基于四元数的手术机器人圆弧轨迹规划

为提高七自由度手术机器人末端执行器空间圆弧作业任务的位姿轨迹精度,系统提出采用四元数代替原有的齐次坐标矩阵描述末端执行器的位置和姿态,并采用梯形速度规划生成平滑连续的位姿轨迹,实现等夹角姿态均匀渐变。以在研究的颅颌面七自由度冗余手术机器人为原型,通过三次B样条曲线对反解后的关节轨迹进行插值处理,生成各关节速度、加速度连续平滑的轨迹规划曲线。仿真结果表明,算法符合手术机器人的插补精度和连续性要求,具有实际推广价值。     

工业机器人轨迹规划研究现状综述

凭借良好的环境适应性、高效率、高生产质量以及7×24工作模式,工业机器人广泛地应用于喷涂、焊接、码垛、搬运等自动化生产中.轨迹规划是工业机器人完成作业任务运动控制的基础,直接决定了机器人工作质量.为了全面了解轨迹规划现有研究方法,首先阐述了轨迹规划的基本流程,根据轨迹规划的原理不同对现有轨迹规划方法进行了分类,并分别对...     

机器人末端执行器姿态轨迹规划研究

研究了以四元数样条曲线作为插补曲线对机器人末端执行器姿态进行插补的相关算法,并进行了姿态轨迹规划。机器人末端姿态的表示方法一般有欧拉角、旋转矩阵等,但存在万向锁、插值困难等问题。引入四元数样条曲线,同时通过增加示教点,使四元数样条曲线适用于对机器人末端执行器姿态进行插补,并研究了基于S型的姿态轨迹规划算法,最后进行了多姿态示教点仿真实验。实验结果表明,所提出的算法规划出来的轨迹平滑,满足机器人末端姿态轨迹规划的要求。     

工业机器人抓取作业轨迹规划研究

针对8号电雷管的包装生产方式,设计了一种雷管抓取机构,根据工业机器人抓取雷管装盒及抓取雷管盒装箱的运动路径,对机器人进行关节空间轨迹规划。采用5次B样条曲线轨迹规划法,能够实现机器人运动角加加速度的连续性,减少运动产生的冲击及颤振,保证雷管安全、可靠的抓取。最后仿真分析结果证明了该轨迹规划方法的有效性与合理性。     

工业机器人轨迹规划与优化研究进展

随着机器人技术的发展,关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法,对各领域轨迹规划及优化研究进展进行全面综述。首先,简述了轨迹规划的流程并根据各种轨迹规划的原理进行分类,介绍了一般轨迹规划中多项式插值法和B样条插值法的研究现状;然后,针对能量、时间及冲击等不同因素的优化研究进行详细的归纳,并指出现有轨迹寻优算法的具体思路;最后,结合实际明确动态避障、强化学习下的轨迹规划、轨迹误差补偿与预测及多机器人协作轨迹规划将是今后的研究重点。     

六自由度机器人圆弧平滑运动轨迹规划

通过空间3点,求出空间圆弧的参数方程;根据机器人运动学转换矩阵,将空间圆弧参数方程转换到圆心所在平面内,利用7次多项式方法进行规划.通过四元数球面线性插值,对机器人姿态进行规划,得到平滑圆弧运动.     

工业机器人连续轨迹位置规划算法的研究

提出了一种工业机器人连续轨迹位置规划算法。此方法基于笛卡儿空间定时插补算法,包含四个方面内容:特征点提取、曲线拟合、通过位置插补和姿态插补确定插补点及利用逆运动学方程求出各关节转角。此方法可应用于各种工业机器人连续精确的路径规划。     

基于S型速度曲线的机器人连续多轨迹规划

针对工业机器人在笛卡尔空间的多轨迹规划问题,设计出一种基于S型速度曲线的连续多路径平滑过渡算法.根据特征点坐标、半径调节参数和进给速度在路径拐角处建立圆弧模型进行转接过渡,并采用四元数对姿态进行插补,建立空间直线与圆弧的位姿模型.在MATLAB平台上与首末速度为零的传统S型速度控制算法进行了连续多轨迹仿真实验对比.结果...     

