仿人机器人基于旋量理论的运动学分析方法

仿人机器人自由度数目多,且不存在固定基座,运动学的分析比一般工业串联机器人要复杂.针对仿人机器人腿部关节的配置特点,提出了基于旋量理论,根据质心和双脚轨迹规划,采用Paden-Kahan子问题法直接求解仿人机器人下肢运动学问题的方法.求解过程表明:该方法建模过程简单,逆运动学求解简便易行.     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

基于模糊补偿的RBF神经网络机械手控制

针对机械手系统的高精度轨迹跟踪控制,提出了一种基于模糊补偿的RBF（radial basis function）神经网络机械手控制方法.该方法首先利用PD（proportional-integral）控制器获得机械手的控制策略,将其输出作为RBF神经网络的输入,并学习得到系统模型;然后运用模糊逻辑补偿器对系统扰动和建模误差进行补偿;最后,在MATLAB/Simulink平台上针对两关节机械臂,进行了有模糊补偿和无模糊补偿系统跟踪的均方根误差测量仿真实验.研究结果表明,两关节机械臂的控制精度分别提高了60.8%和71.4%,本文提出的方法能够解决机械手实际模型很难精确建立的问题,并能对系统未建模部分和扰动部分进行自适应补偿.      

3-DOF平面微动并联机器人的动-静态建模

在叠加变形原理基础上，利用柔性关节两端的广义力传递关系和位移传递关系，分别对微动并联机器人进行运动学建模和静力学建模，两者相结合构成系统的动-静态模型．对于大多数工作在低速、低频和工作空间较小的微动机器人都是适应的．以3-DOF平面并联微动机器人为例，介绍了整个建模过程和求解方法．相比应用伪刚体法进行的解析建模，模型精度有了大幅度的提高．     

螺旋铣孔机器人末端执行器位置精度误差分析

基于Reis RV-16机器人,采用D-H法建立机器人连杆坐标系,推导出机器人连杆的运动学方程;采用函数微分法建立螺旋铣孔机器人关节变量对末端执行器位置精度影响的误差模型;采用AD-AMS软件建立螺旋铣孔机器人虚拟样机,通过运动学仿真验证了误差模型的准确性.该模型对评估螺旋铣孔机器人末端执行器位置误差,提高位置精度有积极的作用.     

面向末端刚度提升的机器人手臂关节角路径优化

针对六自由度串联关节机器人手臂,采用D-H法对手臂的操作空间进行了描述,得到了正、逆解运动学模型,建立了机械臂运动学方程.在各运动角度优化指标下,优选末端关节角度来增加手臂的刚度和稳定性,从而实现机械臂路径规划的优化.引入目标函数和遗传算子,提出了一种基于遗传算法的多目标机械臂路径规划算法.通过Matlab工具箱进行仿真验证,证明了该算法的有效性与可行性.     

仿人形机器人运动的自适应控制

用Danevit-Hartenberg坐标变换法推导了仿人机器人的动力学与运动学方程,建立了仿人机器人的广义雅可比矩阵.设计了自适应控制器,以保证该仿人机器人系统的渐近稳定.给出了该机器人在做高难度舞蹈动作时各关节的运动轨迹以及仿真截图.结果验证了该方法的可行性和有效性.     

六自由度重载装配机械手运动学分析及求解

针对汽车装配生产线作业对重载高精度的自动设备的需求,设计了一种液压驱动的六自由度多功能重载装配机械手。运用Denavi-Hartenberg(D-H)方法构建了机械手的运动学模型,分析了重载装配机械手的工作原理和正、逆运动学求解方法。从机械手的正、逆运动学方程的求解结果可以看出,采用液压方式实现对机械手6个自由度的驱动,具有驱动力大、操作简单、安装准确的特点,可适应多种汽车重载装配的需要。     

6自由度喷涂机器人的设计与仿真

根据动车车体腻子刮涂自动化的需求,研究设计了一种适用于喷涂大型工件的机器人,确定了机器人的6个自由度,绘制出机器人二维简图,推导出运动学正逆解,通过Matlab建立了机器人的三维模型,然后进行了轨迹的仿真,仿真结果表明,轨迹没有出现波动和奇异性,整体和各个关节的运动曲线也比较平稳、响应快速,能够达到工艺的要求;运用蒙特卡洛方法求解出机器人的工作空间,仿真结果的点云图验证了所设计的机器人工作空间能够涵盖整体的需要喷涂的工件.