一种2自由度高速并联机械手的轨迹规划方法

以一种平面2自由度高速并联机械手为研究对象,研究其高速搬运作业的操作空间和关节空间轨迹规划策略.通过关键路径点设置,定义针对点到点的典型搬运作业轨迹.针对操作空间,以运动学逆解模型为基础,利用3-4-5次多项式运动规律,建立关节空间运动特征(角度、速度和加速度)关于操作空间运动特征的函数映射.针对关节空间,以运动学正解模型为基础,利用5次非均匀B样条运动规律,建立操作空间运动特征关于关节空间运动特征的函数映射.给定相同的关键路径点和运动时间,以一组参数为例,对比分析在两种不同轨迹规划方法下末端参考点的运动特征,并进行对比试验.结果表明:基于5次非均匀B样条运动规律的关节空间轨迹规划在降低系统功耗和抑制机构残余振动方面具有显著优势.     

工业机器人冲击最优的轨迹规划算法

轨迹规划是工业机器人控制的一个重要组成部分,它对机器人性能的提高有着关键作用,为了解决目前笛卡尔空间轨迹规划加速度不连续,导致机器人运行过程中冲击过大而产生振动、机械磨损、使用寿命缩短等问题,研究冲击最优的轨迹规划算法。用S形速度曲线代替梯形速度曲线,对B样条进行插补,插补后得到笛卡尔空间的位置、速度、加速度参数,反推到关节空间进行仿真验证,仿真结果表明,利用S形速度曲线插补时各关节加速度连续,冲击有了明显减小。     

喷浆机械手时间最优与脉动最优轨迹规划

为提高喷浆机械手的作业效率,减小机械手的振动,基于三次样条函数插值法,提出一种用于机械手的最优轨迹规划方法,对喷浆机械手轨迹进行规划.采用加权系数法定义目标函数,同时考虑关节速度、加速度、脉动以及动作时间等约束条件,使机械手运动过程中的动作时间和脉动在某种程度上达到综合最优.采用序列二次规划算法求解最优运动的时间,规划出满足要求的最优轨迹.研究结果表明:采用此方法对喷浆机械手进行轨迹规划是合理的和有效的;该方法可以解决时间最优轨迹脉动较大和脉动最优轨迹动作时间过长的问题,为非线性约束条件下机械手时间与脉动综合最优轨迹规划问题提供了一种解决方案.     

机器人关节内插轨迹4－3－4分段法的分析与计算

机器人的运动，必须沿着贯穿空间一组点的曲线，从初始位置达到最终位置。若使机器人的运动符合上述要求，必须对其运动轨迹有一个合理的规划。本文将就在关节变量空间进行的关节内插轨迹４－３－４分段法进行分析与计算。使用这种方法，可以快速计算出机器人关节在任意轨迹段的位置、速度和加速度，描述机器人手部在规定路径上的运动     

工业机器人奇异位形的分析及雅可比矩阵推导

机械手运动过程中的奇异位形是很重要的,而奇异位形对于研究机械手的动力学问题也是十分重要的。雅可比矩阵正是研究这种微分关系的数学方法,它反映了操作空间速度与关节空间速度之间的线性映射关系。本文推导了六自由度关节机器人的雅可比矩阵,对关节型机器人的动力学及轨迹规划进一步研究提供了理论支持。     

Diamond高速并联机械手

为了突破Delta机构的知识产权,为我国相关行业提供具有国际竞争力的核心装备,天津大学在国内率先开展了高速抓放操作用高速并联机器人的创新设计与关键技术研究,实现了1项Diamond机构原始发明创新和2项延续发明创新,即电池分选装备和软袋装箱设备,项目取得了显著效益且应用前景广泛。     

Stewart平台机构的减振控制插补策略

为满足大射电望远镜FAST(five-hundred-meteraperturesphericaltelescope)馈源指向跟踪系统的减振控制要求,在通用Stewart平台机构上,利用速度差分预测控制算法获得了控制轨迹;研究了操作空间和关节空间的插补实现,推导了具体公式;根据关节空间插补计算简单以及易于控制动态特性的特点,提出了减振控制中在关节空间插补的策略;进一步结合运动学正逆解,给出了关节空间插补精度的分析流程。仿真计算及实验结果表明,关节空间插补能够满足FAST的控制要求。     

MATLAB在异形曲面加工中的应用

设计某双臂机器人结构用于异形曲面加工 .为确定该机器人各关节的驱动电机型号 ,以加工椭球为例进行动力学分析 ,用MATLAB语言编程 ,用逐点比较法求出两机械手各关节处应施加的最大驱动力 (力矩 ) .该方法解决了机械手在整个曲面空间中实施连续加工时的力矩计算问题 ,提高了计算速度和准确性 .     

