展,设计一种能拟人化敲击的扬琴自动演奏机器人机械臂。根据D-H参数法建立机械臂的运动学模型并求得运动学方程的正解,利用反变换法求得机械臂运动学方程的逆解,从而验证运动学模型的正确性以及为机械臂运动控制提供理论基础。利用Solidworks三维建模软件建立机械臂的虚拟样机模型,对其进行运动过程仿真,仿真结果验证了机械臂结构及连杆参数设计的合理性。制作试验样机进行实验,进一步证明机械臂设计的可行性。为扬琴自动演奏机器人机械臂的后续研究提供了理论基础。     

双臂协作机器人动态精度设计及工作空间分析

针对双臂协作机器人在票据自动报销处理过程中,票据高速移动、翻转、高精度动态对位及机械臂完备工作空间设计等问题进行详细分析。通过D-H约定建立机械臂空间坐标系,求解相应正逆运动学方程,并根据正运动学方程求出机械臂末端工作空间云图,运用蒙特卡洛法遍历双臂相对距离取值范围,求取工作空间最大交会情况下双臂相对距离。对末端执行器不同对接位置进行仿真研究,分析末端执行器平均加速度波动情况,获得动态精度最优情况下的位置参数,为双臂机器人动态精度设计及精准控制奠定基础。     

基于虚拟样机的六自由度机械臂轨迹规划研究

轨迹规划研究是机械臂在工作过程中的角位移、角速度和角加速度的问题,目的是使机械臂末端平稳地完成一定的作业。本文利用MATLAB建立了六自由度机械臂虚拟样机,在虚拟样机的基础上研究轨迹规划问题。采用D-H模型对虚拟样机进行运动学分析、求解,分别用关节空间轨迹规划和笛卡尔空间轨迹规划两种方法进行了研究,并对比了各自的优缺点。通过仿真结果证明,建立的虚拟样机结构合理,规划方法可以提高机械臂的作业效率,为机械臂操作提高理论指导,为后续机器人更复杂的运动仿真与路径规划打下基础。     

双臂手移动机器人空间桁架内避障移动研究与仿真

基于八自由度空间桁架用双臂手移动机器人,进行了机器人手爪结构设计。给出了末端手爪位姿确定方法。推导出逆运动学解析解、回避关节极限作业准则;在机械臂回避窗口型障碍理论基础上,进行了机器人回避障碍桁架杆的避障分析。最后,利用ADAMS软件进行了机器人虚拟样机运动仿真实验,并进行了基于试行错误方法的关节控制器设计和调试。     

一种缝纫双机械臂的建模与工作空间分析

针对方向盘产能受制于皮套缝纫的问题,设计一种双机械臂自动化系统。运用D-H运动学建模方法,分析建立机械臂各关节坐标系并确定其参数,建立机械臂的运动学模型,推导末端执行的位姿,并通过Matlab软件的机器人工具箱进行仿真,对比计算结果以验证模型的准确性。为确定双机械臂的协作空间,采用蒙特卡洛法,利用Matlab软件的均匀分布函数,求解机械臂的工作空间,绘制工作空间的三维点图,从而为后续机械臂的轨迹规划和运动控制提供依据。     

Dobot机械臂实时通信仿真与实验研究

针对关节型机械臂运动状态实时监控问题,以Dobot为研究对象,采用联合SolidWorks与MATLAB进行运动学建模的方法,建立机械臂机械系统模型和可视化运动学模型。通过设计的GUI界面,实现了机械臂虚拟样机运动状态的实时监控。进一步联合Arduino核心板,搭建Dobot实验平台,对虚拟样机与实体进行联调,完成了虚拟样机与实体机械臂的实时控制。     

排爆机械臂的运动学数值模拟研究

为了使排爆机械臂能够柔性地、高效地处理爆炸物,需对其进行运动学数值仿真。针对所设计的排爆机械臂的机械结构,运用D-H方法建立了相应的运动学模型。通过矩阵逆乘的方法分离变量,求得了运动学正解和逆解。利用MATLAB机器人工具箱编程并建立ADAMS虚拟样机,对机械臂的末端位移、速度和加速度做了运动学仿真。数值仿真结果验证了机构设计的合理性和正确性。     

