一种新型三自由度并联机构及其运动学分析

提出了一种新型三平移并联机器人机构,运用螺旋理论分析了该机构实现空间三维移动的机构学原理及其自由度,判断了机构的主动副位置;给出了机构位置分析的正、逆解析解,对机构进行了速度、加速度分析并讨论了机构输入一输出运动解耦性.     

三平移并联机器人机构的智能模糊控制研究

目前，有关并联机器人的研究多限于机构学、运动学和动力学方而的研究本文针对一种三平移并联机器人机构，在根据动平台运动要求，基于运动学分析实时求得各支路主动副期望角位移，建立了控制系统模型。设计了一种用于并联机器人轨迹跟踪的模糊控制器，仿真实现了对各支路主动副期望运动轨迹的跟踪。仿真研究结果表明，该控制方案能实现较高精度的快速轨迹跟踪，同时可削弱或避免常规模糊控制中的振荡现象和稳态误差。系统对参数摄动和外界于扰具有较强的鲁棒性。其研究为进一步实现该并联机器人机构的高精度实时控制奠定了基础。     

一种3 PUPU并联机构的位置分析与动态仿真

针对串联机器人和3-PUU并联机器人机构的结构特点和运动学特性,提出了一种3-PUPU并联机器人机构。研究描述了该并联机器人机构的几何关系,其具有三条相同的支链,且每条支链均以两个移动副作为驱动副。以该机构的运动学位置理论分析为基础,利用SolidWorks建立了该机器人机构虚拟样机,并在ADAMS软件中对机构位置作动态仿真。仿真结果验证了该运动学正反解的正确性。     

一种平面二自由度并联机器人承载能力分析

以一种可实现末端运动平台平动且具有较小运动惯量的平面二自由度并联机器人机构为研究对象,分析其承载能力性能。与传统的分析和优化设计方法不同,综合考虑机器人机构的几何尺寸和运动变量的变化范围,作为机器人机构的运动学参数,利用空间模型理论,建立了机器人机构的设计空间。在设计空间内计算机器人机构的承载能力性能指标并绘制了相应的承载能力性能图谱,并探讨了机构承载能力性能指标与运动学参数之间的关系。这些图谱为设计者评价该机器人机构的承载能力性能和选择优化的运动学参数提供了帮助。提出的新方法也为以移动副为驱动的平面并联机器人分析与优化设计提供了一种有效的新途径。     

3-PUU并联机器人机构及其运动学

介绍了一种空间三自由度并联机构3-PUU,该机构有动平台、定平台和3个连接支链组成,动平台相对于定平台有2个转动和1个移动.该机构动平台和定平台之间的连接全部由万向铰链完成,结构简单、对称,刚度高,控制简单;P副水平布置,动平台重力由导轨承担,丝杠轴向受力小,刚度好;相对于3-PRS两转一移机构,绕X和Y轴允许摆角大.文中建立了运动学方程,通过计算给出了位置反解和Jacobi矩阵,为速度分析和奇异性分析打下了基础.     

基于SimMechanics的新型3UPU UPS并联机器人仿真研究

针对一种新型3UPUUPS并联机器人进行了运动学和动力学分析,建立该并联机器人的运动学及动力学模型,在此基础之上运用Mat Lab中的Sim Mechanics模块精确建立该并联机器人仿真模块。根据该并联机器人的运动情况设计动平台运动轨迹,经逆解模块产生各个支链的运动轨迹,设计PID驱动控制器驱动该并联机器人进行仿真。最后将数值计算与仿真结果进行对比分析,结果表明:该种方式建立的机械模型和控制均都符合实际系统特性,并且避开了并联机构平台复杂的建模过程,对其他并联机构有很大的借鉴意义。     

并联水泥装载机器人运动学研究

针对当今水泥装载行业的实际需要,提出一种自动水泥装载机器人,并设计开发出一种结构简单、驱动部件少、控制简单的并联水泥搬运机器手。介绍了该机器人的整体结构方案,确定该机器人的可行性与实用性。介绍了并联搬运机械手的基本结构组成并计算自由度,验证了该机构运动的确定性,并建立了运动学数学模型,得出其位置、速度及加速度的运动学逆解解析形式。通过运动学分析,为驱动机械手的伺服电机合理选型及机构的设计和进一步优化提供了参考。     

