直角坐标机器人轨迹规划

以直角坐标码垛机器人为研究对象,以机器人运动轨迹规划作为主要研究目标,首先确定码垛机器人的工作路径,依次分析常用三次多项式、五次多项式、梯形速度规划的优缺点;然后再将梯形速度规划的加速度曲线有突变的部分利用正弦函数进行过渡处理,使其变得连续平滑、没有突变,提出基于正弦函数的S型轨迹规划的加速度曲线;最后通过积分方法得出...     

基于双S形速度曲线的混联码垛机器人轨迹规划

针对搬运码垛机器人快速与平稳的运动控制问题,对码垛机器人在关节空间中运动轨迹规划方法进行了研究,提出了基于双S型速度曲线的码垛机器人轨迹曲线的规划方法。以混联式圆柱坐标构型的码垛机器人为研究对象,首先在机器人正、逆运动学分析的基础上,获取了机器人各个关节位置相对时间的序列值;其次,在关节空间中引入双S型速度曲线对机器人进行了各个关节的插值计算。仿真结果表明:该轨迹规划方法保证了机器人关节位移、速度、加速度、Jerk曲线的连续光滑,有效解决了码垛机器人在频繁地快速启动与停止过程中对机械结构产生的冲击和磨损问题。     

码垛机器人运动学分析与仿真

为了评价码垛机器人的工作能力和实现作业的精确控制,需对码垛机器人进行工作空间计算和轨迹规划。以ABB IRB660码垛机器人为例,建立D-H矩阵并对其工作空间进行仿真;然后对码垛机器人完成特定码垛任务进行轨迹规划。工作空间仿真结果表明,码垛机器人杆件参数和关节参数设计满足工作要求;对拟定的码垛任务轨迹规划结果表明,此轨迹规划达到了考虑速度、加速度等边界条件的前提下运动时间最优的目的,验证了机构设计的合理性。本研究有利于码垛机器人的结构设计和动作控制,并为码垛机器人的精确控制和动力学研究奠定了基础。     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

基于电机转矩曲线下码垛机器人轨迹函数的优化研究

针对工程实际中由于机器人电机速度滞后于关节速度带来的振动问题,首先,对机器人关节进行了轨迹函数的规划和关节运动方程的分析,建立了电机转矩与轨迹函数之间的关系,应用Solidworks和Matlab软件,绘制出了机器人运动关节轨迹函数的速度—转矩曲线。其次,参考伺服电机速度—转矩特性曲线,分析了关节最大转矩与电机转矩之间的相互影响。最后,提出了一种基于电机转矩曲线下优化轨迹函数的简单方法,推导出了轨迹函数中与关节最大转矩相关的变量,进行了轨迹函数的优化,并利用机器人实验平台进行了轨迹函数优化后的测试。研究结果表明,通过该方法调整轨迹函数后,码垛速度从4.5 s/包提高到3.96 s/包,并且在相同速度下,调整后的关节没有产生冲击,验证了该方法在优化轨迹函数方面的合理性。     

考虑多约束的机器人平滑轨迹规划

由于受电机参数的制约,对机器人进行轨迹规划过程中需要考虑关节速度、关节加速度等多个约束条件。通过对约束条件的分析,提出一种基于参数化修正梯形的时间最优平滑轨迹规划算法。利用参数化修正梯形轨迹规划法将考虑运动学、动力学约束的时间最优轨迹规划转化为两参数的寻优问题,通过遗传算法获得时间最优轨迹。最后利用提出的规划方法对二自由度混联机械手进行轨迹规划,并通过仿真验证了该方法的有效性。结果表明该轨迹规划方法能充分发挥伺服电机的性能,并保证关节加速度和驱动力矩的连续性。     

一种并联机械手操作空间最优时间轨迹规划方法

提出一种并联机械手最优时间轨迹规划方法。在操作空间中将机器人的拾取点通过椭圆曲线进行连接,应用先进SCCA(Sine Constant Cosine Acceleration)凸轮运动曲线定义了椭圆路径运动规律,从而使机器人运动过程中关节速度、加速度及转矩曲线连续、平滑,动态性能较优。在此基础上,以关节速度、加速度及转矩为约束条件,以拾取时间最短为目标,采用自适应遗传算法对轨迹进行优化求解,算法中利用罚函数处理非线性约束问题。通过自行设计的Delta机器人仿真及试验结果,表明文中提出的轨迹与常用门字型轨迹相比,运动曲线更加平滑、自然,能有效减小关节空间冲击,缩短机器人拾取时间,提高工作效率。     

