四自由度Delta机械手运动学逆解研究

并联机器人的运动学分析是研究并联机构的基础。为使Delta四自由度机械手达到完成工作的目的,根据Delta并联机械手的特点,改进了两种四自由度Delta机器人设计,简化模型,建立数学模型及运动方程,推算出运动学逆解公式。根据机械手末端执行器的位置和姿态,得到伺服电机需要转动的转角。     

一种六自由度手术机器人的运动学计算和仿真

为了实现手术机器人绕固定点运动的运动方式,提出了 一种新型串联六自由度手术机器人模型,模型通过算法控制的多关节联动实现定点运动.该模型结构设计满足Pieper准则,并采用移动关节和旋转关节的串联连接结构,使机器人能通过固定点以任意姿态到达工作空间的任意位置.运动学计算使用解析法求出模型的8组解析解,基于计算软件编程计算验证其正确性.对机器人模型进行必要扩展,使用建模软件完成模型创建,基于ROS平台研究学习运动控制工具MoveIt!及可视化工具RViz,对模型进行运动规划和可视化仿真,验证了模型的可行性和整体算法的正确性.     

ROBONOVA-1型机器人运动学分析

根据ROBONOVA-1型机器人的结构及步态的特点,将其简化为五连杆机构模型,建立了运动学方程.利用机器人逆运动学分析方法求出了各关节转角公式.采用加速度轨迹规划方法对机器人的步态进行了规划,并利用MATLAB软件对所规划的轨迹进行了仿真.仿真结果表明所建立的机器人逆运动学方程完全正确,为机器人的步态轨迹控制提供了依据和算法支持.     

弧焊机器人系统的运动学求解

建立了Motoman SK6机器人和二轴倾斜/回转焊接变位机的模型,用Denavit-Hartenberg方法建立了机器人操作臂和变位机的运动学方程,实现了运动学正解. 根据机构特点用简化的几何解析法得到封闭形式的机器人运动学逆解,并实现了使变位机获得平焊位置的算法. 通过机器人系统的运动学和平焊位置算法,可以实现焊缝在平焊位置焊接,从而保证了焊接质量. 算法简单,且运行速度快,为实现弧焊机器人系统路径规划和离线编程奠定了基础. 经过图形仿真与实际下载到机器人控制柜上运行,表明计算结果可以满足平焊位置焊接的要求.     

模块化机器人双臂协调操作的实验研究

提出了利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息来进行双臂机器人协调操作的方法。通过对双臂协调操作的运动约束进行分析,确定双臂协调运动的约束条件,同时将三维测量系统获得的空间三维坐标信息反馈到控制计算机,调整机器人末端的位置和姿态,以装配螺栓为例从运动学角度完成协调操作的实验。实验证明,利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息对双臂机器人进行协调操作是有效的。     

七自由机器人逆运动学研究

本文提出了一种具有球形腕的冗余度机器人逆运动学实时解的新方法。即采用位姿分解方式，使逆运动学划分为球形腕位置和姿态两部分。     

自平衡自行车机器人的运动学分析

针对一种自行车机器人进行了运动学分析,得到了自行车机器人横滚角度与倾倒角度和驱动速度之间的函数关系。从理论上给出了能够调整机器人稳定所需要的驱动速度的下界。只要驱动速度高于此临界值,就能够通过车把保持车体平衡。计算机仿真结果表明,当机器人具有不同横滚角度和车把转角的姿态时,要将其调整回平衡态所需的驱动速度处于以该临界值为下限的一个区间。基于这种运动学关系进行了自行车机器人的运动控制实验。通过将横滚角度理论计算值与自行车机器人的实验数据进行对比,发现这两者是基本一致的。从而通过实验验证了所提出的上述运动学分析的正确性。     

焊接工业机器人灵活性分析及仿真研究

针对一种焊接工业机器人,采用蒙特卡罗方法和运动学分析方法,分析了焊接工业机器人的工作空间。通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔。利用灵活性、灵活度和服务球的概念,分析了机器人工作空间中任一点的灵活度,求出了机器人的灵活工作空间,为后续开发和优化焊接工业机器人的使用性能和灵活的工作范围提供了参考依据。     

焊接工业机器人灵活性分析及仿真研究

针对一种焊接工业机器人,采用蒙特卡罗方法和运动学分析方法,分析了焊接工业机器人的工作空间。通过仿真可方便的判断机器人工作空间中是否存在空洞或空腔。利用灵活性、灵活度和服务球的概念,分析了机器人工作空间中任一点的灵活度,求出了机器人的灵活工作空间,为后续开发和优化焊接工业机器人的使用性能和灵活的工作范围提供了参考依据。     

关节型检测医疗机器人结构的规划与研究

从实际应用出发开发了一种用于检查肝胆腹部的医疗检测机器人。规划并设计了由7个转动关节构成的医疗机器人扫描臂的结构。根据机器人运动学原理推导出医疗机器人手臂空间运动学方程式,得到各杆臂相对基础坐标系的位置和姿态矩阵。根据实际情况预设各杆臂的长度和各关节的转角值．运用机器人运动学正解法求得机械臂前端的扫描范围。计算结果表明：在预设的参数下．医疗机器人采用7个纯转动关节联结机械臂可满足使用要求。同时,对于灵活工作空间较大的医疗机器人的设计提出了有效的规划方法。     

基于相对精度指标的机器人运动学校准

针对工业机器人在激光切割、弧焊等应用领域对相对精度的指标要求,结合鲁棒的极小极大优化理论,提出基于相对精度指标的运动学结构参数校准方法. 通过最小化3个靶球对应的最差相对定位误差,保障前、后两位型间的相对定向精度,构建包含约束的非线性优化问题;使用二次序列规划方法对原问题进行近似,通过主二元子梯度算法在满足不等式约束的条件下快速搜索局部最优解,实现对由于部件制造和装配等环节引入机器人结构参数误差的辨识. 进行补偿并精度验证后的实验结果表明,六轴机器人IRB2600的相对定位及定向精度分别提升了67.98%和24.32%,七轴机器人IRB14000分别提升了90.61%和74.61%.     