双机器人协同旋转过程中的四元数插补路径规划

双机器人绕中心点协同旋转可实现工件在空间中的灵巧姿态变换,本文提出一种基于四元数路径圆弧插补方法,应用于路径控制点的坐标旋转与坐标位置插补。首先,将路径圆弧初始控制点表示为四维齐次变换矩阵,提取三维旋转矩阵与坐标向量两个部分。然后,把旋转矩阵转换为四元数进行坐标旋转插补,对控制点坐标向量进行位置插补,以求解该方法的齐次变换矩阵通解;最后,由逆运动学得出插补控制点的关节坐标系,导入机器人示教器,以对双机器人协同旋转进行实验验证。实验结果表明:该方法能计算出路径圆弧轨迹的插补控制点,插补路径平滑,符合关节角限制,圆度误差控制在1.1 mm以内。可实现双机器人协调搬运工件在空间中的多角度对中心旋转,具有普遍适用性。     

基于倍四元数的机器人逆运动学分析

采用倍四元数进行建模求解机器人逆运动学问题.将齐次变换矩阵转以倍四元数形式表示,建立了倍四元数形式的机器人运动学方程,再通过消元和运算得到机器人逆运动学的解.最后,以SCARA机器人为实例求解验证,证实该算法简单可行.     

基于MATLAB-Robotics工具箱的工业机器人轨迹规划及仿真研究

对Cincinnati T3-746工业机器人的运动学轨迹规划进行了分析与仿真。通过实验对该工业机器人的三关节的关节轨迹进行了三次多项式插值运算。利用MATLAB-Robotics工具箱对该工业机器人进行了建模,实现了对工作空间内任意直线、圆弧轨迹拟合插值运算。通过运动学正反解的计算,得到了实时的关节空间坐标的数值解。为该工业机器人进一步的研究和应用提供了理论分析依据。     

基于混合插值的工业机器人关节轨迹规划算法

B样条曲线由于其多阶导数连续和局部支撑性的特点,被广泛用于工业机器人关节空间的轨迹规划。标准B样条在起止点位置存在导数值的突变,致使工业机器人在启动和停止时产生振动。提出一种采用高次多项式与B样条混合插值优化的方法,使机器人关节运动学参数连续无突变,在不增加机器人控制系统运行负担的情况下,能够使机器人运行更加平稳,改善了机器人的运行状态。     

工业机器人笛卡尔空间轨迹规划

研究了在笛卡尔坐标系中工业机器人空间直线及圆弧轨迹规划问题,提出利用抛物线过渡的空间直线插补算法和基于局部坐标系的空间圆弧插补算法。以上算法在自行设计的五自由度喷涂机器人上进行了实验验证。实验结果表明,该直线和圆弧插补算法能保证机器人运行平稳,轨迹衔接平滑。     

抛物线轨迹规划在工业机器人中的应用

论文对抛物线样条函数进行系统的分析,对于本课题中所研究的机器人在搬运过程中的轨迹应用了抛物线插值函数;通过Matlab对机器人的轨迹进行仿真,其结果显示出抛物线函数虽然与其他插值函数相比简单,但对于本课题中的机器人已经非常适合,不仅能够在机器人运动过程中保证运行稳定,速度连续,而且在启动和加速过程中,冲击也非常小。     

坝面钢筋网内混凝土振捣机器人轨迹规划

五自由度振捣机器人体积小、工作灵活,能完成钢筋网混凝土内的振捣施工作业。建立了机器人的坐标系统,基于几何法推导了机器人的运动学模型,实现了机器人关节空间到驱动空间的映射。基于改进的正弦加减速方法规划了末端执行器在笛卡尔空间的轨迹。实验结果表明,所提方法能够保证机器人快速准确地伸入钢筋网混凝土内,且运动平稳、无冲击,验证了该振捣机器人轨迹规划的合理性。     

风洞上攻角机器人轨迹规划算法研究与实现

为了提高机械臂跟踪目标轨迹的运动速度,对其目标轨迹进行二次规划.该轨迹规划算法通过引入路径参数s,将关节速度、力/力矩等约束转化为关于路径参数的约束,分别求取关节速度与力/力矩约束限制下路径参数s的最大速度曲线,对最大速度曲线求交集,获得多重约束最大速度曲线.采用模糊推理方法对目标轨迹进行离散化处理,减小优化规模;以0...     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

冗余度机器人具有最小关节力矩的关节轨迹规划

对冗余度机器人最小关节力矩的关节轨迹规划进行了研究，提出了一种具有变系数复合指标的关节轨迹规划方法。该方法利用关节力矩和关节加速度构成一总目标函数，并由变系数根据耐要自动地调整关节加速度项对总目标函数的影响程度，从而既降低了关节力矩的最大值又不使其平均值增加过多，提高了算法的全局稳定性。最后，本文还给出了一个平面３Ｒ机器人的仿真实例。