机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机器人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计、研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

机器人图形仿真系统研制

在ＡＰＯＬＬＯＣＡＤ工作站上研制了机器人图形仿真系统。用实体模型对机器人进行了几何造型，在关节空间和直角坐标空间对机器人进行了轨迹规划和实体图形仿真，能逼真地再现机人运动的全过程和其运动特性。该实体图形仿真系统对设计，研制新的机器人和机器人性能研究是一个有力的工具。     

电液驱动六足机器人三维空间力学分析

建立了六足机器人的腿部机构三维空间模型,对其关节液压缸设计优化问题进行了讨论。接着进一步建立了腿部机构力学模型,通过对静力学分析得到了机器人稳定状态时各关节的输出力矩特性,同时采用拉格朗日方法对机器人单腿机构进行了动力学分析,得到了单腿结构在运动过程中各关节的输出力矩特性。最后根据动力学分析结果用ADAMS软件对单腿机构进行了足端轨迹和腿部位姿仿真,仿真结果验证了腿部结构的运动平稳性,为后续研究工作提供了理论支撑。     

PUMA560机器人运动仿真研究

本文介绍了一个基于微机的交互式机器人的运动轨迹规划仿真系统，该系统能对ＰＵＭＡ５６０机器人进行运动学及迹规划的仿真分析，并能显示该机器人各关节的运动特性曲线，本文介绍了所采用的数学模型，该仿真系统的结构，并给出了计算程序框图。     

一种机器人轨迹规划的新方法

为了使机器人具有良好的运动特性,本文从机器人轨迹规划出发,采用了Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线生成机器人各关节运动轨迹;该方法利用Ｃｌｏｔｈｏｉｄ 曲线的Ｃ２ 连续性,优化机器人各关节的运动性能,最终改善了机器人的运动特性。     

一种结合动力学分析的机器人离线编程技术研究

在ADAMS平台上对HP6机器人进行虚拟环境下按给定轨迹曲线的运动仿真,从获取的各关节转角和力矩数据中分析找出其力矩超限点,在不改变机器人手部位姿和轨迹曲线的条件下,通过人工调整相应关节的转角,降低关节负载,修正由离线编程系统生成的同一任务机器人程序的相应代码,实现了使机器人在保持各关节力矩值处于安全水平下的轨迹规划和离线编程,并给出了应用实例。     

机器人动力学参数辨识方法的研究

在不解体情况下,采用ＣＡＤ方法计算各动力学参数值,基于多体系统动力学模型及ＰＵＭＡ机器人单关节运动试验结果修正相应动力学参数,并考虑各关节摩擦与阻尼特性。通过ＰＵＭＡ机器人各臂联动试验验证辨识参数的正确性。     

冗余度机器人具有最小关节力矩的关节轨迹规划

对冗余度机器人最小关节力矩的关节轨迹规划进行了研究，提出了一种具有变系数复合指标的关节轨迹规划方法。该方法利用关节力矩和关节加速度构成一总目标函数，并由变系数根据耐要自动地调整关节加速度项对总目标函数的影响程度，从而既降低了关节力矩的最大值又不使其平均值增加过多，提高了算法的全局稳定性。最后，本文还给出了一个平面３Ｒ机器人的仿真实例。     

考虑柔性关节的仿袋鼠跳跃机器人落地稳定性研究

对具有柔性关节的仿袋鼠跳跃机器人落地稳定性进行了研究。用拉格朗日方法建立了机构在着地阶段的动力学方程。结合实例,运用Matlab和Adams软件对机器人进行仿真分析,给出了机器人在着地阶段的各关节转角、关节驱动力矩、着地压力及ZMP随时间的变化规律。分析结果表明:膝关节,特别是踝关节引入柔性关节,不仅能显著地吸收落地能量而获得落地缓冲能力和降低关节输入力矩峰值而减小驱动元件的功率,而且能有效地提高跳跃机构的弹跳能力和落地稳定性。     

基于四足机器人的运动学分析与仿真

四足机器人具有灵活机动的特性和跨越地形障碍方面的巨大优势,被广泛应用在野外环境作业并发挥重要的作用。基于四足机器人的仿真涉及机器人设计、受力和运动以及控制方法等各方面,具有创新意义和实用价值。文中综合利用三维建模、基于Tort步态的模拟等方式对四足机器人进行了仿真研究。通过对仿真结果的分析,得到四足机器人对角小跑步态的位移、速度、加速度,关节角速度、角加速度、关节力矩,地面作用力等的变化规律。     

基于 sEMG 和肌肉骨骼模型的手指 多关节力矩耦合分析

手指内部力矩受表面肌电信号、肌力、手部姿态等因素影响而无法直接获取,为了实时且准确地获取手指各关节力矩以 及耦合力矩并应用于手部康复机器人的交互控制中,提出了一种基于表面肌电信号和肌肉骨骼模型的手指多关节力矩和耦合 力矩分析与实时获取方法。 首先设计了自适应手指关节角度采集系统,通过实验同步采集指浅屈肌与指伸肌的肌电信号以及 手指各关节的角度数据,建立手指多关节力矩模型,从而获取手指各关节力矩。 然后建立手指 D-H 模型,结合虚功原理获取手 指的耦合力矩。 最后,辨识了手指多关节力矩模型的参数,并通过 OpenSim 软件获取了仿真力矩。 计算力矩与仿真力矩的对比 结果显示:4 名被试 3 个关节力矩的均方根误差分别为 0. 156 7、0. 097 425、0. 084 95,证明了该方法能够实时并准确的获取手指 各关节力矩和耦合力矩,能够满足手部康复机器人交互控制准确性和实时性的需求。     

