医用服务机器人机械手的运动学建模及控制

结合TVT-99D型机械手的结构特点,基于D-H法则建立了机械手的运动学模型,给出了机械手运动学正解和逆解的求解过程.在此基础上,对其控制系统进行了设计,并在"远程脑控制的医用服务机器人"上进行了机械手运动控制实验研究.实验结果表明,该控制系统控制精度高、运行稳定、实时性强,能完成药瓶的快速、准确、可靠抓取.     

基于MATLAB的码垛机械手运动学分析与仿真

对一种五自由度码垛机械手建模,采用改进版D-H法建立起机械手的7个连杆坐标系,通过坐标变换推导出机械手末端工具坐标系相对基座的位姿,由关节变量分离法求得逆运动学问题中5个关节角的解析式,最后使用Robotics Toolbox提供的函数在MATLAB环境下建立起机械手运动学仿真模型并进行实例仿真,指出常规的逆解验证过程存在的不足进而提出采用相应的补充验证手段的观点,验证了正、逆运动学求解的正确性,为后续分析、控制与优化提供运动学参考。     

三自由度并联机器人运动学和动力学建模与仿真

为解决三自由度并联机器人运动学正解求解困难和动力学建模复杂等问题,利用一种三闭环矢量法建立并联机器人运动学模型,并且采用三球体交叉点法,对并联机器人的运动学正解问题进行分析;运用虚功原理对并联机器人进行动力学建模,使得求解和建模过程变得简单、详细和直观。在MATLAB中建立模型,并在V-REP软件中进行仿真验证,搭建物理环境,对整机系统进行试验研究,验证了运动学和动力学模型的正确性和实时性     

工业码垛机器人机构设计与运动学分析

研究与探讨了新型工业码垛机器人机构设计和运动学分析问题,对于机器人的核心机构设计问题进行了详细的数学推导,并通过实验数据对分析结论进行了验证,还根据数学推导结果计算出了机器人的工作空间,且通过Matlab对机器人的三维工作空间进行了仿真分析,仿真分析结果与机器人实际运行结果完全吻合.所做工作对开展新型工业码垛机器人理论研究与工程探索具有重要意义.     

光伏板清洁机器人运动学建模与仿真

为实现光伏板清洁机器人的精准运动控制,运用D-H法建立光伏板清洁机器人臂架机构运动学数学模型。根据变量的性质,将光伏板清洁机器人臂架机构的运动学问题用驱动空间、关节空间、位姿空间之间的映射关系描述,根据机构的几何特征,分别推导出各工作空间之间的映射关系。在MATLAB环境下对臂架机构数学模型进行运动学仿真并绘制清洗装置末端轨迹包络图,验证光伏板清洁机器人臂架机构运动学数学模型的正确性。研究结果为光伏板清洁机器人轨迹规划、运动仿真与动力学分析等提供了理论依据。     

机器人运动学正解仿真研究

根据机器人运动学原理,以Visual Basic6．0为平台,开发AutoCAD2000应用程序,通过人机交互输入,建立机器人运动学模型,动态显示机器人运动过程,成功地实现机器人运动学仿真。并用对PUMA-560机器人的运动学求正解的实例加以验证。     

关节型码垛机械手运动学分析及仿真

根据关节型码垛机械手的结构特点,运用D-H方法建立机械手的运动学模型,并对其进行位姿、速度正反问题的分析和求解,得到关节型码垛机械手的雅可比矩阵和逆雅可比矩阵,在此基础上运用ADAMS软件对机械手码垛过程进行仿真,得到关节扭矩、关节角速度曲线,并利用仿真结果完成伺服电机的选型,为控制系统研制提供依据。     

一种六自由度上肢康复训练机器人运动学及工作空间仿真分析

针对现有上肢康复训练机器人存在功能集成度低和结构庞杂的缺陷,设计了一种6DOF可穿戴式上肢康复训练机器人。采用SolidWorks构建机器人的三维模型,通过ADAMS/View提供的模型交换接口导入ADAMS中进行运动学仿真。基于D-H表示法建立机器人的正向运动学模型,利用MATLAB软件对机器人进行运动学仿真及工作空间仿真分析。得到机器人末端轨迹仿真曲线与理论曲线一致,检验了机器人运动学方程推理的准确性,工作空间仿真结果说明了该方案的合理性。     

一种选择性柔性五自由度机器人的运动学分析

介绍一种新的选择性柔性五自由度机器人,以D-H矩阵为基础建立了机器人的运动学方程,利用代数解法直接推导出逆运动学的解。进行Matlab数值仿真求解出机器人的可达工作空间,进行ADAMS仿真,给出机器人末端执行器中心在x,y,z轴的位移、速度、加速度曲线,利用所测数据证明推导的运动学方程正确性。仿真结果表明,机器臂可平稳安全到达工作空间内指定位置,从而验证结构设计的合理性,为后续结构优化和运动控制提供依据。     

一种五轴舵机机械手运动学分析及仿真试验研究

为分析和控制五轴舵机机械手的三维运动,构建数学模型,进行运动学分析。建立机械手位置舵机控制方程,采用激光雷达确定机器人三维坐标,并进行视觉识别定位。在Anaconda环境下,采用Python语言编写机械手末端位姿核心代码并利用LX-D15数字舵机进行仿真与试验,得到了影响机械手控制精度的参数的取值范围。结果表明：舵机具有断电记忆功能,各转角对偏差的影响从大到小依次为θ2、θ3、θ4、θ1、θ5;舵机转角θ1为-45°～0°、θ2为45°～90°,θ3为0°～45°、θ4为-120°～-90°、θ5为135°~180°情况下,机械手可以达到较高的控制精度     

