运动学反解

摘要： 直升机飞行训练系统具有安全、经济、可复现且不受气象条件影响等特点。针对直升机飞行训练的实时仿真问题,开发了一套基于六自由度并联平台和虚拟现实(VR)技术的直升机飞行训练系统。该系统可使飞行员在控制操纵杆体验模拟飞行时,同时具有体感和观感的沉浸感。以六自由度并联平台为运动模拟平台,建立与直升机姿态对应的运动学反解模型;结合VR视景,可以逼真地模拟直升机在实际飞行中的各种环境和动作。该系统可以帮助飞行员完成训练科目,具有承担部分训练工作的功能。该系统可为直升机飞行训练提供新方向。

摘要： 分析并联机构实际操作中的控制需求,根据几何原理分析了并联机构反解的基本算法。基于AMESim仿真软件,利用其Submodel Editor功能制作了并联机构运动反解模块,并详细阐述了制作的过程。利用六自由度并联机构试验样机,验证了反解模块的正确性。完成反解模块的制作,将大大提升同类产品在AMESim中的仿真建模效率,降低了后续使用者的使用难度。

摘要： 为保证光谱仪能够获取到有效太阳光谱数据,要求搭载光谱仪的二维转台能够长时间高精度跟踪太阳,而跟踪太阳的前提是转台实现精准指向,使太阳进入导行镜的有效视场.根据从卫星接收的太阳矢量和姿态数据对安装误差进行修正,计算修正后转台指向的参考值,并确保指向误差小于1°.在转台各个基准立方镜上建立坐标系,采用坐标变换法建立了对日指向的数学模型,通过运动学反解给出转台调整角度与轨道坐标系下太阳矢量的解析关系.然后,结合光谱仪的在轨运动形式,对其工作过程中的主要误差来源进行分析,并在MatLab平台上搭建基于蒙特卡罗法的指向误差模型.仿真结果表明指向误差优于0.35°.最后,在地面开展太阳指向模拟实验,测得春分轨道下指向误差低于0.16°,满足导行镜捕获视场需求.实验结果验证了数学模型的正确性及有效性,同时为光谱仪在轨工作提供了设计参考.

摘要： 提出了一种新型3-RRPaR高速抓取并联机器人结构,对3-RRPaR高速抓取并联机器人实验平台进行运动学建模和分析.介绍了3-RRPaR高速抓取并联机器人实验平台的结构特点,建立了实验平台的运动学正反解模型,并通过Matlab数值计算和ADAMS虚拟样机仿真验证了运动学分析的正确性.

摘要： 对一种自由度为2R1T的新型非对称并联机构2-SPR/RCU进行性能分析,判断其能否应用于医疗康复领域.首先采用闭环矢量法算出该机构的运动学反解,并利用粒子群算法验证了结果的正确性;接着利用一阶影响系数法求出其速度关系式及速度雅可比矩阵,并应用ADAMS软件进行了运动性能仿真分析,其仿真出的位移、速度、加速度变化曲线光滑平稳;最后以局部条件数LCI为评价指标对灵巧度进行了分析,得到了该机构关于局部条件数LCI的灵巧度性能图谱.结果表明,该机构的运动性能与传递性能优良,在精度要求高、位置累计误差要求小的医疗康复领域具有一定的应用前景,具体为一种人体颈椎康复机构.

摘要： 利用Stewart六自由度并联机构运动学反解控制算法,设计了六自由度飞行姿态仿真平台,将飞行姿态数据转化为执行机构舵机的运动控制参数.通过共享内存方法获取Prepar 3D模拟飞行软件飞行姿态数据,进而导入仿真平台进行验证,结果表明,该姿态仿真平台运动精度与稳定性较好,适用于理论验证.

摘要： 分析了并联机器人机构参数标定的一般方法,针对3-R2U2S并联机器人的特征,基于自动协作原理提出了一种新的参数标定法。其原理是把所有引起加工位置误差的影响因素均归结为机器人机构参数的变化,求出包含各种误差源的综合修正杆长影响因子,获得较为精准的机器人运动学反解方程。为校核可靠性,搭建3-R2U2S并联机器人样机标定实验中心,在机器人工作空间内,随机选取50个点进行测试,将其坐标代入修正的运动学反解方程中,求出各支链驱动转角的理论输入值。实验结果表明,理论输入值与实际输入值的偏差控制在允许范围内,验证了运用自动协作法求解修正杆长来建立3-R2U2S并联机器人运动学反解方程的准确性和可靠性。

摘要： 结构不同的机器人其运动学反解方法也有一些不同的特点,针对9自由度模块化机器人提出了一种新颖简化的运动学反解思想,它可以针对机器人的结构而灵活应用,并且在很大程度上减少了反解的思考时间,简化了反解的计算过程和减少了反解计算量.

