精密并联机器人运动轨迹规划的研究

对并联机器人末端轨迹的速度和位置规划算法进行了研究.基于并联机器人的运动学逆解模型和雅克比矩阵给出了各个杆位置和速度的算法.提出了采用梯形速度曲线的方法对并联机器人的末端轨迹速度进行规划.在笛卡尔空间内提出了直线和圆弧插补算法对并联机器人的末端轨迹的位置进行规划.以末端轨迹分别为直线和圆弧时进行了速度和位置规划并进行仿真分析.仿真分析结果表明:并联机器人的各个杆的位置和速度变化曲线与末端轨迹的位置和速度规划一致且光滑连续.该方法考虑了轨迹的位置和速度控制,简单实用,仿真结果为以后该机构的运动控制提供了依据.     

用于装箱生产线的机器人运动轨迹规划

在保证稳定性不变的情况下，对自动装箱生产线上并联机器人的作业效率进行优化；建立6个关键点，用于研究轨迹空间规划效率问题；基于Delta3并联机器人，提出以执行时间最优为目标的轨迹规划方法。通过粒子群算法进行优化，得到最优时间，并结合实验进行验证。实验结果表明：优化后一个运动周期需要的时间减少了0.104 s，曲线效率更高；随着时间的增加，冲击程度呈非线性减小；优化后的方法能够有效提高装箱效率。该方法可以用于其他机器人的轨迹规划研究，为其提供理论参考依据。     

一种并联机器人轨迹规划算法研究

针对并联机器人工作空间微小线段间拐角处产生的冲击与振动问题,提出一种基于笛卡尔空间与关节空间相结合的机器人联合空间轨迹规划方法。在笛卡尔空间中采用三次非均匀有理B样条曲线对机器人末端执行器复杂的加工轨迹进行插补。为解决笛卡尔空间微小线段间拐角处的切向不连续导致轨迹突变的问题,基于并联机器人逆运动学模型,将笛卡尔空间轨迹规划算法所得插补点映射到关节空间,采取五次均匀B样条曲线进行第二次轨迹插补,平滑并联机器人运动过程中加速度及加加速度突变曲线。并在动力学层面验证所提算法的有效性。仿真结果表明：联合空间轨迹规划策略能使机器人末端执行器较好地改善连续高阶曲率导数的轨迹平滑问题,提高末端跟踪精度。实验结果表明：末端跟踪误差值最大减少21.12%,力矩最大值减少11.65%。     

DELTA并联机器人极限负载对轨迹控制影响

为了完成DELTA并联机器人的工作效率最大化、运动稳定性尽可能提高、运动精度和控制精度更加精准等要求,文章针对此要求进行了DELA并联机器人在动平台末端处于极限负载工况的研究。该实验采用编程软件vs2013作为运动控制平台,采用绝对式编码器采集机器人末端位移数据,通过机器人末端轨迹跟踪曲线,得出机器人末端极限负载对DELAT机器人的运动控制精度和轨迹规划产生较大影响的结论。最后文中做出机器人末端极限负载相应的预测趋势图,并做相关实验验证预测趋势图的正确性。     

并联机器人智能输入写字功能的设计

出于教学和实验的目的,利用Lab VIEW编程软件为两自由度并联机器人开发了一套平面写字功能。所选用的并联机器人为平面五杆机构,两个电机轴轴心相互重合,固定杆长度为零,利用平面几何知识,并联机器人的正逆解可很容易算得。机器人所写文字通过人工手动输入,经过选择性线性插值、去点处理、坐标系转换,将图片坐标系下的坐标点转化为机械手坐标系下的坐标点。为保证机器人在写字过程中的平滑性,采用了连续三次样条快速迭代的算法规划机器人的加速度轨迹曲线。     

基于运动学的机器人轨迹规划研究

针对6自由度关节机器人轨迹规划问题,建立机器人的运动学方程,采用虚拟样机仿真的方法计算机器人各关节角速度和角加速度随时间变化的数据,同时采用拟合算法对数据进行轨迹化处理。建立了关节机器人实验平台,将关节空间轨迹规划参数运用到机器人上,使用激光跟踪仪测量机器人末端轨迹数据,通过机器人末端位置稳定时间和位置超调量来评估轨迹规划的有效性,实验结果表明:该方法所得轨迹平滑可控,可实现机器人按规划运行要求。     

