三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的轨迹规划

柔索驱动并联机器人是一种特殊的并联机器人,属于柔性机器人的一类,它的末端执行器是由柔索代替刚性杆驱动实现其位姿的变化。本文研究了一种三自由度欠约束柔索驱动并联机器人,采用矢量闭环原理建立该机器人的逆运动学方程;根据拉格朗日公式建立该机器人的动力学方程;给定机器人末端执行器的运动轨迹,采用五次多项式进行规划,得出规划前后X、Y和Z方向的位移、速度和加速度曲线,在速度突变的点处,规划后的速度和加速度曲线实现光滑过渡,避免机器人在运动过程中发生振动和冲击,使得机器人末端执行器的运动轨迹平滑;三根柔索长度和拉力的实验曲线与规划后的期望曲线基本吻合,相机追踪轨迹与五次多项式规划后的运动轨迹基本一致;数值仿真和实验结果验证了三自由度欠约束柔索驱动并联机器人的逆运动学和动力学分析的正确性,以及五次多项式规划的有效性。     

一种新型柔索驱动并联机器人的模型样机

提出一种新型并联机器人机构,利用张紧柔索驱动该并联机器人·通过运动学和动力学分析、工作空间分析、轨迹规划、误差分析,设计并制作了模型样机本体、驱动与控制模块,开发了机器人语言,控制模型样机完成指定动作·实验结果表明,这种新型并联机器人是可行的,适用于轻型机床等设备·该机器人在某一速度范围内工作时,会产生较明显的振动,并伴有噪声,因此要提高机器人的性能还必须设法抑制其振动     

一种新型柔索驱动介入式导管主动头端

依据介入导管操控要求,提出一种柔索驱动介入导管主动头端的设计方案,建立导管主动头端三维实体模型,并制作了一种尺寸放大的柔索驱动主动导管头端样机.采用D-H参数法和Newton-Raphson迭代法建立主动头端正反运动学数学模型,给出了计算柔索长度的通用方法,运用力锁合理论对主动头端各个关节的工作空间进行分析.并基于Mathematica平台,利用上述数学模型对导管头端运动进行轨迹规划.     

可移动式柔索驱动下肢康复机器人设计及分析

为了帮助下肢功能障碍患者开展康复训练,设计了一种可移动式柔索驱动下肢康复机器人.通过对小腿进行位姿控制和负载力控制,协助不同康复阶段的患者开展以任务为导向的被动、助力和主动模式的康复训练.在进行运动学建模、静力学建模及工作空间分析基础上,对机器人的构型进行分析和优化,并通过仿真验证了运动学模型的准确性.最后,使用基于2-范数的柔索拉力优化算法得出连续的柔索拉力.     

基于Clipper的3-TPS混联机器人运动轨迹控制

针对3-TPS混联机器人的空间运动性能要求及自身的结构特点,提出了一种基于Clipper的3-TPS混联机器人开放式数控系统.为了解决该机器人的运动摆头与回转工作台间角度的耦合及由工作台运动造成的工具编程点位置的变化等关键问题,建立了混联机器人运动学位置逆解数学模型.在构建基于Clipper的3-TPS混联机器人数控系统硬件平台基础上,将该机器人的运动学逆解数学模型转换为位置运动控制算法,并在球面上进行了螺旋轨迹实验验证.空间运动轨迹的理论与实验分析结果表明:所设计的数控系统能满足3-TPS混联机器人的控制要求,其运动模型及控制算法正确、可行.     

