双臂协作机器人动态精度设计及工作空间分析

针对双臂协作机器人在票据自动报销处理过程中,票据高速移动、翻转、高精度动态对位及机械臂完备工作空间设计等问题进行详细分析。通过D-H约定建立机械臂空间坐标系,求解相应正逆运动学方程,并根据正运动学方程求出机械臂末端工作空间云图,运用蒙特卡洛法遍历双臂相对距离取值范围,求取工作空间最大交会情况下双臂相对距离。对末端执行器不同对接位置进行仿真研究,分析末端执行器平均加速度波动情况,获得动态精度最优情况下的位置参数,为双臂机器人动态精度设计及精准控制奠定基础。     

基于遗传算法3-RCR并联机器人的结构参数优化设计

确定机器人机构结构参数是并联机构优化设计的难题,因为并联机器人的机构结构参数优化属于多维,多目标和多约束条件优化问题。基于3-RCR并联机构的工作空间体积,分析了机构结构参数对工作空间体积的影响。运用坐标变换法对机构的位置反解进行求解;利用极坐标边界搜索法通过具体算例确定了机构的工作空间及其边界,以工作空间为目标利用遗传算法对机构进行了结构参数优化,获得了性能优良的结构参数,运用MATLAB软件编程得到了该并联机构的工作空间图谱。为该类并联机构的进一步研究和推广应用奠定了基础。     

双臂机器人工作空间的分析与仿真

以双臂机器人为研究对象,进行工作空间分析。首先,使用D-H法对双臂机器人建立连杆坐标系并求解正运动学方程;然后,基于蒙特卡罗法求解了三维工作空间,沿Z轴方向分层;其次,按角度划分法和极值理论提取了工作空间边界点;最后,采用最小二乘法对边界点进行了曲线拟合。结果表明,使用MATLAB仿真,工作空间边界点提取效果较好,拟合曲线误差较小,双臂协作空间较大,为进一步的动力学分析、轨迹规划和运动控制提供了参考。     

基于粒子群算法的双臂机器人运动轨迹优化研究

当前,双臂机器人末端执行器运动轨迹协调能力较差,导致执行器输出误差较大,不能很好地满足高精度场合的需要。对此,创建了双臂机器人简图模型,推导出机器人动力学方程式,采用运动学方程结合粒子群算法进行双臂机器人协调轨迹优化,引用B样条曲线对关节轨迹进行参数化设计。在满足特定目标和约束条件的情况下,采用自适应惯性权重约束粒子群算法求解关节轨迹的最优解,通过Matlab软件分析机器人末端执行器输出误差大小。结果显示:随着末端执行器角速度的增大,优化前的末端执行器输出最大误差就会增大,但是,优化后的末端执行器输出最大误差保持不变。采用粒子群算法优化双臂机器人协调轨迹,能够克服机器人动力学奇异性问题,提高机器人末端执行器运动精度,更好地执行高精度场合任务。     

双臂机器人的协作工作空间数值计算方法

讨论了双臂机器人的协作工作空间问题,给出了计算多关节双臂机器人协作工作空间的数值方法。该方法以极值理论为基础,采用边界提取和阈值判决,确定双臂机器人的协作工作空间界限曲面和极限位置。通过对六自由度转动关节双臂机器人的数值计算实例表明了该算法的可行性。     

四足仿生机器人单腿机构工作空间的优化设计

四足仿生机器人工作空间的形状和大小对其优化设计具有重要的作用.因此,对设计的四足仿生机器人单腿机构进行了简化,根据其髋关节、膝关节的运动参数范围,采用蒙特卡洛方法在Matlab软件上画出了其工作空间的形状,利用数值积分的思想求出了工作空间的面积大小并对几何误差进行了分析.最后,以足端工作空间面积最大为优化目标,确定了大腿和小腿的最优比例,实现了四足仿生机器人单腿机构工作空间的优化设计.     

8-SPU冗余机构大工作空间/杆长行程优化分析

鉴于并联机器人工作空间较小的状况,对一种等效8-SPU并联机构采用三维边界搜索法对工作空间进行了求解及优化。考虑机构杆长约束、转角约束、连杆干涉,建立逆运动学方程,搜索所有工作空间内的点,绘出了定姿态工作空间的三维边界图,然后给出了两个机构参数对工作空间的影响曲线。最后以体积比杆长行程为目标函数,采用粒子群算法优化后得到最大的函数值。得到全局最优解后,给出了优化后的工作空间三维图以及优化前后综合指标对比。优化结果表明,仅增加27.59%的连杆行程,工作空间体积增加了143.91%,优化效果较明显。     

基于工作空间的3T1R并联机构尺寸优化设计

采用一种球坐标变步长迭代快速搜索算法,分析求解了一种3T1R并联机构的可达工作空间,并用天牛须搜索算法对其机构尺寸进行了优化设计。首先,对机构进行位置分析,得到其运动学逆解;然后,采用一种球坐标变步长迭代快速搜索算法求解得到了该3T1R并联机构的可达工作空间,并以工作空间体积大小为衡量指标,定量分析了并联机构各结构参数对工作空间体积的影响;最后,以工作空间体积最大值为目标,利用天牛须搜索算法对并联机构结构参数进行了优化,得到了最优值。该求解算法运算步骤少,求解速度快,为此类并联机构的实际应用提供了理论依据。     

3-P_CSS/S球面并联肩关节机构优化与仿生设计

以实现人体肩关节结构和功能仿生为目标,提出以3-PCSS/S(PC表示具有环形导轨的移动副,S为球面副)球面并联机构为仿生肩关节的原型机构,并针对其开展机构优化与仿生设计。将具有环形导轨的移动副PC等价为转动副,进行机构的位置反解并求解其运动雅可比。应用遗传算法,依据所确定的姿态工作空间约束条件,以机构姿态工作空间的点数为优化目标,对机构尺寸参数进行全局优化;提出偏置设计以扩大机构输出转角范围,提高肩关节的灵活度。研究工作对人形机器人肩关节实体仿生设计及其研制具有理论指导意义和工程应用价值。     

基于ADAMS的管道机器人变径机构优化设计

为提高支撑轮式管道机器人驱动效率、改善其性能,对管道机器人变径机构进行了优化设计。通过变径原理阐述及动力学分析,建立机构优化数学模型。基于ADAMS参数化建模和优化设计功能,以高灵敏度设计参数为优化变量,考虑机构几何学、运动学及动力学约束条件,以变径过程驱动电机转矩最小为目标对其展开优化设计。优化后电机最大输出转矩较优化前减小45.2%,优化效果明显,为管道机器人设计提供了参考。