一种基于指数三阶的机器人关节空间轨迹规划方法

指数加减速算法的加速度不连续,在用该方法进行机器人的轨迹规划时会使机器人在运动过程中产生振动和冲击。为了使机器人平稳运动,借鉴指数加减速算法的速度曲线,提出了一种基于指数三阶的机器人轨迹规划方法。利用PUMA560机器人进行仿真验证,结果表明该方法是可行的。     

UR10机器人的运动学分析与轨迹规划

为了让机器人在作业过程中运动轨迹具有连续、平滑的特性,对6自由度机械臂进行了运动学分析和轨迹规划。以6自由度的UR10机器人为研究对象,以刚体运动的齐次变换理论为基础,应用改进的D-H法对UR10机器人进行了运动学建模,基于几何与代数法对机器人进行了正、逆运动学分析,得到笛卡尔空间中末端执行器的位姿与关节空间中机器人关节角度之间的映射关系,并通过实例验证了公式推导的准确性。最后,基于MATLAB机器人工具箱,应用梯形的速度混合曲线对UR10机器人进行轨迹规划的仿真实验。试验结果表明:基于梯形的速度混合曲线得到的轨迹规划,实现了机器人的运动轨迹的连续和平滑。     

高精度可重构工业机器人的轨迹规划方法

为解决高精度制造业中机器人适应性差,无法重复利用的问题,将可重构工业机器人应用到制造业中。针对不同构型的机器人,提出了一种确定可重构6自由度机器人运动学参数的方法。定义单个模块坐标系和模块间坐标系的转换关系,并将与机器人构型变化相关的信息存储在专用库中,通过可重构的正向运动模块动态生成末端执行器在笛卡儿空间中的位置和方位;提出采用5-3-5样条曲线的机器人轨迹规划方法;建立单样条曲线和多样条曲线轨迹规划方程,求解不同参数下的最佳运动轨迹,保证了所生成的轨迹在位置、速度上是连续可微的,并且在开始和结束时具有0阶连续的加加速度轮廓;通过MATLAB进行轨迹跟踪仿真,与其他轨迹跟踪误差控制方法进行对比,仿真结果证明:所提出的轨迹规划方法具有良好的控制精度,并可使机器人无振动地平稳运行。     

基于3D打印技术的并联机器人机构的动力学研究

针对3D打印快速成型技术的性能需求,提出了一种基于3-PUU型三自由度3D打印并联机器人。对其中的3-PUU并联机构进行了运动学分析,求解出该并联机构的位置逆解方程;利用"S型曲线加减速"规划算法对该机构的运动轨迹进行了运动规划,建立了基于SimMechanics的3-PUU并联机构动力学模型;通过PID控制器对其进行了动力学仿真,得到了在规划轨迹下该并联机构中各个支链的位移、速度、加速度以及支链驱动力曲线。分析表明:该并联机构具有很好的运动以及动力学性能,可以作为3D打印技术中对汽车、飞机、医疗器械零部件的打印。     

基于粒子群优化算法的机器人最优轨迹规划

机器人轨迹规划是机器人研究中的一个重点方向，直接关系到机器人的工作效率。为了使机器人运动过程中角速度和角加速度连续，采用三次样条插值函数对运动轨迹进行规划。由于角速度过快和角加速度过大会导致机器人系统产生震动和冲击现象，因此利用粒子群优化算法对角速度以及角加速度约束下的机器人运动时间进行优化，使得机器人在平稳运行的同时保持运行时间最优。最后运用MATLAB机器人工具箱进行仿真实验，实验结果证明了该方法在机器人轨迹规划中的可行性。     

基于MATLAB的双机器人系统建模与仿真

提出一种基于MATLAB编程来实现双机器人系统仿真模型的建立方法。首先,根据D-H参数对双机器人系统中的四、六自由度机器人分别建立连杆坐标系,确定各连杆之间的坐标变换关系。然后,确定双机器人系统的坐标关系,方便在双机器人系统工作时,计算二者末端执行器之间的变换矩阵。最后,通过MATLAB编程建立双机器人系统模型,并按照协调操作步骤要求对系统机器人进行轨迹规划。通过对轨迹规划结果的分析表明:仿真建模方法可以反映实际机器人系统的位姿和轨迹。     

