连续轨迹段平滑过渡的前瞻插补算法

针对数控机床处理连续轨迹段时启停频繁、加工过程中因加速度突变所引起的冲击振动,进而导致加工效率及精度降低等问题,以多项式为基础,构建一种柔性加减速控制的前瞻插补算法。首先,在相邻轨迹转折点处建立圆弧过渡模型,根据轨迹误差及加速度等约束条件求得过渡圆弧处的最大转接速度;其次,为实现加加速度可导、加速度连续可导,提出一种基于多项式的柔性加减速算法;再次,基于柔性加减速算法和前瞻控制实现对连续轨迹圆弧衔接处速度的规划;最后,在运动平台上进行对比试验验证。试验结果表明,提出的前瞻插补算法满足系统的轨迹精度要求,速度和加速度曲线连续平滑且没有突变,保证了加工过程中的平稳性并提高了效率。     

基于双S形速度曲线的混联码垛机器人轨迹规划

针对搬运码垛机器人快速与平稳的运动控制问题,对码垛机器人在关节空间中运动轨迹规划方法进行了研究,提出了基于双S型速度曲线的码垛机器人轨迹曲线的规划方法。以混联式圆柱坐标构型的码垛机器人为研究对象,首先在机器人正、逆运动学分析的基础上,获取了机器人各个关节位置相对时间的序列值;其次,在关节空间中引入双S型速度曲线对机器人进行了各个关节的插值计算。仿真结果表明:该轨迹规划方法保证了机器人关节位移、速度、加速度、Jerk曲线的连续光滑,有效解决了码垛机器人在频繁地快速启动与停止过程中对机械结构产生的冲击和磨损问题。     

空气阻力对工业机器人时间最优轨迹规划的影响

在考虑了机器人关节速度,加速度,加加速度等传统关节约束条件的前提下,将空气阻力的影响引入到轨迹规划的约束条件之中,并结合实际工况对时间最优轨迹规划问题进行建模。基于PUMA560机器人,针对给定的关节路径点,使用遗传算法对问题进行求解,所得轨迹规划结果能够满足所有约束条件,验证了所建模型的准确性和算法的有效性正确性。     

基于S型曲线加减速的机器人圆弧轨迹规划与仿真

轨迹规划算法在机器人控制中的地位十分重要,其优劣会直接影响机器人的运动速度、精度以及平稳性。结合康尼公司设计的KNT-ESR6B机器人,针对传统加减速算法的运动加速度突变所造成的机器人运动抖动问题,提出了基于S型曲线加减速的空间圆弧轨迹规划算法,并在Matlab平台进行了仿真实验。     

基于Tau理论的机器人抓取运动仿生轨迹规划

针对机器人在抓取目标前的接近运动,提出一种基于Tau理论的仿生轨迹规划方法。Tau理论是认知科学研究者通过试验研究总结出的人和动物在接近和抓取物体时的运动策略。在Tau理论的基础上,对Tau理论的两种基本运动策略(Tau耦合策略和内部Tau-g引导策略)进行运动学分析。针对内部Tau-g引导策略初始加速度不为零的问题,提出内部jerk引导的策略(内部Tau-j引导策略),并推导出基于Tau理论的机器人接近运动的轨迹规划公式。以三自由度平面机器人为例,进行轨迹规划、运动学分析、动力学分析、仿真和试验。结果表明,运用Tau理论进行轨迹规划,机器人手部的位置和姿态可在确定的时间同时到达目标,关节速度曲线、加速度曲线和驱动力矩曲线光滑连续,笛卡儿空间的轨迹是具有"钟形"光滑连续速度曲线的直线,验证了方法的有效性。     

基于NURBS的挖掘机自主控制铲斗轨迹规划方法

针对反铲斗挖掘机机器人化作业特点,提出一种基于非均匀有理B样条(NURBS)的挖掘机自主控制轨迹规划方法.利用该方法可以生成速度、加速度连续的挖掘轨迹.尽量避免了挖掘过程中的挖掘物对于铲斗的冲击.为了进行计算机控制,提出平均等分参数和一阶泰勒近似方法细化获得离散控制点的方法.结合挖掘机机器人化控制结构进行了仿真,结果证明该方法具有光滑的路径,且轨迹规划误差小的特点.     

手术机器人高阶多项式插值的轨迹规划

为保证运动的平稳性,要求手术机器人关节空间的位移、速度光滑连续,为此提出了基于高阶多项式插值的轨迹规划方法。根据手术要求,在机器人末端的笛卡尔空间中规划出轨迹。选取轨迹上若干个路径点,运用运动学逆解求出关节空间中的若干个型值点。通过对相邻型值点进行高阶多项式插值,得到关节空间连续光滑的位移函数;对位移函数求导可以得到各关节连续光滑的速度函数。利用MATLAB进行仿真,得出每个关节的连续光滑的角度、速度曲线,精度很高。表明该方法完全可行,能够满足机器人平稳性的要求。     

考虑关节摩擦的并联机器人平滑轨迹规划

针对一种空间3自由度并联机器人,提出一种近似时间最优的平滑轨迹规划算法。与基于动力学模型的传统轨迹规划算法相比,所提出的算法模型综合考虑了所有运动关节的摩擦力矩,通过虚功原理建立了运动机构完整的动力学模型,并将运动学和动力学约束条件转换为伪速度极值曲线,同时计算出伪加速度零值边界曲线,二者相结合能更准确地反映出规划轨迹应遵循的约束条件。利用五次样条曲线分段构建相平面下伪状态、伪速度和伪加速度的平滑运动轨迹曲线,从而保证了驱动力矩、关节速度和加速度的连续性。最后利用所提出的规划方法对一种并联机器人进行轨迹规划,并通过试验验证了该方法的有效性,指出了并联机器人与串联机器人轨迹规划存在的差异,该算法可用于同类工业机器人的在线轨迹规划。     

一种适用于乒乓球机械臂的固定时间梯形加速度轨迹规划方法

针对当前常见的轨迹规划方法存在的电机利用率低、规划成功率较低的问题,提出了一种适用于乒乓球机械臂的固定时间梯形加速度轨迹规划方法。该轨迹规划方法具有连续的加速度和速度;与五次多项式规划相比,在相同的最大加速度、最大速度和Jerk值限制下,规划成功率从72.3%提高到93.7%。详细介绍了轨迹规划的方法,最后通过实验验证了算法的跟踪效果。     

柔索驱动拣矸机器人抓取轨迹规划研究

依据矸石分拣过程和特点,提出一种柔索驱动拣矸机器人的抓取轨迹规划方案。建立柔索驱动拣矸机器人运动学模型,仿真分析验证了模型的正确性,为末端抓斗的运动轨迹是否符合索长变化规律提供判定依据。根据矸石与皮带运输机同步运动的特性、矸石仓位置及拣矸机器人工作空间几何中心受力最佳等条件,将末端抓斗的抓取轨迹规划为启动段、准备段、抓矸段和置矸段;并针对各段不同的运动特点,采用S型速度曲线和五次多项式组合的轨迹规化方法,对末端抓斗的四段运动进行规划。对规划的轨迹方案进行仿真,结果表明,末端抓斗的运动轨迹、速度和加速度连续,索长变化光滑连续,且轨迹参数能适应矸石在皮带运输机上的不同分布情况。