RT一1蛇形柔体机器人的特点及逆运动学解

基于一个电机驱动，计算机控制，特殊铰杆式同步万向节连接的６自由度柔性壁组成的ＲＴ－１柔体机器人，探讨了用迭代法求解６自由度柔性壁的逆运动学解，由位置、姿态结构分别进行综合，求逆，交替调用两部分的逆解／迭代求出整个逆运动学解θｉ，经编程运算，给出了实例结果。     

柔索驱动并联机器人变态模型相似性分析

分析了大跨度柔索驱动并联机器人(wire driven parallel robot,WDPR)变态模型的预测系数及相似度问题.建立了大射电望远镜(large radio telescope,LT)中WDPR系统的索张力和基频的相似性经验公式,并以此为基础获得了索张力和基频的预测系数.运用模糊数学理论确定出相似度的表达式.最后,通过模型试验和仿真分析验证出预测系数的有效性和相似度定义的合理性.研究理论为LT变态模型的试验奠定了基础.同时,研究方法也可应用到其它变态模型的相似性研究中.     

索驱动TBot及Delta高速并联机器人的性能对比分析

相较于串联机器人,并联机器人凭借刚度高、动态特性好和结构紧凑等构型优点,在高速分拣领域逐渐获得广泛应用。索驱动并联机器人采用索驱动代替刚性支链,使机器人结构得到有效简化,实现了大幅轻量化,有助于提升其动态特性,降低成本和功耗。该文设计了采用内部支链张紧的新型索驱动高速并联机器人TBot,该机器人与Delta并联机器人均面向高速分拣工况,可实现三维高速平动和绕动平台所在平面法向的单自由度转动。通过对比分析两者的差异,有助于明确索驱动和刚性并联机构的特性,定位亟待解决的关键技术,推动两者的研究和工业应用。在对Delta和TBot机器人进行运动学和动力学建模的基础上,仿真分析了给定"门"字轨迹下的运动学和动力学特性。仿真结果表明:TBot机器人具有机构简洁、能耗低、可达空间大等优势,具有较大的发展潜力。     

一种用于风洞的新型柔索驱动并联机构设计

该文阐述了柔索驱动并联机构的特点及其潜在的应用范围，提出了一种新型的六自由度柔索驱动并联机构的结构形式。采用几何方法给出了该机构的构型设计过程，建立了该机构的数学模型，并进行位置分析和静力学分析；在此基础上利用正交补的方法，给出工作空间的判别条件；最后在Mathematica环境下编程进行仿真，获得了该机构工作空间的数值表示。     

索牵引弹体装填机器人的尺寸优化设计

针对海军大型武器的对接装填自动化需求,为提高装填安全性和效率,该文提出一种三索并联机器人,实现弹体自动化转运和装填,并完成了该三索并联机器人的尺寸优化设计方法研究。考虑索塔高度对于建造难度、重量及成本等影响,将参数优化设计分为全局搜索优化及局部搜索优化。全局搜索通过对所有设计参数进行采样搜索得到索塔高度为关键设计参数,基于悬臂梁位移公式得到索塔高度及直径相关性,从而建立索塔高度与索力变化率的无量纲优化函数,得到索塔及索径优化结果。在全局搜索优化结果基础上,以最大索力最小化为设计参数优化指标,得到所有设计参数的优化值,并最终得到平动轨迹上的索力变化曲线。设计方案、优化方法及参数优化结果可为后续海军弹体装填自动化设备提供参考和依据。     

高精度定位传感器及其在混联切削机器人中的应用

针对混联切削机器人加工定位的特点，设计了一种高精度定位传感器。并通过应用此定位传感器开发了一种由串联驱动的工作台和并联驱动的动平台，可根据加工需要自动快速、精确回零的高精度定位系统，从而实现了工作台和刀具自动快速适应混联切削机器人的加工要求。此系统对于它类型机器人及数控机床的自动回零定位具有一定的通用性。     

气动人工肌肉驱动球面并联机器人的位置控制研究

研究将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人机构,介绍了该机器人的运动学模型,提出一种简便的轨迹规划方法,在建立的实验测控系统中,应用含并联机器人的位置逆解和对气动人工肌肉的智能PID控制的位置控制算法,实现对机器人末端的位置控制,通过机器人的位置正解验证了位置控制的控制效果.     