风洞上攻角机器人轨迹规划算法研究与实现

为了提高机械臂跟踪目标轨迹的运动速度,对其目标轨迹进行二次规划。该轨迹规划算法通过引入路径参数s,将关节速度、力/力矩等约束转化为关于路径参数的约束,分别求取关节速度与力/力矩约束限制下路径参数s的最大速度曲线,对最大速度曲线求交集,获得多重约束最大速度曲线。采用模糊推理方法对目标轨迹进行离散化处理,减小优化规模;以0值加速度曲线乘以比例系数Kv替代关节力/力矩约束的最大速度曲线,提高算法的计算效率;通过速度特征点算法与修型射靶算法对规划得到的轨迹进行修形,确保修形后的目标轨迹满足关节速度、力/力矩的约束,并且速度曲线光滑。实验表明,该轨迹规划算法对不同复杂程度的目标轨迹都有着较好的规划性能,能够得到连续平滑的时间近似最优轨迹。     

工业机器人轨迹规划研究现状综述

凭借良好的环境适应性、高效率、高生产质量以及7×24工作模式,工业机器人广泛地应用于喷涂、焊接、码垛、搬运等自动化生产中.轨迹规划是工业机器人完成作业任务运动控制的基础,直接决定了机器人工作质量.为了全面了解轨迹规划现有研究方法,首先阐述了轨迹规划的基本流程,根据轨迹规划的原理不同对现有轨迹规划方法进行了分类,并分别对各种插补曲线函数、最优轨迹规划以及求解算法的性能特点进行了详细的分析与总结.最后对轨迹规划在插补曲线构造和求解算法方面的现存问题做出了分析和讨论,并展望了轨迹规划的发展趋势.     

正矢曲线加减速加加加速度连续算法研究

针对传统的加减速算法如S型曲线加加速度不连续、正弦型曲线加加加速度(snap)不连续导致进给过程中存在柔性冲击等问题,提出snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。通过利用系统最优机械性能,分析最大加、减速度和最大速度的可达性,规划17种速度曲线类型;针对给定轨迹段长度小于系统从起点速度运动到终点速度所需最短轨迹段长的问题,给出该算法下基于给定轨迹段长约束的起点速度和终点速度的可达性校验方法,同时采用盛金公式修正起点速度和终点速度。在自主开发的多轴运动控制器验证所提出的snap连续的全类型非对称七段式正矢曲线加减速控制算法。实验结果表明:在保证snap连续以提高系统柔性及最大加、减速度和最大速度不超限情况下,该算法可规划出17种速度曲线类型;在给定轨迹段长度较短系统无法从起点速度运动到终点速度的情形下,该算法解决起点速度和终点速度的可达性校验及修正问题。     

下肢康复机器人屈伸训练轨迹规划

针对下肢屈伸训练,在机器人末端工作空间内,确定了直线和圆弧相结合的运动轨迹,根据轨迹规划对末端位移、速度、加速度连续性的要求,假设加速度按正弦变化,由直线、圆弧轨迹起点和终点的约束条件求积分得到位移、速度、加速度函数表达式,并利用MATLAB软件得到机器人末端在XY平面内的轨迹,并求解了轨迹上机器人末端位姿与时间的关系,由数值解法求解逆运动学,得到了机器人若干时刻的关节位移,证明了轨迹规划的可行性,同时为机器人仿真的驱动函数提供数据。     

五自由度农业采摘机器人轨迹规划

为解决所设计的五自由度农业采摘机器人的轨迹规划问题,通过DH参数建模建立了其运动学模型,提出了一种基于代数法和几何法的综合应用的算法,成功推导了此类机器人的逆运动学解析解。在此基础上,采用一种加速度函数为组合正弦函数的轨迹规划方法对其进行关节空间的轨迹规划,并进行了仿真实验分析。研究结果表明,该规划方法不仅具有操作时间短的特点,而且使得机器人运动平稳,无振动和过冲现象,满足机器人准确、快速完成采摘任务的要求。     

基于改进遗传算法的时间最优轨迹规划

提出一种工业机器人时间最优轨迹规划方法.将机器人关节空间的轨迹视为拟合关键点的三次样条曲线,以最优时间为目标建立最优时间轨迹规划的数学模型,同时考虑关节轨迹速度、加速度和加加速度的约束,结合目标函数值和约束条件提出一种用于进化算法的排序方法,以改进遗传算法为例优化关节空间的三次样条轨迹.应用谢菲尔德(Sheffield...     

基于速度最优的码垛机器人轨迹规划算法

机器人运行轨迹直接影响其运动效率.在码垛工艺要求下,为追求最快的速度和最优的运行轨迹,提出了一种基于速度最优的机器人运行轨迹规划算法.通过设定机器人运行起始点、目标点,自动对运行轨迹进行规划并计算出所经过的中间点.仿真和实际应用结果表明,所提出的算法减少了码垛工艺下机器人的示教点,并且所规划的路径运行时间较短,提高了生产效率.     