模糊PID控制的桁架机器人轨迹规划研究

针对仓库用大型桁架机器人轨迹规划研究现状,将传统的五次多项式进行优化,设计并规划了一条以电机最大速度和加速度为约束的五次多项式轨迹,得出数学模型。为满足桁架机器人取物这一非线性系统的控制精度要求,设计一种以参数自适应模糊PID的控制方法,对规划好的轨迹作轨迹跟随实验。结果表明:该控制方法能够获得较好的路径跟随结果,可有效提高桁架机器人的运动精度,符合实际使用要求,对同类工程研究具有一定的参考价值。     

6自由度工业机器人运动轨迹优化方法研究

针对工业机器人利用5次多项式规划出的轨迹连续但不光滑,导致其工作中产生机械冲击和振动的问题,提出一种5次多项式融合均匀5次B样条的轨迹规划方法。以埃夫特ER3A-C60型工业机器人为研究对象,基于标准D-H参数法建立其数学模型,利用Matlab Robotics Toolbox进行正逆运动学求解并验证了建立模型的正确性。在避开障碍物的前提下,分别在5次多项式的基础上融合均匀3次B样条和均匀5次B样条对机器人轨迹进行规划仿真,得出5次多项式融合均匀5次B样条规划后得到的关节角度、角速度、角加速度关于时间的变化曲线更为光滑,最终融合均匀5次B样条进行轨迹规划,并绘制出末端轨迹图,有效减少了各关节在工作中产生的机械冲击和振动,保证了运行的平稳性。     

Adaptive human-robot collaboration for robotic grinding of complex workpieces

This paper presents an adaptive intelligent human-robot collaborative approach to facilitate trajectory planning for robotic belt grinding of complex parts. The approach bridges the experience of skilled operators through an immersive virtual reality based interface that allows operators to demonstrate a favourable grinding trajectory via perceiving the grinding forces and observing the simulated grinding effects, and adaptively adjust key grinding parameters based on their experience. This approach combines the advantages of human intelligence and skills with the movement accuracy of robots to enhance the trajectory planning efficiency and ground surface quality.     

A contribution to collision free trajectory planning for 6r robots in varying environments

In flexible und complex handling systems trajectory planning becomes increasingly demanding. As an example, the geometry of the work pieces tends to vary more than it used to. Therefore, the planned trajectory of the handling robot has to either be adjusted for each piece individually or the trajectory has to allow general geometry. This leads to performance loss for smaller work pieces since they are less sensitive to obstacles and can therefore be moved on shorter (faster) trajectories. In both cases, time and costs could be reduced. Another characteristic of handling systems is that several handling robots share the same workspace. Again the positions of these obstacles are only known at runtime. This places great demands on the planning tools. In this paper, it is shown that both problems can be treated with a hybrid method called curve flow method. This method combines a gradient flow which comes from a variational principle and a potential field method. The variational principle makes the planned trajectories short, the potential field prevents collision.     

基于非均匀B样条曲线的机器人轨迹过渡算法北大核心

针对6自由度工业机器人末端轨迹不光顺、衔接速度慢、运动不平稳的问题,提出了一种基于非均匀B样条曲线的过渡模型和对应规划算法。使用5次非均匀B样条曲线,构建了G^(3)连续的空间轨迹过渡模型;根据轨迹过渡的拐角速度约束以及轨迹长度的相互制约关系,提出了自适应的速度前瞻算法;采用四阶龙格库塔-割线法,实现了样条曲线的插补;最后,利用安川HP20D机器人和Leica激光跟踪仪AT960进行实验,测量机器人末端TCP速度和加速度信息。实验结果表明,该过渡算法提升了多段连续轨迹的衔接速度,减小了速度波动,避免加速度突变,实现了机器人的平稳运动。     

三平移并联机器人机构的智能模糊控制研究

目前，有关并联机器人的研究多限于机构学、运动学和动力学方而的研究本文针对一种三平移并联机器人机构，在根据动平台运动要求，基于运动学分析实时求得各支路主动副期望角位移，建立了控制系统模型。设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的模糊控制器，仿真实现了对各支路主动副期望运动轨迹的跟踪。仿真研究结果表明，该控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪，同时可削弱或避免常规模糊控制中的振荡现象和稳态误差。系统对参数摄动和外界于扰具有较强的鲁棒性。其研究为进一步实现该并联机器人机构的高精度实时控制奠定了基础。