码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

机器人的三种规则曲线插补算法

针对机器人末端执行器在笛卡尔空间中的轨迹规划方法,研究了空间直线、平面圆弧、空间圆弧等三种基本规则曲线的插补算法.此算法在理论上可使所有插补点均落在所要求的曲线上,算法精简且无累积误差.研究成果已在实际机器人中得到实现.     

机器人末端执行器姿态轨迹规划研究

研究了以四元数样条曲线作为插补曲线对机器人末端执行器姿态进行插补的相关算法,并进行了姿态轨迹规划。机器人末端姿态的表示方法一般有欧拉角、旋转矩阵等,但存在万向锁、插值困难等问题。引入四元数样条曲线,同时通过增加示教点,使四元数样条曲线适用于对机器人末端执行器姿态进行插补,并研究了基于S型的姿态轨迹规划算法,最后进行了多姿态示教点仿真实验。实验结果表明,所提出的算法规划出来的轨迹平滑,满足机器人末端姿态轨迹规划的要求。     

基于合成运动的Delta机器人轨迹规划

针对Delta并联机器人抓取-放置作业时,在关节坐标空间与直角坐标空间中的运动曲线不平滑问题,提出了一种基于合成运动的圆弧轨迹规划方法。首先,利用圆弧轨迹规划拾放操作的动作,确定机器人在直角坐标空间中的运动轨迹;然后,利用多项式运动规律对圆弧所对应的角度区间进行规划,确定末端轨迹在竖直与水平方向上的运动状态方程,并由此获得末端轨迹中插补点的位置、速度、加速度信息;最后,以拾放操作周期为约束条件,运用基于合成运动的圆弧轨迹规划方法对Delta机器人进行轨迹规划,并分析直角坐标空间与关节坐标空间中的运动特性。由仿真与实验对比分析得:基于合成运动的圆弧轨迹比常规门型轨迹的运动特性曲线更加平滑、自然,其角加速度与末端加速度的峰值分别减少了60%、80%。     

基于四元数的手术机器人圆弧轨迹规划

为提高七自由度手术机器人末端执行器空间圆弧作业任务的位姿轨迹精度,系统提出采用四元数代替原有的齐次坐标矩阵描述末端执行器的位置和姿态,并采用梯形速度规划生成平滑连续的位姿轨迹,实现等夹角姿态均匀渐变。以在研究的颅颌面七自由度冗余手术机器人为原型,通过三次B样条曲线对反解后的关节轨迹进行插值处理,生成各关节速度、加速度连续平滑的轨迹规划曲线。仿真结果表明,算法符合手术机器人的插补精度和连续性要求,具有实际推广价值。     

关节型码垛机器人轨迹规划及运动学研究

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用"5-3-5"轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。     

采用回旋线的Delta机器人轨迹优化

机器人末端轨迹优化时通常采用圆弧来连接两段直线,但直线与圆弧的切换过程中加速度存在突变,进而导致惯性力的突变,引起振动。为避免惯性力的突变,对采用回旋线-圆曲线-回旋线连接两段直线的方式进行了研究,进而避免了门形抓放轨迹中法向加速度的突变。此外,为使末端沿着既定轨迹运动时切向加速度波动最小,利用3-4-5次多项式的运动规律来优化末端速率的变化曲线。以末端执行器的最大加速度最小为优化目标,获得运动轨迹的优化参数。实验结果表明,利用此优化算法得到的轨迹与常用的圆弧处理门形轨迹比较,提高了运动平稳性,并减小了机器人执行器的残余振动。     

基于关节空间插补的3-TPS混联机器人轨迹误差分析

针对3-TPS混联机器人空间运动性能要求及自身的结构特点,提出坐标空间的粗插补算法和关节空间的精插补算法,以提高混联机器人运动轨迹误差。精插补采用在原控制系统中的样条插值算法基础上改进的CBI曲线插补算法,保证了拟合曲线通过粗插补离散点。最后采用MATLAB软件对精插补算法在两种精插补策略下对轨迹误差的影响进行了仿真分析,验证CBI曲线拟合算法的正确性。该混联机器人的控制算法对轨迹误差的影响为运动控制提供了切实可行的控制策略与算法基础。     

基于UG的工业机器人圆弧插补后处理算法研究

应用UG等CAM软件实现工业机器人的自动编程是一个重要的研究应用方向,然而运动插补算法特别是圆弧插补算法的差异是限制其从数控机床拓展应用到工业机器人加工的一大难点。通过分析空间圆弧插补算法原理,考虑数控机床与工业机器人圆弧运动指令的差异性,基于齐次变换矩阵的方法研究了应用于工业机器人的空间圆弧三点法运动插补的取值算法,并对算法的准确性进行了约束优化。同时从实际应用的角度出发,基于UG后置处理进行了算法编程和应用于ABB工业机器人的后置处理程序开发,最后通过MATLAB进行运动仿真验证及指令代码格式分析,其结果证明了该算法及后置处理程序开发的有效性。     