下肢康复机器人仿真分析及研究

设计了一种用于中风患者下肢康复训练的双臂机器人。在对其机械臂的结构进行简化后,使用D-H前置坐标系法建立运动学分析模型,得到机械臂末端位姿表达式以计算其逆解。基于蒙特卡洛法绘制出机械臂的工作空间之后,使用MATLAB中的Robotics Toolbox工具箱对其正逆运动学进行仿真,验证了运动学模型的正确性。另外,针对机器人关节空间进行了轨迹规划,得到了较为平滑的角位移、角速度、角加速度曲线。最后把关节位移数据进行拟合,并且将SolidWorks模型导入Adams软件进行动力学仿真,得到各关节力矩的变化曲线,为机械臂的精密控制奠定基础。     

危险作业机器人机械臂设计及其运动学分析

从危险作业机器人的任务需求出发创新设计了一种带有平移自由度的六自由度机械臂,建立了机械臂的虚拟样机模型,机械手工作域的仿真分析表明较好的满足了设计要求。同时,运用D-H法建立机器人的连杆坐标系,进行了正向运动学分析,推导出机械臂的运动学方程以及手爪坐标系相对于基坐标系的位姿矩阵,针对运动学方程的特点,提出了解析法和基于正向运动学分析的可行解估计法相结合的试探搜索算法进行逆运动学求解,实例分析和编程验算表明该方法稳健可靠,计算精度和处理速度能够满足机器人实时在线控制的要求,并且可以应用于机器人轨迹规划和跟踪控制。     

6R双臂服务机器人协作空间分析及参数优化

针对双臂机器人协作空间及其机构参数优化问题,以6R双臂服务机器人为研究对象,根据D-H参数求出运动学正解,利用蒙特卡洛法求解双臂各自的工作空间,以协作空间最大为优化目标,求解机械臂机构最优参数,通过MATLAB进行编程对具体运算结果进行验证.结果表明,在一定约束之内,以双臂机器人协作空间最大为目标,优化机构连杆长度和关节范围大小,对双臂服务机器人的设计改进有着重要意义,为后续的双臂协调操作奠定了基础.     

焦炉仿蝎测温机器人执行机构分析

针对焦炉炉顶环境恶劣,人工测温精度低,设计了一种用于焦炉测温的仿蝎机器人,该机器人由行走机构和执行机构两部分组成。对测温机器人整体结构建模,对机械臂进行运动学方程求解和仿真分析,并对其运动轨迹进行了规划;对炉盖提放机构进行工作空间分析,求得末端机械手可达的空间范围;制作机器人物理样机,对机器人测温机械臂进行了定位验证,误差在2 mm范围内;对提放盖机构进行工作空间验证,可达到蒙特卡洛法求得的工作空间,为后续实际测温奠定了基础。     

双臂6R服务机器人的运动学研究及仿真

针对双臂服务机器人运动学的逆解问题,根据其构型特点提出一种逆运动学求解方法。首先,根据机械臂的结构特点,采用标准DH法对其进行建模,得到双臂的正运动学模型,同时采用逆变换方法将机械臂的姿态用欧拉角表示,进而得到机械臂位姿的一组广义坐标;然后,采用几何法和坐标系投影法对双臂6R机器人进行逆运动学求解,经分析计算后最多可得8组封闭解,并选取最优解;最后,基于MATLAB建立双臂的3D仿真运动平台,验证了逆运动学求解的正确性,为机械臂的轨迹规划和避碰奠定基础。     

一种车载轮椅自动收放机械臂设计与运动分析

提出了一种用于车载轮椅自动收放的5自由度机械臂。首先,根据D-H方法建立机械臂数学模型,并进行正向及逆向运动学分析,在进行逆向运动学分析时,分别用解析法和反向传播（Back Propagation,BP）神经网络进行了求解;其次,采用五次多项式插值法对机械臂进行关节空间轨迹规划,实现机械臂的平滑无冲击运动;随后,基于蒙特卡罗法分析机械臂工作空间,得到机械臂末端的工作空间点云图;最后,针对具体车载应用场景,开展了虚拟仿真实验。仿真实验结果表明,机械臂构型设计合理,运动灵活,满足应用需求。为样机开发及应用提供了理论依据。     

