一种全方位护理移动机器人的结构设计与运动学分析

针对需要护理的环境背景及机器人的作业要求,提出了一种全方位护理移动机器人的设计方法,运用solidworks进行了各部分结构初期设计,并在ADAMS中对该虚拟样机进行了动力学仿真,完成了对选型的电机进行了验证;利用D-H方法建立了机器人上肢单臂运动学模型,得到了机器人的运动学正逆解;通过对上肢双臂建立两杆避碰模型,提出了两种相碰的检验条件,选出了最佳检测避碰方案,解决了约束条件下双臂的逆运动学问题;在Matlab环境下,利用蒙特卡罗法计算出工作空间,为确定机器人构形、参数和杆长的优化提供了依据;基于移动机器人在特定环境中的运行稳定性、应用范围、承载能力等特点,对机器人下肢移动方式进行了优化选择,采用全方位移动的完整约束Mecanum轮结构并建立下肢运动学模型,通过对其逆运动学速度雅可比矩阵秩的计算,结合具体结构的分析,优选出四轮全方位运动系统的最佳结构布局形式,提高了机器人运动过程中的稳定性.     

七自由度模块化机械臂运动学及工作空间分析

根据标准D-H参数法,建立七自由度单臂运动学模型,求得运动学正解,采用几何法求逆解运动方程,利用MATLAB Robotics Toolbox工具箱搭建仿真平台验算其正确性,建立各模块坐标系,导入MATLAB中生成七自由度工作空间离散图.采用蒙特卡洛法对七自由度模块化机械臂进行工作空间分析,为后续动力学研究、双臂协调控...     

六自由度模块化机械臂的逆运动学分析

针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划.     

3R-3P型双臂机器人缠绕系统的动力学研究

以拉格朗日方程为基本理论,Pual R.P.推导简化的单臂机器人动力学方程为基本公式,视纱带张力为3R臂与3P臂分别所受的外力,建立了该双臂机器人的动力学模型及力协调约束方程,并进行了逆运动学问题的求解.     

6自由度装校机器人逆解的确定

为了实现对自主研发的6自由度装校机器人的精确控制,提出了一种机器人的逆解确定方法。通过D-H(Denavit-hartenberg matrix)法建立机器人各连杆的参考坐标系获得D-H参数,推导出机器人的运动学正解并采用解析法求得运动学逆解。基于作业时间最优的思想,采用在X-Y平面末端定域方法从多组逆解中确定出一组运动学逆解。运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现机器人的轨迹规划及实时控制等提供了理论基础。     

具有关节限位的7R仿人机械臂逆运动学优化

针对7R仿人机械臂运动优化问题,建立了基于臂角参数的逆运动学封闭解,并采用解析法确定了关节限位约束下臂角参数的有效范围。此外,定义了一种新的关节位置评价函数,将避关节限位的优化指标转化为虚拟转矩。在此基础上,提出一种自寻优方法,用于解决机械臂避关节限位的运动优化问题。仿真结果表明:本文方法能准确地确定臂角的有效范围,同时能快速有效地完成机械臂运动学优化任务。     

一种机械臂运动学研究及3D 仿真平台构建

针对川崎机械臂FS03 N的构型特点,提出了一种逆运动学的求解方法。采用DH法建立了机械臂的连杆坐标系,得到正运动学方程,通过变量分离将机械臂姿态采用欧拉角表示,得到了机械臂位姿的一组广义坐标。通过对FS03N的构型分析,采用几何法与反变换法相结合的方法,以解的组合关系为基础,得到了机械臂的8组封闭解。建立了基于Matlab的机械臂算法验证与3D仿真运动平台,验证了逆运动学解算的正确性,为机械臂的轨迹与路径规划提供了前提条件。     

模块化机器人双臂协调操作的实验研究

提出了利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息来进行双臂机器人协调操作的方法。通过对双臂协调操作的运动约束进行分析,确定双臂协调运动的约束条件,同时将三维测量系统获得的空间三维坐标信息反馈到控制计算机,调整机器人末端的位置和姿态,以装配螺栓为例从运动学角度完成协调操作的实验。实验证明,利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息对双臂机器人进行协调操作是有效的。     

具有连杆耦合机构的灵巧手指逆运动学

针对机器人灵巧手指末端的两个关节采用平面四连杆机构进行运动耦合时,直接求解手指的逆运动学非常困难,提出一种基于近似解的查表插值逆运动学算法:以末端两关节角度相等时的手指逆运动学封闭解作为近似解,采用查表和线性插值对近似解进行修正,从而得到手指逆运动学的精确解.该算法的计算量略大于近似算法,且具有很高的精度.     