基于模糊遗传算法的新型六自由度并联机器人运动学分析

运动学位置正解和位置逆解是对并联机器人其它性能进行分析的基础,位置正解也是并联机器人研究中的一个难点.采用模糊遗传算法对一种新型六自由度并联机器人的运动学位置正解和位置逆解进行了求解,并且利用灰色关联分析对求解结果进行了分组,得到了Stewart并联机器人的五组位置正解实解.实例表明该方法简单、方便、具有通用性,是求解并联机器人运动学问题的一种新策略.     

3-RCR并联机器人的设计和运动分析

基于螺旋理论的约束螺旋和运动螺旋,对3-RCR并联机器人的三条运动支链进行研究,确定该并联机器人的自由度。通过动静坐标系的相互转换所建立的位置方程,获得3-RCR并联机器人的位置正逆解。基于MATLAB软件进行编程求解,得到正逆解的数值算例。     

3-PCR并联机构精度分析

首先,对3-PCR并联机器人机构进行建模,基于微分原理,通过求解3-PCR并联机构的位置微分方程,得到了机构的精度分析模型。然后,使用MATLAB仿真来分析各主要误差源对该机构动平台精度的影响(主要误差源有主动副转动误差、结构参数误差和位姿变化引起的误差)。最后,通过以上分析对3-PCR并联机器人机构的实际误差补偿与控制奠定了理论基础。     

一类3自由度空间并联机器人机构的设计及分析

基于单开链单元理论提出一种分支中含有平面6杆闭回路结构的空间并联机构,该机构的主动副为3个移动副,动平台相对静平台具有二维移动和一维转动(2T1R)自由度.通过将此机构的部分运动副替换又得到另外两种新型2T1R并联机构.分析了这类机构的位置逆、正解,其中位置逆解具有唯一性,而正解有两个.讨论了机构的工作空间和运动耦合性.由于这类机构结构简单,而且其运动学解具有弱耦合性,使得轨迹规划和控制较为简单,因此这类机构具有潜在的应用前景.     

基于改进人工蜂群算法的冗余机器臂逆解研究

针对具有移动关节的7自由度机械臂逆运动学求解困难的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法的逆运动学求解方法。首先根据冗余机械臂的物理结构简化出几何模型,利用D-H法建立运动学模型,由坐标系变换得到正运动学的解。由于该冗余机械臂不满足Pieper准则,难以用传统方法求得封闭解;因此采用改进人工蜂群智能算法,利用位置误差与姿态误差的标准差作为目标函数,求取逆运动学的最优解,并利用Matlab编程进行仿真验证,仿真结果表明该方法准确有效,为具有移动关节的冗余机械臂逆运动学的求解提供了一种新的途径。     

一种物料抓取机器人的运动学研究

提出了一种新型2-DOF串并混联机械臂,该机械臂具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。在自由度分析的基础上,对这种机械臂进行了运动学性能分析。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

基于烟花灰狼算法的冗余机械臂运动学逆解

针对常规方法无法有效求解冗余机械臂逆运动学解问题，提出改进灰狼算法的机械臂逆运动学求解方法，采用一般反向学习初始化与烟花算法爆炸机制相结合，使得算法具有较强的抗干扰与全局求解性，有效避免早熟、局部最优问题。采用10种经典测试函数对改进灰狼算法进行性能测试，测试结果证明改进灰狼具有收敛精度高、抗干扰能力强等特点。以凿岩机器人的七自由度机械臂逆运动学求解为例，采用MDH法建立运动学模型，运用改进灰狼算法求解并与粒子群、模拟退火、传统灰狼算法进行对比，仿真结果表明：该算法性能优于其他算法，能对冗余机械臂逆运动学进行有效求解。     

Inverse kinematics and welding experiments of the intersecting pipe welding robot