摘要： 分析了典型四自由度2-RPS-2-SPS型并联机器人的自由度性质,建立并求解了其位姿矩阵方程,运用四条运动支链杆长的约束条件设计了运动学逆解模型,并应用MATLAB的矩阵运算功能编写了可视化的逆解仿真程序.通过该仿真程序的仿真结果,得到了基于运动轨迹的位置逆解曲线及四条运动支链的姿态变化曲线,为该并联机构运动学控制提供了基本参数.

摘要： 分析了典型四自由度2-RPS-2-SPS型并联机器人的自由度性质,建立并求解了其位姿矩阵方程,运用四条运动支链杆长的约束条件设计了运动学逆解模型,并应用MATLAB的矩阵运算功能编写了可视化的逆解仿真程序.通过该仿真程序的仿真结果,得到了基于运动轨迹的位置逆解曲线及四条运动支链的姿态变化曲线,为该并联机构运动学控制提供了基本参数.

摘要： 分析了典型四自由度2-RPS-2-SPS型并联机器人的自由度性质,建立并求解了其位姿矩阵方程,运用四条运动支链杆长的约束条件设计了运动学逆解模型,并应用MATLAB的矩阵运算功能编写了可视化的逆解仿真程序.通过该仿真程序的仿真结果,得到了基于运动轨迹的位置逆解曲线及四条运动支链的姿态变化曲线,为该并联机构运动学控制提供了基本参数.

摘要： 本发明属于机器人运动学求解方法领域，具体涉及一种七自由度机器人的运动学反解方法，包括：将机器人腕部空间位置转化到在人体上肢运动链外部模型中以人体肩关节转动中心所建立的球坐标系下表达，得到腕部外部坐标三个参数并输入内外部坐标映射模型，得到在人体上肢运动链内部模型中以人体肩关节转动中心所建立的内部坐标系下的内部坐标四个参数；在全局空间坐标系内由内部坐标四个参数计算得到肘部空间位置，结合七自由度机器人运动学反解封闭表达式，得到七个关节角，其中封闭表达式通过在肩部、肘部、腕部和手部坐标系下联立几何关系、分解欧拉角得到。本发明方法使用内外部坐标映射模型和封闭表达式，减少反解时间，保证所求反解的拟人特性。

摘要： 本发明公开了一种二自由度金属板材折弯随动托料装置及其运动学反解方法，包括固定底座、倾斜设置在固定底座上的固定轨道、可沿固定轨道来回移动的升降架以及与升降架一端相铰接用于承托板材的翻转台板。本发明的二自由度金属板材折弯随动托料装置在工作状态下，随着折弯机的上模向下运动，板材完全折弯变形，协调驱动移动副和转动副动作，翻转台板承托板材跟随板材运动。本发明的运动学反解方法可实现了精准运动学逆解，使得托料装置随动轨迹精确，随动效果好，适合重载折弯过程中的随动设置。

摘要： 本发明公开了一种基于复合驱动的随动托料装置及其运动学反解方法，包括固定底座、倾斜设置在固定底座上的固定轨道、可沿固定轨道来回移动的升降架以及与升降架一端相铰接用于承托板材的翻转台板；在升降架与翻转台板铰接处的连接轴上固连有连接板，连接板的一端依次连接有第一连杆和第一曲柄，连接板的另一端依次连接有第二连杆和第二曲柄，第一曲柄和第二曲柄均与固定底座相铰接；驱动第一曲柄和第二曲柄可实现翻转台板上下运动的同时进行翻转运动。本发明利用二自由度的曲柄连杆机构协调驱动移动副和转动副动作，翻转台板承托板材跟随板材运动；本发明的运动学反解方法可实现了运动学逆解，使得随动轨迹精确，随动效果好，适合重载折弯过程。

摘要： 本发明公开了一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，包括如下步骤：(1)在六轴自动化制孔锪窝机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系；绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。(2)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，建立正向运动学模型。(3)根据六轴自动化制孔锪窝机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组；提出一种关节量分离求解的运动学反解策略，解析法与数值法相结合求解各关节量，以得到其逆向运动学模型，该方法可以实现对六轴自动化制孔锪窝机床的运动学正反解，保证机床运动控制的准确性，以实现椭圆窝自动化加工。