考虑关节摩擦的并联机器人平滑轨迹规划

针对一种空间3自由度并联机器人,提出一种近似时间最优的平滑轨迹规划算法。与基于动力学模型的传统轨迹规划算法相比,所提出的算法模型综合考虑了所有运动关节的摩擦力矩,通过虚功原理建立了运动机构完整的动力学模型,并将运动学和动力学约束条件转换为伪速度极值曲线,同时计算出伪加速度零值边界曲线,二者相结合能更准确地反映出规划轨迹应遵循的约束条件。利用五次样条曲线分段构建相平面下伪状态、伪速度和伪加速度的平滑运动轨迹曲线,从而保证了驱动力矩、关节速度和加速度的连续性。最后利用所提出的规划方法对一种并联机器人进行轨迹规划,并通过试验验证了该方法的有效性,指出了并联机器人与串联机器人轨迹规划存在的差异,该算法可用于同类工业机器人的在线轨迹规划。     

机器手臂轨迹规划

主要对机器手臂的轨迹规划算法进行深入研究,根据同一时刻曲线值相同的条件完成了五次多项式插值法和三次B样条插值法的结合,提出了一种新的轨迹规划算法,实现了起始点和目标点的速度和加速度同时为零,速度曲线和加速度曲线连续且具有很好的局部性特点。给出了MATLAB的仿真波形图,仿真结果表明该算法稳定可靠,为以后机器人轨迹规划提供了参考。     

基于Lamé曲线的Delta并联机器人拾放操作轨迹的优化与试验验证

提出了高速Delta并联机器人拾放操作轨迹的一种实现及优化的方法。在笛卡儿空间中利用Lamé曲线平滑竖直运动与水平运动之间的直角过渡部分,确定运动轨迹形状。用高阶多项式运动特性对一维曲线弧位移进行三维规划,获得运动轨迹插补点的位置、速度和加速度信息。通过Delta机器人运动学模型和动力学模型将笛卡儿空间内的轨迹信息映射到机器人关节空间,以关节电动机的近似输出能量函数为目标优化Lamé曲线的参数。在试验样机平台上进行测试,测量不同Lamé曲线参数的运动轨迹在运动停止后机构残余振动的情况,通过比较验证了参数优化后的轨迹具有良好的实际性能,能够获得满足实践要求的轨迹曲线。     

工业机器人的最优时间与最优能量轨迹规划

提出一种工业机器人的最优轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由机器人关节空间中一系列的关键点构成,关键点两两之间通过三次多项式曲线进行连接。通过使用加权系数法定义代价函数,从而使机器人运动过程中的总动作时间和消耗能量在某种程度上达到综合最优,同时考虑关节速度、加速度、二次加速度以及力或力矩等约束条件。在代价函数的设计中,采用一种新颖的罚函数排序形式来处理约束问题。提出基因环境双演化免疫克隆算法对所定义的代价函数进行优化。以上策略的采用,使算法具备一定的学习能力,增强算法的全局搜索能力,从而提高解的质量和算法效率。对斯坦福机器人的仿真结果表明了本文方法与现有方法相比,具有更高的搜索效率,能得到性能更良好的解。     

基于组合函数的脚踝康复机器人轨迹规划

针对所设计的混联式脚踝康复机器人的轨迹规划问题,对该机构并联部分的运动学逆解、轨迹规划方法、推杆输出控制进行了研究,提出了一种摆线函数和矩形函数相组合的康复轨迹,推导了其加速度、速度和位移的解析表达式。对比分析了该组合轨迹函数和传统摆线形式的轨迹函数对脚踝康复机构运动启停平稳性、最大速度、最大加速度以及刚性冲击的影响;最后,根据运动学逆解,计算了康复机构作跖屈/背屈运动时各推杆的输出量,并将其导入ADAMS进行了仿真实验,探讨了不同组合函数下各推杆的运动参数以及末端参考点的运动轨迹。研究结果表明:采用组合函数形式轨迹的新型混联式脚踝康复机器人能为患者提供一种启停平稳性较好,最大速度/加速度小、刚性冲击较小的康复运动。     

工业机器人倍四元数轨迹规划算法的研究

针对工业机器人在笛卡尔空间的轨迹规划曲线的平滑性与实时性,提出一种用于描述超球面旋转的倍四元数对机器人运动轨迹进行球面线性插补,并结合正弦波加速度曲线升降速控制算法对轨迹规划的速度进行控制,为机器人的轨迹规划提供了一种新的位姿规划的解决方案。在六关节搬运机器人控制系统平台上进行了仿真与试验,验证了该算法解决方案的有效性。