A robot used for multi-pass welding of the piping branch junctions and nozzle attachments to main pressure vessels is 4-DOF serial mechanism,two mobile joints and two rotary joints are adopted in design.The kinematic model was established with DH parameters,the inverse kinematics was solved.According to the forward and inverse kinematics equations,the robot kinematics was simulated in Matlab,the simulations indicate that the solution for inverse kinematics can satisfy the welding requirements well.As there are size errors,processing errors and welding deformation,the path of welding is forecasted according to the previous welding situation,and then,the path is taught at desired via-points,which plays an important role in submerged-arc welding.The submerged-arc welding experiments indicate that the robot and the welding methods are preferable to ensure welding quality.     

冗余度机械手逆运动学果蝇优化算法的改进

逆运动学问题是冗余度机器人运动控制、轨迹规划和动力学分析的基础,也是机器人学中最重要的问题之一。以末端执行器位姿的误差最小为优化目标,建立适应度函数,将求解冗余度机械手的逆运动学问题转化为一个等价的优化问题,在优化算法的基础上通过杂交变异果蝇优化算法(HMFOA)进行冗余度机械手逆运动学问题的求解。采用嗅觉搜索杂交突变机制和视觉搜索的动态实时更新机制,有效解决果蝇优化算法(FOA)的收敛问题,并提高算法的收敛速度。为进一步验证HMFOA的有效性,在七自由度机械手上对HMFOA进行了测试,将其结果与FOA、LGMS-FOA和AE-LGMS-FOA等算法进行了比较,证明HMFOA能有效地解决冗余机械手的逆运动学问题。     

基于灵巧特性的三平动并联机构的尺度综合研究

考虑机构的灵巧性提出一种新型3-PUU并联机器人,对该并联机构进行运动学分析,得到了3-PUU并联机器人的运动学反解,在此基础上,建立了并联机构的雅可比矩阵;引入运动灵巧性指标。对该并联机器人的运动灵巧性进行了尺度综合分析,为并联机构的构型设计和进一步提供了依据。研究结果表明,该种机器人具有较好的实际应用前景。     

移运油管机械手设计及其轨迹规划

国内油田修井作业存在人工辅助管柱的起、下操作的危险性以及人工效率低下的问题。研制一种修井作业移运油管机械手,并提出一种新型末端夹持器机构模型,以解决机械手抓取油管的难题。根据D-H参数法创建机械手运动学模型,对机械手进行正逆运动学分析;结合移运油管的工况需求,确定移运过程的轨迹以及经过的目标关键点;使用MATLAB和五次多项式插值法,根据目标关键点进行轨迹仿真,验证机械手轨迹规划的合理性,为机械手的运动控制和轨迹优化提供参考。     

一种新型5轴执行机构末端定位算法

针对一种5轴执行机构末端建立二维、三维的定位模型,使之定位到给定目标点处。采用向量积方法确定关节实际旋转角度的取值范围。二维模型中,分别旋转大臂、小臂和腕部关节点,进行二维平面定位;三维模型中,分别旋转腰部、大臂、小臂和腕部关节点,进行三维空间定位。逆运动学求解时,对大臂俯仰角度进行迭代,解出所有的有效解,并用正运动学分析方法对所有解进行验算。按照执行机构运行效率最高原则,从所有有效解中计算最优解。最后,给出二维模型和三维模型最优解的各关节点运动轨迹、各关节点角度-时间关系曲线。仿真结果表明:定位精度在毫米级,能够满足定位需求。     

基于SolidWorks和ADAMS的装车机械手运动仿真

针对当今水泥装载运输行业中存在的实际问题,开发设计一种结构简单、控制容易的自动袋装水泥装车机械手。利用三维建模软件SolidWorks建立装车机械手的实体模型,将模型导入仿真软件ADAMS环境中,并进一步的添加约束和驱动等,通过对该模型进行运动学仿真分析,得到关键构件的运动学参数,绘出构件的运动特性曲线,验证机构设计的合理性和可行性,为机械手的运动控制及机械结构的优化设计提供参考依据。