基于粒子群算法的双臂机器人运动轨迹优化研究

当前,双臂机器人末端执行器运动轨迹协调能力较差,导致执行器输出误差较大,不能很好地满足高精度场合的需要。对此,创建了双臂机器人简图模型,推导出机器人动力学方程式,采用运动学方程结合粒子群算法进行双臂机器人协调轨迹优化,引用B样条曲线对关节轨迹进行参数化设计。在满足特定目标和约束条件的情况下,采用自适应惯性权重约束粒子群算法求解关节轨迹的最优解,通过Matlab软件分析机器人末端执行器输出误差大小。结果显示:随着末端执行器角速度的增大,优化前的末端执行器输出最大误差就会增大,但是,优化后的末端执行器输出最大误差保持不变。采用粒子群算法优化双臂机器人协调轨迹,能够克服机器人动力学奇异性问题,提高机器人末端执行器运动精度,更好地执行高精度场合任务。     

基于Matlab与DMC的工业机器人轨迹规划研究与实现

以深圳市元创兴科技有限公司的REBOT-V-6R机器人为研究对象,用Matlab建立6自由度仿真界面,在仿真界面上用三次多项式对机器人末端规划一个矩形轨迹,得到机器人6个关节的运动曲线.在此基础上,提出基于DMC的开放式运动控制系统的6自由度机器人轨迹插补算法,同时介绍了在DMC上的矩形轨迹具体实现方式.实验结果表明,该方法能可靠、精确地实现机器人轨迹运动.     

两种坐标空间中Delta机器人轨迹规划仿真

针对Delta并联机器人的抓取-放置操作任务,采用修正梯形轨迹规划模式,分别在直角坐标空间和关节坐标空间中进行轨迹规划,然后利用ADAMS进行仿真,分析两种轨迹规划中主动臂和末端执行器的运动轨迹随时间变化情况,以确定出较合适的一种规划方式。仿真结果表明:两种方式中机器人主动臂和末端执行器的运动轨迹随时间变化连续,机器人运行平稳,动力特性较好。但关节空间轨迹规划算法简单,易于实现,所以更适合于抓取-放置操作任务。     

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。     

双工业机器人不同约束下协同运动轨迹规划

针对双工业机器人协作过程中的轨迹规划问题,对IRB200机器人进行建模,并求解机器人的正逆运动学。结合求解的正逆运动学提出紧约束下耦合运动和松约束下叠加运动算法。紧约束将机器人末端执行器之间建立不变的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生耦合运动;松约束将机器人末端执行器之间建立随时间变化的约束关系,实现机器人末端执行器之间产生叠加运动。最终在MATLAB中分别进行协同搬运、协同绘制“铜钱”仿真实验验证算法,从姿态图、轨迹图及从机器人理论位置和实际位置对比能够看出,在不考虑机械误差、标定误差及机器人制造误差的情况下能够满足相关任务要求,实现从机器轨迹的自适应规划,避免对双工业机器人分别进行轨迹规划。     

扩展线位移法快速实现机器人末端线速度规划

将用于数控机床的扩展线位移方法引入到六自由度串联机器人末端运动线速度规划算法中,以提高机器人末端运动线速度控制效率。该算法借鉴数控机床中将刀具实际运动线速度与编程指定速度相互关联的扩展线位移方法思想,将机器人末端运动线速度转换为机器人运动矢量合角速度最终实现机器人末端运动线速度规划。通过搭建的机器人实验平台进行实验,实验结果表明提出的扩展线位移方法在机器人末端沿直线轨迹和圆弧轨迹运动时的实际合角速度与理论推算合角速度基本一致,实际关节角速度与理论关节角速度趋于一致。表明该方法能够有效实现机器人末端线速度轨迹规划。     

基于VC++的数控DDA圆弧插补轨迹仿真

本文在分析DDA圆弧插补基本原理及其插补算法的基础上,介绍了采用VC++编程实现DDA圆弧插补轨迹仿真的方法与步骤,给出了VC++插补流程和部分程序代码,实现了插补轨迹的可视化,为学习和研究数控插补原理提供了帮助。     

工业码垛机器人运动学与轨迹插值算法研究

针对码垛机器人运动控制和实际应用问题,对码垛机器人运动学与轨迹插值进行了深入的研究。首先利用码垛机器人平行四边形结构特点,建立了连杆相互之间的坐标系,进行了正运动学描述。其次利用了位姿分离法简化了运动学方程,同时使用牛顿迭代法解决了运动学反解的问题。再次,对四自由度码垛机器人进行了数据采集分析,验证了牛顿迭代法解决运动学的正确性。最后,讨论了散乱节点插值算法在机器人轨迹规划中的应用,利用该算法对机器人路径轨迹进行插值以使得机器人运动轨迹更为平滑。实验结果表明,牛顿迭代运动学算法和散乱点插值算法具有很好的鲁棒性,对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

危险弹药机器人机械手运动学仿真分析

运用D-H方法建立危险弹药机器人机械手运动学模型;采用蒙特卡罗方法求解机械手末端执行器的位置向量集合;在Matlab环境下,用点云图描绘出机械手工作空间。运用Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,仿真出机械手末端执行器运动轨迹曲线、关节运动曲线和速度曲线,从而验证参数设计的合理性,也为进一步研究机器人的动力学、轨迹规划打基础。     

排爆机器人机械手运动规划

机械手是排爆机器人关键的部分,机器人作业主要依赖于机械手的运动.介绍了自行研制的机械手运动学构型,重点描述了机械手运动轨迹规划方法并利用Madab软件编程对机械手末端执行器进行了运动学分析,为机械手轨迹控制实现和进一步的动力学研究奠定基础.