不规则小工件自动抛光研究

提出了一种不规则小工件产品表面抛光自动化新方案,实现了一次装夹工件多工位抛光．以门把手为例,利用直角坐标空间插值方法进行抛光机械手的轨迹规划,并计算出预期的运动轨迹,仿真实验证实门把手的自动化抛光过程符合要求．     

细胞注射显微系统的空间精确定位方法

利用改进的激光三角测量法获得图像采集时丢失的高度信息，其相对误差小于0．4%，将该信息集成到伺服控制方程中就可以利用视觉信息来控制机械手在空间做三维运动．在图像空间控制机械手运动时，利用光学流方法获得每个采样周期后注射针在图像空间的位置，就可以消除系统存在的误差，使注射针沿预定的轨迹运动，完成细胞的注射．实验结果表明，利用该方法可以将轨迹误差从（11，10）像素，减小为（0，2）像素，从而方便地控制机械手在三维空间做精确定位和运动．     

串联机器人运动学建模与轨迹规划研究

以IRS3003机器人为研究对象对六自由度串联机器人的运动学建模及轨迹规划方法进行研究,采用D H建模方法,结合Matlab Robotics机器人工具箱建立IRS3003机器人运动模型,对机器人操作空间进行运动学分析.采用五次多项式插值方法,基于PPO路径规划码垛轨迹,分别实现机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划与...     

Multi-objective Optimal Trajectory and Placement of a Robot for Cotton Yarns Handling

This study deals with a robot manipulator for yarn bobbin handling in the cotton yarns lattice distortion modification system.The aim is to achieve an operation of yarn bobbin handling with minimal execution time,energy consumption and jerk in motion together.The placement of the robot,in relation to the yarn bobbin stations,is also optimized in conjunction of trajectory optimization.Three possible techniques for building the handling traj'ectory were considered:the quaternion spherical linear interpolation in Cartesian space,the quintic polynomial spline and quintic B-spline in joint space.The genetic algorithm(GA) was used to optimize the trajectories of the robot,with a penalty function to handle nonlinear constraints associated in the robot motion.Two simulations of the optimal trajectory in joint space and the placement of robot were carried out and the results obtained were presented and discussed.It is concluded that the quintic polynomial spline constructs a better trajectory in joint space and the proper placement of robot makes better performance.     

基于solidworks和VC 的抛光机器手运动仿真研究

设计了一种自由曲面抛光的关节型机器手,对其进行了运动学建模.利用几何法简化求逆解过程,并给出了显式的解析解.在Visual studio 2003中应用VC++和MFC编程,计算出空间轨迹的各关节角度.在Adams 2010中完成了机器手的三维实体建模,并运用样条插值的轨迹算法,完成了机器手实现三维空间轨迹的运动学仿真过程,验证了几何法求解和轨迹规划的正确性,以及方案的可行性.     

高压输电线路带电检修机器人作业臂运动优化

针对完全依靠人工带电拧紧高压输电线路引流板螺栓作业效率低、劳动强度大、高空和高电压危险的问题,研制了一种双臂和双机械手的引流板螺栓拧紧带电检修机器人。通过各关节的轨迹规划双作业臂及其末端由初始位姿运动到螺栓螺母对准状态是机器人顺利完成检修作业的关键。针对现有多项式插值关节轨迹规划依赖于轨迹端点时刻,导致该方法实用性差及关节轨迹运动过程中忽略驱动机构对关节状态制约的问题,提出基于Min-Max时间标准化的改进多项式插值关节轨迹规划方法。基于该方法,以关节运动时间为优化对象,提出满足关节轨迹运动全程约束条件的关节运动时间区间范围的求取方法。通过仿真实验验证了改进算法关节轨迹仅与轨迹端点状态及运动时间有关,而与端点时刻无关,进一步淡化轨迹端点时刻对关节轨迹的影响,提高算法的实用性。通过选取最优关节轨迹运动时间,满足了关节状态全程状态约束要求,从而避免超调的发生,优化了各关节运动轨迹,提高了关节运动的效率。最后通过现场试验进一步验证改进算法的工程实用性。     

