荔枝采摘机械手机构设计及运动学仿真

为促进荔枝采摘机械化,基于荔枝的生物学特性与栽培方式,对荔枝采摘机械手进行了机构设计,确定了其结构形式和自由度数目;采用D-H坐标系建立了荔枝采摘机械手运动学模型,通过反变换法和分析机械手机构及末端连杆的位姿特性求得运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础;运用Matlab软件对其进行了运动学仿真,验证了机械手连杆参数设计和轨迹规划的合理性,为荔枝采摘机械手的进一步研制提供了理论基础.     

高压特种作业机械手动力学分析仿真

高压输电线路长期暴露在外,不可避免地会产生输电线路故障,需及时发现、维修。本方案是配套500 kV六分裂输变线路高压特种作业机器人的高压特种作业机械手,对其进行动力学分析仿真。在建立SimMechanics机械手模型的基础上分别进行正向动力学分析和逆向动力学分析。借助Mat-lab图形方式生成机械手系统的三维动画。     

六面顶压机狭小空间自动上料机械手设计

为了解决六面顶压机上料空间狭窄、上料环境复杂导致的上料困难的难题,设计一种平面操作机械手完成六面顶压机的上料作业。基于D-H参数法建立了机械手的运动学模型并求得了运动学方程的正解,验证了运动学模型的正确性;利用几何法求得了机械手运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础。使用Solidworks建立了机械手的虚拟样机模型并对其进行了运动仿真,仿真结果验证了机械手连杆参数设计的合理性。制作了物理样机并在六面顶压机上进行了实验,实验结果进一步证明了机械手的结构设计是合理的。     

一种六自由度机械手的运动学分析

讨论了一种六自由度排爆机械手运动学问题,利用D-H坐标变换方法来建立了机械手的运动学数学模型和目标矩阵,利用MATLAB强大的符号运算功能,对方程进行求解,得出正逆运动学的解。通过正运动学的解,可以得出了解机械手各关节在执行任务时的运动轨迹;而逆运动学的解则可以求出机械手要到达某一位姿机械手各关节的扭角。运动学分析也为今后实现机械手的自动控制提供了设计参数。     

基于ADAMS的禽蛋吸运机械手仿真与分析

在简要介绍禽蛋吸运机械手结构基础上,完成了连杆坐标系建立、运动学问题分析等工作。结合机械手参数,在ADAMS中构建机械手三维模型,并实现机械手的运行过程仿真,得到相关位移、速度、力矩等信息和工作状态,经与理论值对比分析,以验证机械手臂设计的正确性,及时发现不足之处予以改正,也为后续运动控制及机器人路径规划提供模型。     

高压特种作业机械手的设计

高压输电线路长时间暴露在外,会产生输电线路故障,需及时发现并修复.为此,对超高压特种作业机器人中的六自由度维修机械手进行设计.根据机械手的工作特点,对机械手的基座、腰部、大臂、小臂、手腕五部分分别进行结构设计.该方案研制的样机已通过了50 kV等电位实验的测试,达到了预期效果.     

海洋钻采平台管子移运机械手运动学仿真

在石油开采过程中,海洋钻采平台上各种管子的移运是最繁重的工作之一,此项任务一般采用能够实现大范围三维空间移运的机械手完成。针对移运机械手的结构分析,根据标准的D-H建模方法,在MATLAB中建立了机械手的运动学仿真模型。基于给定的连杆参数,讨论了机械手正运动学和逆运动学求解方法,并利用蒙特卡洛方法,求出机械手工作空间仿真结果。所做工作提供了机械手理论分析参考模型,为后续轨迹规划及控制研究奠定了理论基础。     

六自由度串联机械手运动学逆解研究

根据一种小型六自由度串联机械手的结构,建立机械手的连杆坐标系,采用分离变量的方法求得机械手的运动学逆解,并利用MATLAB编写的逆解求解程序,通过实例验证了机械手运动学逆解的正确性。     

齿轮抓取机械手运动学建模与仿真

齿轮精整是利用数控精整冲床去除齿轮上毛刺以提高齿轮精度的一道工序,该工序需要将齿轮放置在冲床工作台的指定位置,且具有较高的定位精度。为了实现生产的自动化,提高生产效率,减少因人工疲劳所导致的危险事故,设计了一种齿轮抓取机械手来代替人工完成齿轮的放置并保证定位精度。分析了机械手各个运动构件与末端执行器在空间的位置关系,利用D-H法建立了机械手的坐标系,并在连杆坐标系简图的基础上,利用齐次坐标变换对机械手进行运动学建模。为机械手的运动规划和控制奠定基础。     

五自由度关节式机械手运动学分析及仿真

本文针对一种五自由度关节式机器人,利用各关节处相邻两连杆相对关系得到各连杆对基座的位姿描述,基于此,在机械手末端位姿已知的情况下,对其进行逆运动学分析,推导了各关节变量(角度)的公式表达.最后,利用VB软件编程实现了该机械手正、逆运动学分析的参数化及位姿的主、俯视图可视化仿真,为后续的机械手设计与研究提供一定的理论基础.     