基于虚拟样机技术的4足机器人机构设计

为了研制适应各种路况、并能负荷更大负重的足式机器人,设计了一种以液压驱动的四足机器人机构,确定了机构设计和液压系统的关键参数,其中腿机构设计是关键部分。通过建立数学公式分析了机器人各关节运动所输出的力及力矩,并采用虚拟样机技术对液压驱动4足机器人进行建模和行走仿真,通过测量仿真机器人各关节力及力矩等数据,验证了机构设计参数选取的合理性及所选择的液压系统满足设计要求。     

轮式移动仿人机器人的动力学建模与分析

利用高效迭代牛顿-欧拉方法对一个21自由度的轮式移动仿人机器人进行了整体动力学建模,该模型虽然维数较高,但消除了分块建模中需要对模块之间相互作用力进行建模的难点问题,并且由于机器人双臂的对称结构,当合理规划双臂运动时,动力学模型将得到部分简化。本文还对某关节运动时在各个关节所产生的力或力矩进行了仿真分析。解析及仿真结果表明,合理规划上臂各关节的协调运动,将极大地削弱车体及腰部各关节所受的力或力矩扰动,为基于动力学的机器人运动控制以及稳定性分析提供理论依据。     

基于李群方法的6自由度机器人机构动力学分析

用李群李代数建立了六自由度机器人的机构动力学方程,描述了机器人的位姿及相应的速度和加速度。并对六自由度工业机器人进行了Matlab仿真与Adams验证,应用李群推法得到了关节驱动力矩与根据Adams分析所得的关节驱动力矩具有很好的一致性,误差为5%。说明了李群方法在机器人动力学分析中的适用性。     

基于ADAMS的一种混联机器人动力学仿真

混联机器人由串联SCARA和并联3-RSR机构构成。以混联机器人为研究对象,在SolidWorks中建立机器人的三维模型,再利用ADAMS创建机器人的虚拟样机,对机器人进行动力学仿真,得到各关节的力矩变化情况和峰值力矩,为机器人的电机、减速器和舵机的选型提供依据。     

冗余度柔性机器人动力规划研究

提出了机器人动力规划新策略－基于关节最优初始位形的多目标规划方法。在保证机器人实现预定运动轨迹的前提下，调节机器人的关节初始位形，尽可能地降低机器人的关节驱动力矩和末端的弹性变形的运动误差，通过一空间4R机器人的仿真实例验证了这一方法的有效性。     

蛇形机器人行波运动的研究

对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程。仿真结果表明：在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与蛇体重心距离的增加而减小。蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩。对称关节输入力矩幅值变化规律相同,但相差不同;运动初始弯角保持不变,关节输入力矩随着环境摩擦因数的增加而增加。环境摩擦因数保持不变,关节输入力矩随着初始弯角的增加而减小。     

RV12L-6R机器人轨迹规划及其应用研究

机器人的轨迹规划可以在关节空间中进行,也可以在直角坐标空间中进行。分析了这两种轨迹规划的特点,给出了基于关节空间的轨迹规划算法和基于直角坐标空间的轨迹规划算法。针对ＩＶＥＣＯ横梁的焊接,进行了机器人的轨迹规划研究,并进行了计算机仿真,该研究成果已应用于ＩＶＥＣＯ横梁焊接工作站系统。     

基于李群李代数的主被动关节机器人动力学及控制

采用李群李代数符号描述了含主被动关节机器人的动力学分析和控制问题。首先用李群李代数描述了机器人的反向动力学,然后将牛顿-欧拉方法和铰接体惯量方法结合起来,给出了含主被动关节的机器人动力学解决方法。利用动力学方法得到的结果,采用计算力矩控制方法进行仿真,并与PID控制方法的仿真结果进行比较,验证了计算力矩方法的较好的性能特征。     

考虑关节动力学优化的机器人复杂轨迹规划

考虑到关节型机器人工作时关节力矩变化对工作质量的影响,针对机器人复杂工作中各关节受力平稳性控制问题,本文提出改进直接配点法优化求解复杂轨迹上机器人关节动力学问题。在对机器人动力学模型进行分析的基础上,使用直接配点法将沿复杂轨迹运动的机器人动力学优化求解问题转化为非线性方程组的多目标优化求解问题,并采用序列二次规划算法求解;针对方程组中高度非凸函数极值求解过程中对初值敏感的问题,采用线性二次调节器为序列二次规划算法提供迭代初值。理论分析和数值仿真结果表明:提出的算法可保证机器人各关节在复杂轨迹上力矩、角度及角速度变化平缓,稳定工作质量,同时也能更合理地控制机器人工作时的能耗水平。