一种新型混联手术机器人的运动学分析

根据手术机器人手术操作空间和运动特性要求,提出一种具有冗余8自由度的新型混联手术机器人结构.该混联结构由SCARA(PRR)串联机构和一个2自由度并联转动机构相结合而成.通过建立机器人正向、逆向运动学数学模型,解决了该机器人逆运动学解析解的问题,得到了运动学特征方程;运用蒙特卡洛法求解出机器人的工作空间云点区域分布,得到了由随机点构成的手术工作空间.理论分析和实际仿真结果表明该机器人结构具有良好的运动特性,并满足实际手术动作的工作空间要求,为手术机器人的详细结构设计提供了可靠的理论依据.     

一种用于并联机器人运动学求解的循环迭代方法

针对六自由度并联机器人运动学正解求解速度慢的问题,提出了一种基于循环迭代的运动学正解求解方法。以德国PI公司生产的H850六自由度并联机器人为研究对象,基于该型号并联机器人的结构特点,使用循环迭代方法进行运动学正解的求解,并利用Matalb进行求解计算,最后运用ADAMS仿真验证了此方法的正确性和高效性。为机器人的运动分析和轨迹规划奠定了坚实的基础。     

Kinematics of novel 6-HTRT parallel robot

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非平坦地形下移动机器人航迹推测方法研究

精确可靠的航迹推测是实现移动机器人自主导航的一个极为关键的环节.针对一个3 摇杆6驱动轮的移动机器人实验平台,本文提出了其在非平坦地形下的航迹推测方法.通过运动机构的分析,获得了移动机器人自身的位姿及运动参数.基于非平坦地形下运动机构间的刚体约束,建立了机器人的运动学模型.采用编码器、光纤陀螺仪和倾角传感器等测量机器人的动态参数信息,依据其运动学模型实现非平坦地形下的航迹推测、仿真,并分析验证了航迹推测方法的有效性,从而提高了移动机器人自主导航的定位精度.     

非平坦地形下移动机器人航迹推测方法研究

精确可靠的航迹推测是实现移动机器人自主导航的一个极为关键的环节.针对一个3摇杆6驱动轮的移动机器人实验平台,本文提出了其在非平坦地形下的航迹推测方法.通过运动机构的分析,获得了移动机器人自身的位姿及运动参数.基于非平坦地形下运动机构间的刚体约束,建立了机器人的运动学模型.采用编码器、光纤陀螺仪和倾角传感器等测量机器人的动态参数信息,依据其运动学模型实现非平坦地形下的航迹推测、仿真,并分析验证了航迹推测方法的有效性,从而提高了移动机器人自主导航的定位精度.     

应用基于运动螺旋的机器人正解映射求解搬运机器人的逆运动学问题

应用基于旋量理论的指数积公式建立了搬运机器人的正解映射,并基于矩阵变换了求解该机器人逆运动学问题的方法,该方法为求解一般机器人的逆运动学问题提供了参考.     

仿鱼机器人C形起动的动力学分析

为提高螺旋桨式水下机器人的起动性能,以草食性鱼类体干摆动模式的水下推进方式作为高机动仿鱼机器人推进器的设计原型.由鲫鱼C形起动高速摄影图像的运动分析,推导出仿鱼机器人快速起动的体干运动方程.计算横向摆动流体举力、尾涡反作用力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力,建立C形起动的动力学模型.进行仿鱼机器人体干曲线波,以及多步态快速起动的运动学和动力学参数的仿真计算和优化设计,由数值计算和分析得出的结论和鱼类游动规律基本吻合,为研制具有快速起动性能的水下机器人提供理论基础和设计思路.     

Design of dead reckoning system for mobile robot

A dead reckoning system for a wheeled mobile robot was designed, and the method for robot＇s pose estimation in the 3D environments was presented on the basis of its rigid-body kinematic equations. After analyzing the locomotion architecture of mobile robot and the principle of proprioceptive sensors, the kinematics model of mobile robot was built to realize the relative localization. Considering that the research on dead reckoning of mobile robot was confined to the 2 dimensional planes, the locomotion of mobile robot in the 3 coordinate axis direction was thought over in order to estimate its pose on uneven terrain. Because the computing method in a plane is rather mature, the calculation in height direction is emphatically represented as a key issue. With experimental results obtained by simulation program and robot platform, the position of mobile robot can be reliably estimated and the localization precision can be effectively improved, so the effectiveness of this dead reckoning system is demonstrated.     

基于DNA计算的焊接机器人路径规划算法

为寻求焊接机器人作业过程路径优化问题,运用DNA算法,提出焊接机器人路径规划的有效算法,通过算例证明了方法的有效性。