六自由度水下机械臂设计与分析

为了解决有缆水下机器人(ROV)上搭载的机械臂作业范围不大、水下作业能力有限的问题,对六自由度(6-DOF)水下机械臂进行了研究,设计了一种带有平动开合功能夹持手爪的六自由度水下机械臂,实现了主手对从手的关节驱动器(液压缸或摆动缸)进行位置控制的目的。首先,基于多目标优化规则对夹持手爪进行了计算,求解出液压缸最短行程在20 mm时即可实现手爪的120 mm平动开合范围目标;然后,建立了六自由度机械臂活动关节的D-H数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行了求解;最后,采用Solid works软件对设计的机械臂进行了干涉检查,并利用MATLAB软件仿真分析了6个活动关节的运动轨迹,采用蒙特卡洛法求解了机械臂的工作空间范围,并进行了样机测试和水下实验。研究结果表明：机械臂的仿真模型位姿与三维模型位姿一致,机械臂的6个活动关节速度和加速度曲线都是光滑平顺的、无突变点,不存在超调现象;设计的六自由度水下机械臂夹持手爪可以按照预定指令进行120 mm开合运动,ROV上的从机械臂能够跟随主机械臂运动,加减速性能良好,各关节转角范围满足设计要求,可为下一步机械臂的结构优化奠定基础。     

多自由度移动机械臂控制系统设计

以自行设计加工的移动机械臂本体为对象,完成了基于减速直流电机驱动的移动平台及基于行波超声波电机驱动的多自由度机械臂控制系统软硬件设计并进行了实验研究。所设计的移动机械臂软硬件控制系统,结构简单、精度高、可靠稳定、可维护性强,为将来移动机械臂更高层次的理论与方法研究,提供了一个可靠的实验平台及基础。     

基于机器视觉的六自由度机械臂分拣系统设计

传统的依靠人工进行流水线分拣的工作存在诸多弊端,因此为了解决这个问题,提出了一种基于机器视觉的六自由度机械臂快速分拣系统,该系统选取工业相机作为图像采集设备,上位机在LabVIEW中进行模式匹配来进行颜色识别,然后进行机械臂运动学逆解,从而得到每个关节应旋转的角度,然后利用Arduino与LabVIEW进行串口通讯,进而进行机械臂的运动控制。经实验测试分析,验证了此分拣系统的快速性与准确性,在实际生产中具有较高的理论指导和实际价值。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真

针对安川弧焊工业机器人手臂MOTOMAN-MA1400的构型特点,采用D-H法建立了机械臂的连杆坐标系,得到了以关节角度为变量的正运动学方程,利用Matlab进行正逆运动学计算以及机械臂末端点的轨迹规划。为了验证正逆运动学模型的正确性,直观地观察机械臂各部分运动情况,采用Pro-E建立了机械臂的三维实体模型。将角度变量值导入模型,开发了机械臂运动仿真平台。仿真结果与理论计算一致,从而验证了算法的正确性,并完成了机械臂的运动仿真,为机械臂在矿山领域的实际应用提供了理论参考。     

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.     

七自由度机械臂结构设计与工作空间分析

设计了一种手术机械臂,其主要特点是具有7个自由度,结构紧凑,具有很好的灵活性。详细介绍了其机械结构的设计,并基于蒙特卡洛法对其进行了工作空间分析,在Matlab中绘制出了工作空间云图。     

基于构形平面的水下机械臂运动学求解方法

基于构形平面的运动学方法,推导出一种解决水下机械臂的运动学求解方法。首先研究了空间机械臂的常见空间关节形式,通过简化建立了统一形式的运动学表达形式。然后介绍了构形平面方法的基本原理和方法,并对构形中多角度连接模块进行了建模。对设计的水下机械臂进行简略介绍,建立其运动学模型,采用构形平面方法详细推导了水下机械臂的运动学求解过程,最后进行实例仿真,验证方法的有效性。     

六自由度机械臂运动学分析与仿真研究

针对六自由度机械手臂的运动学分析问题及其工作可靠性的探究,设计开发了一套基于OpenGL的六自由度机械臂仿真软件.采用D-H参数法构建机械臂模型,对六自由度机械手臂进行了正、逆运动学分析,求解得到机械臂的正逆解.研究设计了机械臂的空间直线和圆弧插补算法,实现了机械臂在三维空间中按照目标轨迹的可靠运动.在VS2017软件...     

基于ANSYS的六自由度机械臂轻量化研究

由于机械臂自身重力过大导致作业过程中容易出现抖动现象,会直接影响其作业精度,为了提高六自由度机械臂运行的稳定性,针对其大臂的设计提出了一种轻量化的优化方法.首先设计了多因素和多水平的正交试验,然后采用多类型网格划分技术对不同工况下大臂的应力进行分析,得出大臂最优的轻量化结构,最后采用ANSYS软件对优化后的大臂进行模态...     