缸套类产品自动生产线的上下料机械手运动学设计

针对缸套类零件生产线的特点,设计了上下料搬运机械手,分析了其工作流程,并进行了机械手的运动学设计.在建立上下料机械手各杆件的D-H坐标的基础上,构建了五自由度机械手的运动学模型,实现了笛卡尔坐标空间到关节空间的运动变换,通过运动学方程求解得到了正向运动学解,确定了机械手雅克比矩阵和关节速度.     

三自由度机械手运动学分析

讨论了一种3自由度机械手运动建模的问题，利用Paul等人提出的代数解法对机械手的关节角和末端执行器坐标之间的关系进行了计算，并在此基础上对运动学逆解的计算进行了简化，减少了计算量。     

一种3-DOF并联机械手的研制

提出了一种采用(U+UPS)P+UPS弱耦合并联机构的3-DOF机械手。首先,推导出机构的位置反解,建立机构的速度映射模型,并建立了机构的驱动、约束静力学传递方程。然后,对机构的工作空间进行分析,绘制出工作空间三维分布图以及雅可比矩阵条件数在工作空间内的三维分布图。通过定义运动灵活性评价指标对机构进行运动灵活性分析,绘制出结构参数与运动灵活性评价指标之间的关系曲线;通过定义静力承载性能评价指标对机构进行静力学分析,绘制出结构参数与机构静力承载性能评价指标之间的关系曲线。采用蒙特卡罗法进行结构参数设计,选取了一组综合性能较好的结构参数：机械手的固定平台万向副分布直角边长为240mm,运动平台球面副与参考点间距为80mm,中间连接杆球面副与主UP支链轴线间距为90mm,主UP支链与中间连接杆的固接点到万向副间距为600mm。最后,研制出机械手的实验样机,对机械手实验样机进行了力学标定,验证了机械手样机结构的合理性。     

冗余仿人臂避关节物理约束的一种逆运动学问题求解方法

冗余仿人臂有无穷多组逆运动学解满足末端位姿要求,但由于其连杆机构与形状的设计仿人臂每个自由度都有关节位置物理约束。为使所求取的逆运动学解最大化地远离仿人臂关节限位,提出冗余仿人臂(8-DOF)一种几何-数值迭代相结合求解逆运动学问题方法,该方法在计算出仿人臂逆运动学解几何表达式基础上,以仿人臂的“远离限位度”指标构建适应度函数并以此为寻优目标,通过粒子群优化方法(Particle swarm optimization,PSO)搜索冗余关节角最优组合,并获得满足仿人臂末端位姿要求的最优逆运动学解。该方法不仅解决了冗余仿人臂逆运动学多解问题,而且所求关节角不存在理论误差、求解速度快及所求关节角远离关节位置限位裕量大的优点,仿真试验验证了该方法有效性。     

3DOF并联机构的分析

提出一种新型三平移三自由度空间并联机器人机构,对此机构的运动输出特性进行了分析,建立了机构的方位特征集,计算其自由度,分析了机构的耦合度及输入的合理性,建立了并联机器人机构运动学模型,该机构是一种较理想的能实现三平移并联机构的选型。     

球面射电望远镜主动反射面支撑机构运动学分析

针对主动反射面支撑机构的要求,提出一种能够实现一个方向移动和两个方向转动的空间3自由度并联机构。研究了机构的运动学建模方法,构造出运动学的逆解方程和速度传递方程,给出了运动学正解的数值求取方法。系统分析了机构三类奇异位形,以及机构的位置空间和姿态空间。分析结果表明该机构适用于射电望远镜主动反射面支撑机构。研究也为此类机构的尺度设计,路径规划和控制提供了理论依据。     

Investigation of the forward kinematics of the Gough‐Stewart manipulator with natural coordinates

In this paper, we propose a forward kinematics model with natural coordinates for the Gough–Stewart manipulator and other spatial parallel mechanisms. The prevailing merits of this model are that the constraint equations are either quadratic or linear and the coordinates are fully Cartesian. As a result, the derivative matrix of the constraint equations only consists of linear or constant elements, which shows remarkable advantages in kinematic and dynamic analysis over those built through the rotation matrix, the elements of which often contain quadratic or transcendental functions. Application examples show that the virtues are obvious in the analysis of the kinematics of spatial parallel manipulators, especially for those with six full degrees of freedom (DoFs), including three translational DoFs and three rotational DoFs. In reality, this method is easily understood and will be widely used in engineering applications.     

基于自运动的7-DOF机械臂逆运动学研究

针对一种7自由度典型机械臂构型的逆运动学问题,根据机构特点和自运动性质提出一种解析算法。首先对该冗余机械臂的自运动性质进行分析,其为平面四杆运动。采用冗余角对自运动进行描述,并分析机械臂末端位置和杆长对自运动的运动形式和冗余角变化范围的影响。然后基于自运动特性,将冗余角作为一个约束条件,结合位姿分离法,求出该机械臂的逆运动学解析算法。最后通过数值算例进行验证。该方法针对某一特定位姿求出所有的理论逆解。相对于传统的数值解法,该方法不存在理论误差,相邻位姿点相互独立,不存在误差积累。     

五自由度打磨机器人的运动学分析

根据机器人D—H方法分析五自由度打磨机器人的特点,利用坐标变换对机器人机构运动学方程进行推导,得到五自由度打磨机器人的正、逆运动学求解通用公式,为实际的五自由度打磨机器人的位置及速度控制提供了依据。