六自由度机械臂运动学及工作空间分析

建立了一种用于危险作业条件下的六自由度机械臂模型,根据D-H方法建立了其数学模型,并进行正向运动学分析,通过计算和仿真,验证了所建运动学方程的正确性。通过采用蒙特卡洛法分析该机械臂的工作空间,利用Matlab对机械臂工作域进行求解,给出了机械臂末端的工作空间点云图。通过机械臂运动过程中基座的受力分析,结果表明:末端执行器移动速度越快,基座承受的力矩越大;各个关节角速度和末端执行器移动速度对力矩曲线的平稳性影响明显,且基本成正比;在末端执行器位移方向改变处,基座所受力矩最大。     

一种3-RPPS六自由度并联机构运动学分析与仿真

提出了一种新型六自由度3-RPPS并联机构,并介绍了其解耦特性和参考坐标系。建立了机构的运动学模型,得到机构运动学的位姿和速度解析表达式;采用极坐标边界搜索法求解机构的工作空间并计算工作空间的体积。通过数值仿真,得到了给定动平台运动规律下,支链的长度和速度变化规律以及机构的定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,并优化得到工作空间体积最大时结构参数的取值范围。     

重箱转载机械臂的运动学建模与仿真

以QY-7t型重箱转载机械臂为研究对象,绘制了其三维结构图,阐释了各关节的运动特点,基于标准的D-H参数建模法确定了各关节坐标系及参数表,建立了机械臂的正运动学数学模型及仿真模型,并对模型进行了数值验证。在此基础上,应用MATLAB/Robotics工具箱进行了运动学仿真,结果表明:该机械臂结构参数设计的合理性,各关节在运动过程中并无冲击、骤变等现象。     

基于足端轨迹规划的四足机器人运动学分析与仿真

为了减少四足机器人在行走过程对地面的冲击,提出一种改进动静步态的五次多项式的足端轨迹规划。推导了改进五次多项式的数学公式,利用机器人运动学知识计算机器人的运动学逆解。根据数学推导,分析机器人足端速度和加速度的理论曲线。利用ADAMS对机器人在三角步态和对角步态下进行运动仿真,对比了足端轨迹的理论结果和仿真结果,分析了仿真情况下机器人质心变化和RPY角变化。理论分析和仿真结果一致,验证了改进足端轨迹的正确性。     

拆解机工作装置运动学分析与仿真

以拆解机为研究对象,利用D-H方法对拆解机工作装置进行运动学数学建模,获得相应的正向运动学方程,结合蒙特卡罗法在MATLAB中进行仿真,得到拆解机工作空间模拟图,明确运动过程中的极限位置及其与拆解机各部件尺寸的关系。建立拆解机工作装置虚拟样机模型,利用ADAMS软件对结构进行运动仿真,得到工作装置运动过程中的空间轨迹仿真曲线。与MATLAB中的工作空间模拟图进行对比后可知,两者基本一致。分析结果表明:应用D-H坐标系及蒙特卡罗法对拆解机进行运动学分析和仿真,能够在得到的结果具有一定正确性的同时提高设计效率,为拆解机实际应用提供参考。     

一种搬运机器人运动学仿真分析和实际应用

采用D-H方法建立了一种搬运机器人的连杆坐标系,详细求解了其运动学正解问题,通过ADAMS对该搬运机器人运动仿真分析,得到了机器人末端位置点的位移和角度,证明了其运动学模型的正确性;同时利用ADAMS对搬运机器人在实际应用中进行空间轨迹规划,指导现场调试,节约了现场调试时间。该搬运机器人解决了实际生产中对一定规格的重物以及有害物质搬运难的问题,从而提高了生产效率。     

经颅磁六轴机械臂运动学分析与路径规划

目前,经颅磁治疗仪治疗方式主要以人工为主,时间强度大、成本高,严重制约着国内经颅磁产业的发展。为此,根据GB 2428—1998《成年人头面部尺寸》,设计一款智能经颅磁六轴机械臂,可以代替人工手持工作,特点是工作强度高、治疗时间安排灵活。机械臂整体建模采用SolidWorks三维软件,依据改进的D-H参数法,结合MATLAB软件中Robotics Toolbox工具箱,建立机械臂的运动学模型,推导机械臂正、逆运动学方程并求解。以此经颅磁六轴机械臂为研究对象,搭建半仿真试验平台对其进行蒙特卡罗法工作空间仿真和路径轨迹规划仿真。应用双向RRT算法产生无碰撞路径点,对生成的3段治疗轨迹运用多项式插值函数进行拟合。最后输出整个路径轨迹及各关节的角位移、角速度、角加速度等相关运动参数随时间变化的曲线。分析所得结果可知,该六轴机械臂可以满足经颅磁治疗仪高精度、高效灵活、平稳工作的要求。     

基于步态规划的四足机器人运动学分析与研究

对四足机器人进行运动学建模和分析,推导运动学的正解和逆解;然后基于五次多项式对机器人足端轨迹进行了步态规划,计算了四足机器人对角步态和三角步态的驱动函数。在仿真软件ADAMS中对三角步态和对角步态进行仿真。最后制作了样机,并对样机进行了测试。通过研究三角步态和对角步态的仿真结果和样机测试结果,验证了理论推导计算的正确性。     

人形跑步机器人的逆运动学分析

提出一种人形跑步机器人逆运动学的分析方法。由于机器人在跑步时存在一个双脚离地的腾空阶段,因此建立了惯性坐标系、参考坐标系和物体坐标系,用来确定机器人身体各个部分的相对位置。采用齐次坐标转换矩阵分析机器人质心和双脚轨迹与机器人各个关节角度、角速度、角加速度等的关系,并用Newton-Raphson方法根据机器人质心轨迹和双脚轨迹计算出各个关节的运动参数,完成逆运动学分析。并通过算例验证这种方法的有效性。