冗余机械臂的逆运动求解及轨迹规划

为解决冗余机械臂在逆运动学求解中出现多重解的问题,以Jaco2的7DOF-S通用机械臂为对象,提出了一种结合解析法与基于坐标变换的几何解法的逆运动算法.根据机械臂的几何结构,推导出中间转角的唯一解,并以此映射解算得到其余关节转角;经过Matlab Robotic Toolbox与Simu?link模块验证,表明该算法的...     

液压凿岩机器人机械臂轨迹规划研究

针对液压凿岩机器人机械臂的轨迹规划问题,提出一种液压系统与机械臂轨迹优化相结合的全局功率匹配方法.构建机械臂运动学位姿模型,在关节坐标系内基于三次多项式、五次多项式和带抛物线过渡的线性插值函数等寻优算法进行机械臂轨迹规划.搭建机械臂液压系统运动轨迹跟踪仿真模型,获取仿真环境下多液压缸协同控制的运动规律,根据不同轨迹曲线...     

六关节机械臂的轨迹规划

以六关节机械臂为研究对象,采用B样条曲线进行轨迹规划.在轨迹规划时,在给定轨迹上插值,得到中间插值点.基于逆运动学将这些中间插值点转换至关节空间,得到关节角度值,从而将笛卡尔空间的轨迹约束转换至关节空间,进而用B样条曲线拟合出各关节轨迹.应用ADAMS软件进行轨迹规划仿真,得到各关节角位移、角速度、角加速度变化曲线,进而明确后续研究目标.     

基于六自由度机械臂的轨迹规划

针对机械臂运动过程中速度和加速度的运动连续性问题,基于六自由度机械臂关节空间的三次多项式轨迹规划,提出了一种过多路径点的轨迹规划的算法.为保持机械臂运动过程中各关节的速度和加速度的运动连续性,通过时间归一化方法来求解,不仅简化了求解过程,还提高了计算效率.数字仿真结果表明此方法的可行性.     

冗余机械臂空间轨迹规划综述

冗余机械臂可以利用多余的自由度避开障碍物,而又不影响末端执行器的操作。因此与一般非冗余机械臂相比,冗余机械臂处理避障问题具有明显优势。目前关于冗余机械臂空间轨迹规划的研究还未形成一套整体的框架归类,因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。文中探讨了冗余机械臂空间轨迹规划的基本原理和实际应用,将其按照建模原理不同划分为五大类,详细归纳了这些方法的优势和不足,并对冗余机械臂空间轨迹规划未来发展趋势进行了构想和展望。     

冗余串联机械臂轨迹规划与控制

为了缩短产品开发设计周期,提高物理样机性能,利用虚拟仿真技术对冗余串联机械臂进行轨迹规划与控制.在Matlab软件机器人工具箱环境下进行轨迹规划,并进行逆运动学求解,逆解数据以样条曲线形式导入Adams软件.通过Adams软件与Matlab软件接口导出动力学模型,在Matlab/Simulink环境中进行控制系统设计,...     

冗余度机械臂位移级的容错轨迹规划

对冗余度机械臂的容错问题进行了研究 ,提出一种位移级上的容错轨迹规划算法 ,并将其与梯度投影法进行了仿真分析与比较。研究结果表明 ,新方法可以使机械臂更为有效地实现容错操作     

机械臂关节控制系统及轨迹规划研究

关节是机械臂中相当核心的构成要素之一,其在整个机械臂的运动过程当中,需要完成的动作包括：动力产生、动力传递、运动精度控制、运动平稳性控制、以及运动安全性控制这几个方面。在当前技术条件支持下,机械臂关节部分的主要构成元素涉及到以下几个方面：其一为建立在电机基础之上的动力源,其二为行星齿轮或谐波齿轮所构成的传动装置,其三为位置传感器装置,其四为限速管理装置,其五为数据采集与处理电路,其六为驱动电路,其七为运动轴系部分。文章以机械臂关节控制作为研究视角,首先分析了在考虑柔性系统概念下的机械臂关节控制系统控制要点,进而简要分析了几类有关机械臂关节轨迹跟踪规划的技术方法,希望以上问题能够引起各方工作人员的高度关注与重视。     

六自由度机械臂轨迹规划方法的研究

针对带有抛物线过渡的线性插值方法在加速段与线性段衔接时刻冲击过大的问题,提出了带二三次多项式混合过渡的线性插值轨迹规划方法。通过在冲击激烈变化时刻的时间邻域内增加三次多项式曲线,使加速度可连续变化,削弱冲击在此时对机械臂关节的影响。给出了提出的轨迹规划方法的轨迹曲线方程。针对六自由度机械臂关节运用MATLAB对关节空间进行仿真,并对两种轨迹规划方法在角度与角加速度方面进行了比较分析。仿真结果表明：新提出的方法能够有效削弱冲击对关节的影响。     

含约束的能耗最优冗余度机械臂轨迹规划

针对如何降低冗余度或超冗余度机械臂轨迹优化复杂度的问题,提出了一种含约束的能耗最优机械臂轨迹规划方法。基于拉格朗日动力学对冗余度机械臂进行动力学建模,并利用均匀5次B样条函数来构建运动轨迹。为了提高轨迹优化的计算效率,通过在成本函数计算中处理运动学和动力学约束,设计了新的惩罚算法,以避免在所有约束都不满足的情况下运行逆动力学模型;在运行逆动力学模型进行轨迹优化之前,引入了一种新的虚拟连杆概念来替换所有冗余连杆,以消除物理上不可能的配置;同时在3自由度冗余度机械臂上对所提方法进行了实验验证。结果表明,仿真和实测获得了相同的预期最优轨迹跟踪性能,且轨迹优化后的能耗显著降低了约56.32%,验证了所提轨迹规划优化方法的有效性。     

KNOT POINT PLANNING FOR CARTESIAN TRAJECTORY GENERATION BASED ON INHERITANCE BISECTION ALGORITHM

The computation algorithm of knot point planning for Cartesian trajectory generation of manipulator is investigated. A novel inheritance bisection algorithm (IBA) based on conventional bisection algorithm (BA) is proposed. IBA has two steps. The first step is the 1st knot point planning under lower set position accuracy; the second step is the 2nd knot point planning that inherits the results of the 1st planning under higher set position accuracy. The simulation results reveal that the number of inverse kinematical calculation (IKC) caused by IBA is decreased compared with BA. IBA is more efficient to plan knot points.     