基于动态链表的混联机器人焊接编程优化

传统示教焊接编程方法具有容易导致频繁编程、示教精度取决于示教者经验、模块顺序执行特征与数据量不确定,机器人无法识别语言指令的弊端。为此,提出一种新的基于动态链表的混联机器人焊接编程优化方法。采用离线焊接编程方式。在起止点关节速度为零的情况下,利用混联机器人逆运动学原理把初始点与终止点位姿转换成对应关节角度值,通过设定各关节变量的角度运动,实现焊接路线规划。在起止点关节速度非零的情况下,将所有路径点看作初始点与终止点,按照预期焊接任务拟合三次多项式差值函数,获取规划线路。通过遗传方法对焊接线路进行优化,保证焊接精度。利用三点标定法对混联机器人坐标进行标定。针对存在顺序同时数量未知的编程执行结果,通过动态链表进行数据保存与语言指令转换,实现对传统方法的优化。实际应用结果表明,所提方法能够有效控制实际工件焊接,焊缝质量高,较为均匀,且偏差小。     

移动式混联喷涂机器人的动力学性能波动评价

面向汽车修理厂的汽车补漆应用需求,该文提出一种由3自由度并联机构、旋转关节和移动小车组成的喷涂机器人。基于运动学模型,利用虚功原理推导了3自由度并联机构的动力学模型。考虑动力学模型中重力项影响,构造面向动力学性能波动评价应用的波动衡量惯性矩阵,提出动力学性能波动评价的全域指标,并通过不同几何参数和惯性参数下机器人驱动力矩变化来验证评价指标的有效性。动力学性能波动指标可以直观地反映机器人在工作空间中动力学波动情况,可以应用于机器人优化设计与控制。     

任意斜向受力空间柔索的结构分析

该文对任意斜向受力空间柔索的结构进行理论计算分析,通过近似的解析方法,获得较理想的空间结构尺寸和载荷情况,为天线结构设计和工程应用提供数据支撑.此计算方法在许多实际工程中得到了很好的验证,天线架设后成型效果比较理想.     

气动人工肌肉驱动仿人肩关节机器人的设计及力学性能分析

柔索驱动球关节机器人采用柔索替代连杆作为机器人的传动元件,结合了并联机构和柔索传动的优点. 文中提出了一种新型带有万向球轴承的仿人肩关节并联机器人,它由多支气动人工肌肉驱动,由于万向球驱动机构的引入,机器人可实现空间的三维转动. 介绍了该机器人的机构构型,并对其进行了力学性能分析. 该机器人的运动范围及负重能力达到并超过了人体肩关节性能指标的1/2. 相比其他并联机器人,该设计具有结构简单、旋转范围大、输出力矩大等特点.      

混联机器人关节间隙误差建模及其定位精度可靠性分析

机器人末端定位精度可靠性是衡量其精度性能的重要指标,关节间隙是影响机器人定位精度的主要因素之一,建立准确的机器人定位精度误差模型是进行可靠性分析的前提。为探究空间关节间隙的随机不确定性对含有闭链机构混联机器人定位误差的影响规律,本文运用旋量理论和D-H参数法,提出一种考虑关节间隙的混联机器人定位精度误差模型;根据关节间隙模型参数的约束条件,量化间隙模型参数的不确定性,建立混联机器人定位精度的可靠性模型;采用双变量降维方法和鞍点近似方法,拟合机器人单坐标定位误差的概率密度函数,实现混联机器人定位精度高效可靠性分析。以含有平行四边形闭链机构的建筑机器人为例,验证所提模型的准确性和工程适用性,结果表明所提方法对比于传统的蒙特卡洛方法极大地提高了效率。     

机器人运动轨迹规划分析

该文就机器人的基础设计、运动学分析、轨迹规划等几个部分对机器人进行了较深入的研究.对救援机器人的结构与运动特点进行相关运动学分析.在分析过程中,分解了机器人的位姿,并分别用关节角度来表示,以关节的角度为中间量求解运动学方程,避免了大量矩阵的求逆的运动学计算,求解过程简单方便,大大提高了计算的速度,对于机器人的实时在线控制,具有较大的实用价值.