基于改进遗传算法的工业机器人能耗最优轨迹规划

为了降低工业机器人在工作过程中的能耗,提出了一种能耗最优的轨迹规划方法。将机器人的轨迹视为由空间中一系列的型值点构成,每相邻的型值点间由一段五次B样条曲线连接,得出机器人的轨迹函数。以动能作为目标能耗函数,同时考虑各个关节的运动学和动力学约束。对遗传算法进行改进,用于优化目标能耗函数,此改进遗传算法提高了算法的运算效率、局部搜索能力和实时性。对优化结果进行仿真,得出各个关节的运动学参数变化曲线,分析各个关节的曲线图知其均满足运动学和动力学约束条件,验证了此优化轨迹的合理性。     

棉花异性纤维分拣机器人总体结构的优化设计

针对棉花分拣的具体情况,依据机器人的机构选型原则,对棉花分拣机器人进行了机构选型设计,提出了一种具有整体升降和小臂伸缩功能的五自由度串联关节型棉花分拣机械手.基于棉花的分布空间,利用几何法对机械手末端轨迹进行模拟,得出机械手工作空间主剖面的面积组成,由此确定了机器人机构参数的取值范围,并建立优化模型,得到了机器人机构参数的优化解.     

机器人关节空间的轨迹规划及仿真

为了保证搬运机器人在整个作业过程中运行平稳、连续,在关节变量空间直接进行轨迹规划,通过示教的方法,确定路径所经过的几个中间点。对于没有给定的区间,则利用5次多项式进行轨迹插补,可方便、实时地得到机器人末端执行器的目标轨迹。应用该方法对搬运机器人关节空间轨迹规划进行仿真,得到的机器人工作过程中4个关节的位移、速度、加速度的仿真直线平滑、连续。实际运行也证明搬运机器人的关节运动的轨迹控制达到了预期的目的。     

基于ROS的工业机器人运动规划仿真及试验

针对工业机器人模型构建复杂、轨迹规划算法实现困难、功能单一等问题,采用开源机器人操作系统搭建机器人控制系统,并对机器人的运动规划进行仿真和试验验证.首先利用SolidWorks软件创建机器人的统一机器人描述格式模型,并对其进行Moveit!功能包的配置;然后进行机器人空间直线和空间圆弧的轨迹规划,依据ROS的开放式运动...     

基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划

为提高绳驱动连续体机器人运动的平滑性和稳定性,在关节空间和笛卡尔空间研究了基于样条函数和粒子群算法的轨迹规划问题。首先,采用双参数局部指数积公式建立连续体机器人的运动学模型;其次,根据牛顿-拉夫森迭代方法进行逆运动学求解;最后,基于自适应惯性权重的粒子群时间最优化算法结合五次B样条函数,分别实现了连续体机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划。仿真结果表明：在相同的条件下,两种方法均可得到连续体机器人末端的连续轨迹,速度均小于10 mm/s,加速度均小于20 mm/s²;基于关节空间规划出的关节位移、速度、加速度曲线更为平滑,关节空间规划用时9.219 3 s,笛卡尔空间规划用时10.604 6 s。基于粒子群优化算法的绳驱动连续体机器人轨迹规划研究,提高了连续体机器人的运动性能,可为绳驱动连续体机器人的位姿规划提供参考。     

基于多项式拟合插值函数的码垛机器人轨迹规划

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于关节空间提出一种新型多项式拟合插值的运动轨迹规划方法。该方法不仅能够保证其速度、加速度甚至冲击有界且连续,还可得到不同限制条件下机器人最短执行时间;同时根据码垛机器人的特殊结构和特定运动模式,基于机器人末端运行路径实现了对关节运动过程的进一步合并优化,使得编程控制简单化。基于MATLAB软件对拟合曲线实现了仿真,分析对比了对称型及非对称型拟合曲线各自的性能。最后,在TRIO Motion Perfect软件环境下实现了码垛机器人实验运动控制。结果表明,该运动轨迹规划方法准确可行且工作效率高。