三自由度绳驱动并联机器人运动学分析

本文提出了一种新型的三自由度绳驱动并联机器人,在阐述其结构特点的基础上,并对其运动学机构进行了分析,建立了该机构位置的正反解方程,进行了数值分析,为该类机器人机构的开发研究提供了一定的理论基础.     

冗余平面并联机器人工作空间分析及轨迹规划

针对固高三自由度冗余并联平面机器人的结构特点,首先对其正向运动学特性进行了分析,然后对并联机器人的工作空间进行了确定。由于末端执行点位于工作空间不同区域时,反解表达式不同,所以对三自由度冗余并联平面机器人的逆向运动学的特性进行了分段考虑,并由此确定了关节的转角运动范围。随后,采用线性插值方法对关节空间轨迹规划进行了研究和仿真。实验结果证明了并联机器人工作空间和轨迹规划的正确性。     

一种分析并联机器人工作空间的解析几何法

以解析法为基础，提出了一种分析并联机器人工作空间的方法。应用几何方法，结合并联机器人的运动特性，最终较精确地确定出并联机器人的工作空间。     

一种新型并联机器人工作空间分析

对一种新型并联机器人的工作空间问题作了讨论,基于运动学逆解,通过极限边界数值搜索算法求取了并联机器人工作空间,并通过MATLAB仿真得到了该并联机器人工作空间的实体模型.     

一种新型6-PRRS并联机器人工作空间分析

基于运动学逆解求取了并联机器人理论工作空间,在此基础上通过判断杆件间的干涉情况、虎克铰转角情况、杆件与运动平台之间的干涉关系修正了工作空间,获得了实际工作空间.通过上述方法计算得到的6-PRRS并联机器人工作空间具有较好的实用性.     

绳牵引并联机器人完备干涉判定条件推导

为克服以往因干涉分类不清晰、推导不完备而造成的在绳牵引并联机器人干涉计算中所存在的误判和漏判问题,推导包括各类干涉情况的完备判定条件并提出干涉求解策略。在明确干涉分类的基础上,根据绳与绳以及绳与末端执行器边缘之间公垂线垂足位置关系的各种情况,推导绳与绳干涉以及绳与末端执行器边缘干涉的数学判定条件;证明绳与末端执行器面干涉的充分必要条件。在此基础上,提出一种适用于绳牵引并联机器人的干涉求解策略。通过对一个典型的绳牵引并联机器人的干涉问题进行求解与对比分析,表明所导出的完备干涉判定条件可较传统方法更合理地确定干涉区域,从而为更准确地实施绳牵引并联机器人的控制奠定了理论基础。     

六自由度绳牵引并联机器人的可达方位空间计算

可达方位空间是指运动平台在一定范围内转动时,运动平台能实现的位置能力。文中通过绳牵引并联机器人的力和力矩平衡方程,得出了判断一个位形是否在运动空间中的方法,在此基础上从判断平面内一条射线上的可达方位空间边界点出发,获得平面上和空间内的可达方位空间边界点。文中采用该算法仿真绘出了机构的可达方位空间。     

绳牵引并联机器人工作空间的判定条件与解析表达

研究6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的性质,给出并证明在不同牵引绳根数下末端执行器位姿属于力旋量封闭工作空间的充要条件,分析满足矢量封闭原理的结构矩阵对应的几何特征。总结6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的判定定理,即结构矩阵满秩,在结构矩阵中存在列矢量位于6个线性独立列矢量反方向张成的六维凸锥内,且满足相关系数之和大于0。基于以上定理和性质,推导6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间边界的解析表达式,提出力旋量封闭工作空间解析求解方法。数值算例验证了方法有效可行。     

6自由度绳牵引并联机构的位置空间分析

文中对绳牵引并联机器人的位置空间进行了研究.在绳牵引并联机构的应用中,工作空间的形状是需要了解的重要因素.通过绳牵引并联机器人的力和力矩平衡方程得出了判断一个位形是否在工作空间中的方法.据此进行仿真分析,确定了6-6型绳牵引并联机器人的位置工作空间形状同运动平台和基座几何布置、尺寸的关系.     

一种新型6-PTS并联机器人工作空间分析

工作空间是评价并联机器人工作性能的重要指标.以一种由Stewart平台演绎而来的正交6-PTS并联机器人为研究对象,介绍了其机构特点.基于运动学逆解,分析了各分支间的干涉约束、运动副的转角约束和杆长约束,运用搜索法得到其不同高度截面的工作空间图以及三维定姿态工作空间图.工作空间的研究为此类并联机器人的应用与设计提供了直接依据.     