摘要： 本发明公开了一种六自由度串联机器人运动学反解的求解方法，该方法包括：读入连杆参数建立机器人连杆坐标系模型；已知连杆末端关节位置，建立关节位置约束方程；根据各关节位置约束方程，确定各关节位置；建立机器人各关节坐标系的姿态约束方程；将之前求得的关节位置坐标解分别代入姿态约束方程中，根据姿态约束方程，求解各组关节变量中间值；对关节变量中间值进行分析处理，选取最佳关节变量解。本发明采用空间几何理论将机器人运动学反解中位置和姿态进行分离求解，大大降低了几何法运动学反解运算的复杂性，并能够应用于机器人空间避障领域。

摘要： 本发明涉及一种高精度的多关节串联机械臂运动学反解解法。本发明使用万有引力和粒子群相结合的算法构架(PSOGSA)，引入非线性权重分配系数s＝0.65·e((‑15·k)/T)公式，使算法设计前期偏向万有引力算法，中、后期偏重于粒子群算法，以提高搜索效率。并采用了改进点“动态狭小边界”、“非线性时变权重与陷局部最优自校正结合”和“超界带弱方向性返回扩散”三种改进策略。采用以上算法和改进策略可以在较少的迭代次数内获得唯一的反解，并且误差一直稳定在10‑8级，理论计算时间可低至2.58ms/次。针对后三轴交于一点的特殊结构机械臂，使用位置和姿态分离求反解的策略，可以进一步提高求解性能，误差可降低到10‑14级，理论计算时间可降低到1.597ms/次。

摘要： 本发明属于机器人运动学求解方法领域，具体涉及一种七自由度机器人的运动学反解方法，包括：将机器人腕部空间位置转化到在人体上肢运动链外部模型中以人体肩关节转动中心所建立的球坐标系下表达，得到腕部外部坐标三个参数并输入内外部坐标映射模型，得到在人体上肢运动链内部模型中以人体肩关节转动中心所建立的内部坐标系下的内部坐标四个参数；在全局空间坐标系内由内部坐标四个参数计算得到肘部空间位置，结合七自由度机器人运动学反解封闭表达式，得到七个关节角，其中封闭表达式通过在肩部、肘部、腕部和手部坐标系下联立几何关系、分解欧拉角得到。本发明方法使用内外部坐标映射模型和封闭表达式，减少反解时间，保证所求反解的拟人特性。

摘要： 本发明公开了一种二自由度金属板材折弯随动托料装置及其运动学反解方法，包括固定底座、倾斜设置在固定底座上的固定轨道、可沿固定轨道来回移动的升降架以及与升降架一端相铰接用于承托板材的翻转台板。本发明的二自由度金属板材折弯随动托料装置在工作状态下，随着折弯机的上模向下运动，板材完全折弯变形，协调驱动移动副和转动副动作，翻转台板承托板材跟随板材运动。本发明的运动学反解方法可实现了精准运动学逆解，使得托料装置随动轨迹精确，随动效果好，适合重载折弯过程中的随动设置。

摘要： 本发明公开了一种基于复合驱动的随动托料装置及其运动学反解方法，包括固定底座、倾斜设置在固定底座上的固定轨道、可沿固定轨道来回移动的升降架以及与升降架一端相铰接用于承托板材的翻转台板；在升降架与翻转台板铰接处的连接轴上固连有连接板，连接板的一端依次连接有第一连杆和第一曲柄，连接板的另一端依次连接有第二连杆和第二曲柄，第一曲柄和第二曲柄均与固定底座相铰接；驱动第一曲柄和第二曲柄可实现翻转台板上下运动的同时进行翻转运动。本发明利用二自由度的曲柄连杆机构协调驱动移动副和转动副动作，翻转台板承托板材跟随板材运动；本发明的运动学反解方法可实现了运动学逆解，使得随动轨迹精确，随动效果好，适合重载折弯过程。

摘要： 本发明公开了一种含双C轴的六轴自动化制孔锪窝机床的运动学反解方法，包括如下步骤：(1)在六轴自动化制孔锪窝机床中，建立设备基坐标系、各运动轴子坐标系和刀具坐标系；绘制坐标系定义图，使各子坐标系与设备基坐标系的坐标轴方向保持一致。(2)对六轴自动化制孔锪窝机床作运动学分析，建立正向运动学模型。(3)根据六轴自动化制孔锪窝机床的目标位姿和正向运动学模型，建立关节量的方程组；提出一种关节量分离求解的运动学反解策略，解析法与数值法相结合求解各关节量，以得到其逆向运动学模型，该方法可以实现对六轴自动化制孔锪窝机床的运动学正反解，保证机床运动控制的准确性，以实现椭圆窝自动化加工。