冗余度机械臂关节运动和末端运动的同步容错规划

给出了可操作度这一运动灵活性指标新的物理解释,在此基础上进一步分析了退化可操作度这一容错性能指标的物理含义,由此得到了反映容错空间和实际操作度大小的臂长和转角这两种新的容错性能指标;利用它们对平面3R机械臂进行了关节运动和末端运动同步容错规划的仿真研究。研究结果表明,转角指标的最大化有利于避免发生故障时刻的退化机械臂出现奇异位形;而臂长指标有利于避免该退化机械臂在故障发生后的运动中出现奇异位形。     

两机械臂协调操作的容错运动规划

针对两机械臂协调操作中发生关节坏死这类故障时的容错运动规划问题进行研究。首先,建立了两机械臂协调操作的运动学方程,给出了容错空间的计算步骤。然后,构造了反映机械臂末端运动与容错空间相对位置关系的中心度指标,并基于这一指标提出了机械臂协调操作的容错运动规划算法。利用该算法可以确定被持物体的最优初始位置,从而同时实现故障时刻和故障后的容错操作。最后,利用两面积3R机械臂的仿真实例证明了其有效性。     

移动焊接机器人坡口自寻迹位姿调整的轨迹规划

主要研究移动焊接机器人在自寻迹过程中位姿调整的轨迹规划。在焊前,根据坡口识别特征模型寻找到焊接坡口并得到机器人与焊缝坡口的夹角后,对机器人本体和焊炬的位姿进行轨迹调整是自寻迹过程中非常关键的一步。首先讨论了具有自寻迹功能的移动焊接机器人的系统组成,在分析移动机器人运动学模型的基础上,对焊接坡口自寻迹过程中的位姿调整轨迹进行了规划,最后根据机器人自身的结构对调整轨迹进行了修正。试验结果表明:将该算法用于坡口自寻迹过程中的位姿调整,其误差精度可控制在±1.5mm左右,满足实际焊接工程需要。     

冗余度机械臂协调容错操作中的关节速度突变

针对两协调机械臂在发生锁定关节故障的容错操作中关节速度突变问题进行了研究。首先将原机械臂关节速度与退化机械臂关节速度之差定义为容错操作中的关节速度突变;然后基于这一指标提出了相应的容错运动规划算法;最后给出了两个平面3R机械臂进行容错操作的仿真实例。研究结果表明,该算法可以有效地避免在容错协调操作中两机械臂出现的关节速度突变,提高容错操作的运动平稳性,从而改善机械臂容错操作的运动学和动力学性能。     

基于小波逼近的机械系统非完整运动规划数值方法

机械系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。由于非完整约束的存在,系统的运动控制和规划问题比一般的机械系统要困难得多。机械系统在动量和动量矩守恒且为零的情况下,系统动力学方程可降阶为非完整形式约束方程。基于这样的方程,将系统的控制问题转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。针对带有非完整约束的机械系统,导出自由漂浮的空间机器人系统非完整运动模型。利用最优控制技术和小波分析方法,在控制输入中引入小波函数逼近,提出一种非完整机械系统运动规划数值方法。将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人系统,仿真结果验证了方法的有效性。     

工艺规划专家系统及其分层和模块化设计策略

工艺规程设计是一个典型的规划问题,其专家系统的开发和研究更是一个复杂的规划问题。本文分析讨论了规划型工艺规程设计专家系统的设计原则和基本体系结构以及分层和模块化设计策略。     

基于Lagrange松弛分解的多产品生产--分销系统的联合决策

考虑全球制造环境下多产品生产分销网络系统中的联合物流决策问题,包括供应商指定的生产任务、生产批量、供应商和用户之间的年运输量和订货批量,提出了基于Lagrange松弛的两层分解启发式算法(LRD)来求解联合决策模型(JDM-M),其中第一层是供应商指定的生产任务、生产批量和运输流量的联合决策(APLS-TF),第二层是运输和订货批量的联合决策(TOQ-M)。仿真分析表明LRD对于大规模的集成决策问题是行之有效的方法。     

TRAJECTORY GENERATION AND CONTROL FOR NON-CIRCULAR CNC TURNING

A trajectory generation method which is based on NURBS interpolation is studied to improve the fitting accuracy and smoothness of non-circular cross section and obtain higher accuracy of the final non-circular profile control. After using the NURBS, the most optimized and smooth trajectory for the linear actuator can be obtained. For the purpose of machining the non-circular cross section by CNC turning, the fast response linear actuator has been used. The control algorithm which is compound control of proportional-integral-differential （PID） and iterative learning control has been developed for non-circular profile generation. By using the NURBS interpolation and the compound control of PID and iterative learning control, the final motion accuracy of linear actuator has been improved, therefore, the machining accuracy of the non-circular turning can be improved.     

计算机辅助装配工艺设计系统研究

本文以数控车床主轴箱为对象，对计算机辅助装配工艺设计系统进行了研究，提出了装配信息模型和装配生成，装配工序设计方法。