基于ADAMS的重载液压机械臂动力学建模与仿真

针对七自由度重载液压机械臂,建立精确、高效的重载液压机械臂系统逆动力学模型。利用牛顿-欧拉递推法、Spong柔性关节模型和Stribeck摩擦模型建立机械臂动力学模型;利用Creo完成机械臂三维模型搭建并导入ADAMS分析计算。与试验结果对比,确定系数均大于0.6,与无摩擦纯刚体模型计算结果相比有明显提升,验证了建模方法的准确性。     

基于串联弹性驱动器的柔顺机械臂设计与仿真

基于串联弹性驱动器(SEA)提出了一种三自由度柔顺机械臂的设计方案,用来模拟人手臂的运动,提高其对环境的适应力,实现良好的柔顺性。利用三维造型软件Inventor建立了三自由度柔顺机械臂的三维模型;针对柔顺机械臂关节提出了一种具有拮抗形式的弹性驱动方法,采用主动驱动弹簧和被动约束弹簧构成柔性张拉弹簧组合,以模拟肌肉-肌腱组织的收缩运动;通过动力学仿真软件Adams进行了驱动仿真分析和静动态冲击实验,结果表明在受到冲击时,柔性关节可以产生较大的柔性转角并快速衰减到稳定的运动状态,证明了该机械臂可以有效减小冲击,具有良好的柔顺性。     

一种五轴冗余工业机械臂运动分析及仿真

冗余机械臂凭借广泛的运动空间、较高的灵活度等优势得到了广泛的关注,但其逆运动学求解复杂,计算量大。针对此问题,以某五轴冗余工业机械臂为例,根据D-H约定建立正运动模型,结合实际情况确定关节运动顺序,基于代数法建立逆运动求解模型,降低求解的复杂性,计算结果满足轨迹规划的要求。并基于关节空间采用五次多项式函数进行运动仿真验证,结果表明:各关节运行平稳,没有明显的突变点,满足机械臂的工作需求。     

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SimMechanics的六自由度机械臂仿真研究

运动学和动力学分析对机械臂的研究具有很重要的作用。以往对机械臂的研究方法均需要建立复杂的数学模型和程序,而Sim Mechanics具有简单、快捷获取动态系统的模型的功能,并且系统建模方便直观,仿真功能强大,可以在模型中通过改变结构,优化系统参数,在仿真环境中分析结果。利用Sim Mechanics的上述优点,以工业六自由度机械臂ER10为研究对象,将SolidWorks建立好的机械臂ER10模型导入到MATLAB/SimMechanics仿真平台中,生成对应的仿真模型,并且在运动仿真平台中,通过在机械臂模型添加末端位姿信号和各个关节信号(角度函数,力矩值),全面地对机械臂进行运动学和动力学分析。     

混凝土液压拆除机械臂运动学分析与研究

混凝土液压拆除机械臂运动学分析是混凝土液压拆除机器人运动及控制器设计的重要组成部分。将混凝土液压拆除机械臂作为研究对象,通过D-H法则建立机械臂连接杆坐标系,并完成机械臂的运动学分析。运用ADAMS对模型进行运动学仿真分析,获得了机械臂的运动包络图,测量了机械臂喷枪末端的位移、速度及加速度曲线,验证了理论分析的正确性。结合理论分析与仿真,分析实际使用中机械臂喷枪末端的姿态和运动情况,为末端机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

六自由度机械臂反向动力学递推算法研究

针对多自由度串联型工业机械臂反向动力学求解问题,提出一种基于解耦自然正交补的反向动力学递推算法。通过六维旋量描述相邻连杆的速度约束,用自然正交补矩阵构建关节速度与六维旋量之间的关系。采用非解耦的Newton-Euler方程建立机械臂的动力学模型,当考虑连杆间的速度约束时,将该动力学模型用基于自然正交补的方法进行解耦,形成机械臂反向动力学递推算法,得到动力学模型的最小阶形式。以KUKA KR5六自由度机械臂为例,在仿真环境下对所提算法的有效性进行验证。结果表明:与其他4种算法相比,该算法计算复杂度低、计算效率高;该算法计算效率比ADAMS高67.7%。     

巨型机械臂结构动态应力测试与强度分析

某巨型机械臂设计过程中使用了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的虚拟样机技术,进行了动力学仿真和静力学计算。为确保设备运转安全可靠,对巨型机械臂进行了动态应力测试,分析其运动过程中主体结构的应力分布,测试数据与ADAMS/ANSYS平台的联合仿真计算结果一致,确定了巨型机械臂的强度安全,证明了基于Pro/E、ADAMS和ANSYS平台的联合仿真计算技术路线对特种大型复杂机械设备研发具有很强的推广性。     

液压支架顶梁焊接机械臂的运动学分析与仿真

针对液压支架顶梁焊接过程中焊接工艺不完善、焊接难度大的现状,设计一种五自由度焊接机械臂,以保证顶梁的焊接效率和质量。基于改进D-H参数建模方法,对顶梁焊接机械臂进行正、逆运动学分析求解;采用蒙特卡罗法对液压支架顶梁焊接机械臂的有效工作空间进行分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱对焊接机械臂进行建模和轨迹规划分析和仿真,得到各关节的角位移、角速度以及角加速度曲线;使用Adams得到机械臂的实时跟踪轨迹,经验证可知MATLAB的轨迹规划是正确的。分析仿真结果可得,设计的顶梁焊接机械臂轨迹平稳并连续,满足运动学要求,为后续顶梁焊接机械臂的动静力学分析和优化设计以及运动控制奠定了基础。     