三自由度转载机械臂运动学建模及逆运动学求解

针对三自由度转载机械臂各关节的运动特点建立连杆坐标系。采用D-H方法建立了以关节为变量的机械臂运动学模型。采用齐次变换矩阵推导出系统的正运动学方程;采用反变换法求取运动学的逆解。通过运用Matlab软件中Robotics Toolbox进行仿真实验,验证了三自由度机械臂运动学模型及逆解计算的正确性。     

双机器人协调系统的碰撞检测问题研究

针对双机器人系统松协调状态下的运动,研究了其在公共空间中的碰撞检测问题．在已知两机器人运动路径的前提下,利用简单几何模型对机器人进行建模,通过求解模型间的Euclidean长度来表示任意时刻两机器人间的距离,并利用Lagrangc：乘子和Kuhn-Tucker条件优化求解最短距离来实现对碰撞的检测,通过引入位置参数,可以将三维的碰撞空间转化为二维的碰撞区域,并在双MOTOMAN UP6机器人系统中对该问题进行了仿真试验,为进一步开展双机器人系统无碰撞轨迹规划问题的研究打下基础。     

三分支机器人最小范数逆解算法

基于线性方程组及条件极值理论,针对三分支机器人逆运动学问题,提出了一种改进的最小范数逆解算法,避免了传统最小范数逆解中雅可比矩阵广义逆的复杂计算.针对操作分支关节数不小于任务空间维数的情况,进一步利用施密特正交化过程进行简化,提高了运算的实时性.搬运物体的仿真实例结果验证了所提算法的有效性.     

柔性机械臂的逆动力学

目前对柔性机械臂逆动力学的讨论还处于初级阶段，许多理论和方法还不够成熟。本就几种求解柔性机械臂的逆动力学方法进行了讨论，并分析了各自的特点。同时对单柔性机械臂提出了一种较为简便的求解逆动力学方法，其特点在于它的主程简单，计算量少，并且是精确的。     

三级跳远中臂摆技术的相关分析

为了改善三级跳远中运动员的摆臂效果,提高比赛成绩,特将湖南工业大学高水平运动员16人(男女各8人)分成2组,即实验组和对照组,实验组进行单臂摆臂训练,对照组进行双臂摆臂训练,训练周期为l 8周.结果表明:训练后实验组运动成绩明显优于对照组,并从生物力学等角度进行分析,得出了单臂摆比双臂摆更先进,单臂摆更能代表当前三级跳远运动发展趋势的结论.     

基于任务优先级的仿人机械臂拟人运动规划

针对液体搬运是日常生活中最常见的动作之一,人臂可非常轻松地完成这一动作,但是对于仿人机械臂而言,如何使其如人臂般灵活地完成这一动作,却并不容易,以仿人机械臂运送水杯作为研究对象,对其进行任务描述.针对完成任务过程中需要同时考虑多个约束的情况,提出采用任务优先级或梯度投影法对其进行处理,并对这2种求解方法进行了比较.同时,对仿人机械臂的拟人化运动控制问题进行了研究,提出利用人臂臂姿指标来对仿人机械臂进行运动规划.最后在Inventor中建立虚拟仿真,并与人臂运动实验结果进行对比,从而验证该方法的可行性以及自主拟人运动的有效性.     

Coordinated motion planning algorithm for multi arm free flying space robot system

０　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ,ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｓｐａｉｄｔｏｓｐａｃｅｒｏｂｏｔ（ＳＲ）ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙｃａｎｔａｋｅｔｈｅｐｌａｃｅｏｆａｓｔｒｏｎａｕｔｓｏｒｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｒｗｏｒｋｌｏａｄｏｎｓｐａｃｅ...     

面向在轨测量任务的伴飞机器人三维仿真系统

为了避免空间伴飞机器人末端探测器与自身载体或者与待测航天器之间发生碰撞,在实际进行在轨测量之前,需要对其末端探测器轨迹规划方法进行充分的三维图形仿真.针对现有空间机器人地面仿真系统不能可视化的问题,设计了一种基于虚拟现实技术的三维仿真系统.首先,建立了基于Open Inventor的空间机器人三维实体几何模型,并构建反应空间机器人逻辑位置的三维仿真场景.然后,基于数据传输技术和构建的三维仿真场景建立了空间机器人可视化三维仿真系统.最后,建立空间机器人运动学模型并对空间机器人末端执行器跟踪的圆弧轨迹进行规划.仿真结果表明,利用该系统可直观得到空间机器人的运动过程以及空间机器人载体的运动特性,有利于空间机器人的轨迹规划和控制算法的仿真研究,可避免因不当轨迹规划而造成空间机器人发生碰撞.     

仿射干涉判别法及其几何意义

研究并扩展了在机器人避障问题中以两物体间相对位移的仿射变换作为干涉校核手段的方法，从实际应用的角度出发，进一步把它扩展到空间杆件和物体之间的干涉判别上来，使得这套干涉判别法更趋完善。     

CRT工业机器人控制代码的碰撞检测

以降低碰撞检测的复杂程度为指导原则,从CRT工业机器人的运动特点出发,提出了基于最大运动空间分层索引模型的碰撞检测方法。结果表明,该方法将CRT工业机器人运动过程中的三维碰撞问题有效地简化为判断平面上一点与一封闭轮廓曲线之间位置关系的二维问题,具有算法简单、检测速度快和检测碰撞点准确等特点。通过实际开发系统实例的运行,证明了方法是正确和有效的。     

CRT工业机器人控制代码的碰撞检测

以降低碰撞检测的复杂程度为指导原则,从CRT工业机器人的运动特点出发,提出了基于最大运动空间分层索引模型的碰撞检测方法。结果表明,该方法将CRT工业机器人运动过程中的三维碰撞问题有效地简化为判断平面上一点与一封闭轮廓曲线之间位置关系的二维问题,具有算法简单、检测速度快和检测碰撞点准确等特点。通过实际开发系统实例的运行,证明了方法是正确和有效的。