动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法

为满足实时性和安全性的要求,提出了一种动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法.应用这一算法,在运动规划过程中可以兼顾机器人的避障和轨迹的平稳性.针对运动规划过程中出现的轨迹抖动问题,构建了基于自适应权重的优化问题模型.基于UR10机器人平台进行仿真验证,确认所提出的动态环境下六自由度机械臂在线运动规划算法的有效性与优...     

六自由度机械手抓取系统的OPC通信技术研究

根据柔性生产线的特点,结合PLC高可靠性及MATLAB强大的科学运算的能力,采用OPC通信技术,实现六自由度机械手对不同形状工件的抓取,并将该通信技术应用到亚龙YL-268柔性生产线实验装置中。     

五自由度电液伺服机械手运动控制系统研制

针对电液液伺服机械手在实际应用过程中存在运动精度低、运动平稳性差,控制模型存在非线性的问题,利用电液液伺服机械手具有负载能力强,能量密度大的优势,对机械手运动控制系统进行了研制。首先采用闭链矢量法对TCP进行了准确的位置矢量表示;其次,引入5阶B样条插值方法和改进型粒子群优化算法,得到了连续的TCP空间位移轨迹,实现了TCP位置的最优轨迹规划;最后,引入常规PID,IL-PID,NDI等控制策略,采用分级控制管理方案,实现了机械手各关节的运动控制,并利用5自由度电液伺服机械手进行了仿真和实际实验。研究结果表明:该运动控制系统能够准确地控制机械手在高负载,高精度要求下进行规定运动。     

基于D-H算法的六自由度天线控制臂的研究

在进行EMC测试过程中,需要架设天线来产生电磁环境.针对架设天线的机械臂功能的要求,采用D-H方法研究六自由度机械臂,对其进行运动学分析.实现架设天线、控制天线所需的位置和姿态,实现其改变天线距测试物体的距离来实现特定要求的电磁场.     

基于PMAC的6自由度船舶运动模拟台控制系统设计

介绍了6自由度船舶运动模拟台的基本工作原理，对其运动学的反解进行了分析，重点设计了基于PMAC卡的控制系统。充分利用了PMAC卡的实时控制能力来进行电液伺服系统的数字控制，使该模拟台可以较好地模拟船舶在各种海惰下的运动，并且运行稳定、操作方便。     

On the workspace of spatial parallel manipulator with multi-translational degrees of freedom

This paper presents a new simple but effective algebra-geometry methodology to investigate the workspace of spatial parallel manipulators based on the analysis of its degree of freedom (DoF). Through coordinate transformation, we depict the geometric relationships with a set of parameter equations, which should be widely adapted to address the workspace of spatial parallel manipulators with multi-translational DoF. We also point out that the workspace of certain spatial parallel manipulators can be large enough rather than very small for applications. This revised version was published online March 2005 with corrections to Figure 5.     

基于双目视觉的六自由度工业机器人控制系统研究

目前机器人视觉系统正越来越广泛地应用于视觉检测、视觉引导和视觉装配领域。为了使机器人能够快速准确地识别、检测、抓取工作台上的工件,该文设计了一套双目视觉的六自由度工业机器人控制系统。文中以张正友摄像机标定法为理论依据研究双目视觉合成技术,利用MATLAB摄像机标定工具箱分别获取左右摄像机的内外参数;通过建立机器人用户坐标系、摄像机坐标系以及世界坐标系实现了空间坐标转换;由OpenCV图像处理算法获得工件坐标位置,控制系统驱动机器人实现工件抓取。     

Real-time contactless measurement of robot pose in six degrees of freedom

For dynamically measuring position in three degrees of freedom laser tracking systems are well known. Up to now no possibility to measure also orientation using the same laser beam has been known. We present a technique to incorporate orientation measurement into a laser tracking system that requires only minor changes in the existing hardware. The method is based on the analysis of an image of the reflected laser beam intensity distribution. In this image the edges of a slightly modified retroreflector represent a function of the orientation of the end-effector holding the retroreflector. It is shown that from this image the orientation can be determined uniquely and in real time.

A laser tracking system including position and orientation measurement constitutes an instrument to accurately determine robot performance as well as to acquire hints on how to improve robot models and control algorithms.     

基于ADAMS的三自由度水下机械手运动学仿真

讨论了一种三自由度水下机械手运动学仿真的问题，利用Paul等人提出的代数解法对机械手的关节角和末端执行器坐标之间的关系进行数学计算。在此基础上对计算进行简化，减少计算量，并利用机械系统仿真分析软件ADAMS进行仿真分析。     

采用ADAMS的五自由度抛光机械手仿真分析

用机器人运动学的知识求出机械手的雅可比矩阵,用UG软件对五自由度抛光机械手进行三维实体建模,通过UG和ADAMS接口直接导入到ADAMS软件中,在此基础上进行五自由度抛光机械手的运动仿真分析,得到五自由度抛光机械手手腕关节的位移变化曲线,为机械手设计的改进和完善提供依据。