3自由度柔索并联机构的运动轨迹规划

首先基于3自由度柔索并联机构模型,通过对索端重物进行正、逆运动学分析找到重物位置坐标与索长输入的相互关系。在此基础上,运用达朗贝尔原理推导出各柔索索端拉力与重物位置及柔索长度之间的关系。此过程中建立的非齐次线性方程组,证明了其具有无穷多组解,并采用广义逆矩阵的相关理论求解获得该方程组的最小范数解,即任意一时刻索端拉力的最优解;然后,在满足约束条件的前提下,寻找该并联机构的工作空间,即重物运动轨迹的范围。最后,对重物实现空间螺旋线轨迹进行了仿真,结果表明该机构能使重物的运动满足轨迹要求并具有较好的平稳性。仿真结果也为后续的对实现重物按规划轨迹运动的机构控制提供了理论基础。     

6-SPU并联机器人的轨迹规划与仿真

针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。     

钢丝绳传动机器人运动学的回路分析方法

研究分析了一类2N条钢丝绳驱动N个自由度机器人的运动学,其运动学分析可通过推导除去钢丝绳后的开环链机器人关节角位移与末端执行器之间的运动学模型和关节角位移与电机转子角位移之间的运动学模型两个步骤完成。在运动学分析的基础上,提出了用回路矩阵和等效半径矩阵描述钢丝绳传动机器人运动学的回路分析方法。根据钢丝绳传动原理,通过观察法可直接列写回路矩阵和电机驱动空间等效半径矩阵,从而得到电机转子角位移与关节角位移之间的映射关系模型,解耦了由于钢丝绳传动导致机器人关节之间的运动耦合。实现了电机驱动空间、关节空间和笛卡尔空间之间完整的运动学映射,加快和简化了钢丝绳传动机器人运动学的建模和分析过程。最后,以Utah/MIT手指为例进行了运动学分析,比较Matlab运算和Solidworks Motion仿真的末端运动轨迹,验证了回路分析方法的正确性。     

6-PPPS正交六自由度并联机器人的轨迹规划

针对一种新型6-PPPS并联机器人,给出了表达姿态的一种新方法--驱动姿态参数法,给出了驱动姿态空间的概念,并提出基于驱动姿态空间的姿态路径规划方法.该方法可以保证机构的姿态变化始终在机构的许可姿态范围内.针对姿态路径,采用关节空间轨迹规划,求出了满足姿态路径的关节轨迹规划的约束条件.     

工业机器人笛卡尔空间轨迹规划

研究了在笛卡尔坐标系中工业机器人空间直线及圆弧轨迹规划问题,提出利用抛物线过渡的空间直线插补算法和基于局部坐标系的空间圆弧插补算法。以上算法在自行设计的五自由度喷涂机器人上进行了实验验证。实验结果表明,该直线和圆弧插补算法能保证机器人运行平稳,轨迹衔接平滑。     

6-PPPS正交六自由度并联机器人的轨迹规

针对一种新型6-PPPS并联机器人，给出了表达姿态的一种新方法——驱动姿态参数法，给出了驱动姿态空间的概念，并提出基于驱动姿态空间的姿态路径规划方法。该方法可以保证机构的姿态变化始终在机构的许可姿态范围内。针对姿态路径。采用关节空间轨迹规划，求出了满足姿态路径的关节轨迹规划的约束条件。     

工业机器人关节空间轨迹规划及优化研究综述

随着机器人技术的发展,工业机器人广泛应用于自动化生产之中,极大地提高了生产效率以及自动化程度。轨迹规划是完成作业任务的关键环节,而轨迹优化则进一步提高了任务完成质量,也顺应了工业发展的需要。对工业机器人关节空间的轨迹规划及优化研究进展进行了综述。首先,简述了关节空间轨迹规划算法,指出多项式插值是主要方式,B样条曲线因其优良特性是今后发展的必然趋势。然后,对不同目标下的轨迹优化进行了全面综述,指出优化目标的确定以及算法的改进等还存在的问题。最后,对今后的发展方向进行了展望,多目标优化求解方式以及约束的动态调整等将是今后的研究重点。     

下肢康复机器人屈伸训练轨迹规划

针对下肢屈伸训练,在机器人末端工作空间内,确定了直线和圆弧相结合的运动轨迹,根据轨迹规划对末端位移、速度、加速度连续性的要求,假设加速度按正弦变化,由直线、圆弧轨迹起点和终点的约束条件求积分得到位移、速度、加速度函数表达式,并利用MATLAB软件得到机器人末端在XY平面内的轨迹,并求解了轨迹上机器人末端位姿与时间的关系,由数值解法求解逆运动学,得到了机器人若干时刻的关节位移,证明了轨迹规划的可行性,同时为机器人仿真的驱动函数提供数据。     

机器人在焊接相贯线时的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于工作空间焊接机器人无碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法。该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法。借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题。