一种双足机器人步态规划和运动仿真的研究

通过对人类行走步态的研究,结合双足机器人实际结构,规划机器人行走时的基本姿态及重心轨迹,建立运动学模型,根据规划的行走姿态及轨迹建立运动学方程。应用三维建模软件UG建立双足机器人的简化模型,导入仿真软件ADAMS中生成虚拟样机模型,并通过在Matlab中得到机器人行走的关节运动轨迹对虚拟样机模型进行控制,经仿真后,利用该虚拟样机模型对机器人行走步态进行运动学及动力学分析。应用虚拟样机方法,验证了步态规划的有效性。     

一种双臂机器人离线运动规划方法研究

针对多关节双臂作业机器人的轨迹规划问题,对双臂作业机器人的结构进行分析,以双臂协调完成插孔装配任务为例,建立双臂作业机器人的运动学模型,研究双臂作业机器人的运动学约束关系,求解出双臂之间的运动学关系。基于给定任务的机器人双臂协调运动规划问题,运用遗传算法得到一种双臂机器人离线运动规划方法。通过仿真实验,验证了主臂的位置和速度曲线连续光滑,说明在运行过程中机器人比较平稳,能够满足机器人的运动规划要求。     

模特机器人的机械臂设计及运动学仿真

设计了一种用于可变形模特机器人的机械臂,它可以改变手臂长度,做一些典型的试衣动作,增强了模特机器人的试衣效果。介绍了机械臂的设计依据以及最终结构,运用D-H法建立了机械臂的运动学方程。通过SolidWorks建立机械臂的三维模型,并将三维模型导入MATLAB/SimMechanics建立机械臂的运动学仿真模型。用数值法和SimMechanics模型法分析了其工作空间,对比仿真结果证明用SimMechanics模型求工作空间是准确和快速的。对典型试衣动作进行了规划,机械臂末端运动轨迹的仿真结果说明机械臂能够按照预期运动,达到了预期效果。     

基于SolidWorks和ADAMS的车载液压机械臂设计和仿真

利用Solid Works软件对车载液压机械臂进行三维建模,保存为parasolid文件后导入到ADAMS中生成虚拟样机模型,并对其进行运动学仿真分析,得到末端夹持器中心点的位移和速度曲线。对仿真结果进行分析得出,该设计运行平稳,无突变和冲击现象,能够满足设计参数要求,结构设计合理,为实物样机制造提供了理论依据,且为该类机械臂的控制设计奠定了理论基础。     

巡逻机器人机械臂运动学与工作空间分析

针对巡逻机器人机械臂控制问题,首先建立了该六自由度机械臂的D-H坐标系,求解机械臂正逆运动学,并基于蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行分析,通过MATLAB实现,得到机械臂工作空间的三维点云图,分析得出机械臂的可达工作范围,为今后对巡逻机器人的运动控制与路径规划等研究方向奠定了基础。     

基于ADAMS的球形机器人的运动学分析

利用Pro/E建立了带臂球形机器人的虚拟样机模型,并结合ADAMS仿真软件对带臂球形机器人进行了运动学分析,包括机器人的圆周运动和爬坡运动,以此测出各驱动力矩的数值,为后期制作物理样机电机提供选型依据.     

冗余度双臂机器人协作策略下实时避障算法

针对冗余度双臂机器人协调操作过程中机械臂本体避障及躲避环境障碍问题,提出了基于冗余机械臂自运动特性的双臂机器人协作策略下实时避障算法。首先,利用障碍物在机械臂连杆上的投影矢量筛选掉不会避碰杆件,再计算可能避碰杆件与障碍物的最短距离;其次,根据双臂协作的运动学约束关系,得到冗余度双臂机器人协调搬运避障的运动学逆解;再次,引入梯度“安全距离”和两个避障因子,实时改变机械臂的避障速度,使机器人末端完成协作任务以及双臂实时自避碰及躲避环境障碍物的任务;最后,利用冗余度双臂机器人进行仿真及实验。结果表明：双臂机器人末端执行器执行协作任务的同时机器人双臂可以躲避障碍物,且各关节运动连续、平稳。