串联机械臂的设计与仿真

提出了一种新的服务机械臂构型设计方法,该方法研究了人的手臂运动形式,并进行了仿形。建立了数学模型,运用牛顿-欧拉方法进行了动力学分析,从而选择了电机和减速器;利用UG三维造型技术对机械臂进行具体设计,包括利用UG设计机械臂机构、优化机械臂结构等;利用ADAMS和ANSYS进行了仿真分析。结果表明:所设计的机械臂保证了轻量化的同时能够满足强度和刚度的要求。     

平面二自由度并联机构的运动学和动力学研究

为了满足发光二极管电子封装设备的高速高精要求,设计出了二自由度平面并联机构(2-PPa并联机构)。该机构由一个动平台和两个对称分布的结构完全相同的支链组成,每个支链中都有一个移动副(驱动关节)和一个由平面平行四边形组成的特殊移动副。推导出该机构的运动学模型,根据性能指标确定其设计参数,并基于Euler-Lagrange方程建立该机构的动力学模型,最后通过算例仿真并分析了动平台按照一定轨迹规划运动时,两个移动副速度、加速度和驱动力的变化规律。结果表明:速度变化过程中,两个移动副的加速度和驱动力都较大,其方向相互对应。     

铁路货车摘钩机器人的动力学分析与仿真

针对编组站驼峰摘钩问题,设计一种三自由度行走式摘钩机器人.在上关节处建立各连杆的坐标系,用D-H参数法推导出机器人的运动学方程,同时用拉格朗日法建立机器人的动力学方程.在Pro/E软件中建立摘钩机器人的三维模型,并将其导入ADAMS软件进行动力学仿真,得到摘钩机器人各关节的力/力矩-时间曲线.与理论计算结果进行对比,表明所建立的摘钩机器人的动力学方程是正确的,进而说明该摘钩机器人的结构可行.     

视觉定位下的并联机械手运动仿真平台设计

针对Delta并联机械手对目标物体的拾放任务,基于MATLAB图像处理技术获取目标物体的中心坐标,并在直角坐标空间中进行机械手的五次多项式轨迹规划,得到末端运动平台的运动轨迹。建立Simulink/Simmechanics联合仿真系统,采用Simulink完成多项式轨迹规划并得出驱动臂的实时目标角度,传递给Simmechanics模拟机械手的连续轨迹运动,得到机械手的动力学参数。运用MATLAB/GUI设计仿真平台,集成图像处理和机械手运动仿真并实现不同插件之间数据的传递。最后通过运动仿真实例验证了仿真平台的有效性,对机械手驱动电机选型和智能化控制研究有较大价值。     

数控机床伺服系统动态特性的理论分析与仿真研究

运用拉格朗日动力学普遍方程,分别以电气系统电荷量、伺服电机输出转角以及滚珠丝杠扭转角为广义运动坐标,从系统能量的角度,依次建立起伺服控制系统、机械传动系统以及机电偶合系统的动力学模型,分析了伺服控制系统、机械传动系统以及彼此间相互耦合的动态特性,以计算机仿真分析方法为手段,分析比较了不同的控制调节方案以及不同的设计参数对伺服系统动特性所造成的影响,找到了影响机电偶合系统动态性能的关键影响因素和调整方向.对于伺服系统的设计、控制参数合理设置以及保证伺服系统的动力性能具有重要意义.     

3-R-RR并联机器人动力学分析

文章基于Lagrange方程导出了3-RRR并联机器人的动力学方程,分析了此并联机器人的动力学特性。通过算例讨论了3-RRR并联机器人的等效转动惯量、驱动力／力矩和能耗的变化规律。本文的研究内容可为3-RRR并联机器人的动态性能分析、机构优化设计、系统控制等实际应用提供有益指导。     

搬运工业机器人的教学仿真系统设计

利用OpenGL开发环境,与Visual C++相结合,建立搬运工业机器人的三维模型,开发的仿真系统具有可扩充性和可移植性,将FMS机器人的正逆运动学、正逆动力学、各种控制算法、轨迹规划封装成通用模块,并提供用户接口,供用户设计自己的模块和控制算法;增加多个输入输出模块。该结构可扩展实际的FMS机器人控制系统,从而更好地为搬运工业机器人在工作空间的工作姿态进行三维仿真,实现实时控制与实时仿真的一体化。     

取药机械手的设计及其运动分析与仿真

为了提高自动化药房的取药速度,设计了一种新型取药机械手。该机械手的夹取方式采用两指平移形式,手爪底座下方设计有临时储药装置,可以满足机械手一次往返抓取多盒不同药品的要求;运用D-H法和矩阵法建立坐标系及运动学方程,并在MATLAB软件中运用拓展工具箱Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,得出机械手的运动范围。该研究可为减少单处方抓取期间往返出药口的次数,缩短取药用时以及规划机械手轨迹提供一定的参考。     

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。