运动学建模

摘要： 针对目前马鞍形焊缝焊接装备灵活性差,自动化程度低,接头质量稳定性不足等问题,开发了一种新型的管外锚固式四轴焊接机器人.通过对机器人机构合理简化建立了D-H连杆坐标系,推导了机器人的正逆运动学表达式,并结合机器人关节变量的限位值确定了逆运动学解的唯一性.通过MATLAB软件对机器人运动学进行了仿真,仿真结果表明,推导的正逆运动学方程模型完全正确.通过制作样机进行焊接试验,结果表明,焊缝成形致密美观,机器人焊枪末端在x,y,z方向的误差均在±0.35 mm以内,完全满足工程上自动化焊接的需要,为马鞍形焊缝焊接机器人的连续轨迹控制和离线规划提供了依据和算法支持.

摘要： 柔性连续臂的设计研究近年来取得重大进展,但其建模研究一直相对滞后。为此,文章对柔性连续臂进行运动学建模研究,提出使用临时姿态矩阵求解逆运动学的方法,解决了逆运动学不易收敛的问题;利用前馈神经网络对基于模态振型函数(MSF)的模型进行拟合,建立一种端到端的正运动学模型和逆运动学模型,在保证模型精度的同时,显著提高了其逆运动学求解效率。该模型可以灵活更改前馈神经网络输入输出神经元的数量,从而将自身迁移到多节模型中。

摘要： 针对并联结构形式的六自由度运动平台,建立了其数学描述方法。通过引入点的复合运动分析理论,建立了平台的完整运动学关系。采用牛顿迭代法进行平台位姿的正解求解,并在此基础上利用解析方法解决了平台速度、加速度正解问题。根据六自由度运动平台的使用特点,提出了一种合理的牛顿迭代初值选择方法。仿真结果表明其迭代寻优次数不超过5次,寻优时间不超过2 ms。分析了计算运动平台包线的理论难度,提出了一种合理的可行方案,经过64次计算,耗时55 ms即完成了平台包线的解算。所建立的运动学模型已应用于某运动平台产品,并可延伸应用于其他并联结构机器人运动分析、并联机床等应用领域。

摘要： 为提高绳驱动连续体机器人的定位精度,提出了一种针对此类机器人的误差标定与补偿方法。该方法利用指数积(POE)公式建立连续体机器人关节模块的运动学模型,并利用运动学模型推导出误差传递模型。针对误差模型采用最小二乘方法进行误差的辨识,将辨识后的误差补偿至机器人的运动学模型,从而提高机器人关节模块的模型精度。制作了基于柔性支撑的绳驱动连续体机器人样机,并对标定算法进行了仿真和实验验证,实验结果显示机器人末端位置精度提高了32.23%,姿态精度提高了81.64%,证明了标定算法的有效性。

摘要： 设计一种通过两只手爪的转换实现翻面作业的搬运机械臂。运用机器人原理,通过D-H的齐次变换矩阵法建立双手机械臂的运动学模型。采用多核工控机,利用CODESYS RTE将工控机的一个核配置成软控制器,通过Ethercat协议连接实轴驱动器,实现对双手机械臂的运动仿真,并采用梯形速度规划生成平滑连续的位姿轨迹。利用7次多项式插值实现加速度平滑变化的轨迹,减少机械结构的冲击。仿真分析表明:双手机械臂的结构设计合理可靠,所求解出的运动学理论方程准确。

摘要： 为了更好地开展研究探索性实验,培养机器人相关专业学生解决复杂问题的工程实践能力,设计开发了一种移动柔性扫描机器人实验平台。文章阐述了该实验平台的硬件结构和软件设计,并进行了运动学建模分析。依托该实验平台,学生可以开展运动控制、路径规划、三维重建等实验任务,进行控制算法和数据融合算法的验证与创新。该实验平台灵活性、适应性强,可激发学生的学习兴趣,具有一定的推广价值。

摘要： 提出了新的数控机床机械手柔性定位控制方法。在柔性条件下构建数控机床机械手双作业臂的运动学模型,基于该模型设计气动定位控制硬件与控制程序,硬件选用光编码器和分周处理器等设备,软件程序通过PLC来编制,从而实现对机械手手臂各关节及基座等位置的定位控制。测试结果表明:应用所提方法后,作业臂旋转关节定位变量值与其定位理想值十分接近;作业臂1、2的定位变量值相对误差最高不超过0.50°、0.40°,平均定位误差分别为52.805 mm、58.055 mm。说明所提方法的定位控制性能能够满足设计需求。

摘要： 随着工业机器人在铸造行业的推广和应用,浇铸机器人逐步替代人工完成重复繁重的浇铸作业。在浇铸机器人应用领域,七轴机器人相对于六轴机器人具有浇铸动作稳定、生产效率高等优点,开展七轴浇铸机器人的分析和研究具有实际意义。在FANUC的六轴工业机器人的基础上,集成带有伺服电机驱动的附加轴,形成七轴浇铸机器人,在SOLIDWROKS中建立了机器人的三维建模。按照浇铸机器人第七轴的运动特点,采用标准D-H方法,建立机器人运动学模型,利用解析法推导出机器人的正运动学方程,从而得到机器人末端位置姿态的计算方法。运用Matlab Robotics工具箱进行计算和仿真,通过比较运动学方程计算结果和Matlab仿真结果,验证了运动学建模的正确性。通过对七轴浇铸机器人的运动学建模和仿真,为浇铸机器人的动力学分析和轨迹规划奠定了基础,对优化浇铸自动化生产单元的布局及提高生产效率具有指导意义。

摘要： 针对未来在轨服务过程中,可能遇到单个空间机器人难以独立胜任的应用场景,需要多个空间机器人协同操作,但目前针对多空间机器人协同工作空间的研究很少。考虑到解析法计算工作空间难度很大,提出了一种基于蒙特卡洛法的一般协同工作空间数值求解方法。再进一步针对空间机器人协同的特殊性,提出了广义协同工作空间的概念,并给出了数值求解方法。仿真结果表明,基座姿态约束会引起协同工作空间的缩小,同时广义协同工作空间的范围明显大于一般协同工作空间。所得结论可以为空间机器人任务设计与规划提供参考。

摘要： 针对工业机器人在运动学建模中模型选择的问题,该文论述了DH建模的意义与过程,分析标准型DH模型和改进型DH模型的建模方法及差异,并以SCARA机器人运动学建模为例,分别从理论和仿真2个方面推算和验证2种DH建模方法运动学效果的一致性,为机器人运动学建模中模型的选择问题提供思路,同时为后续工业机器人运动轨迹规划的研究奠定基础。

摘要： 双足机器人的运动学建模就是确定双足机器人各个关节角与各连杆之间的运动学关系,通过指定机器人各个连杆的几何参数和关节运动情况,确定机器人各个部分相对参考坐标系的位姿.运用D-H位移矩阵法分别对各个自由度建立坐标系,采用CAD软件SolidWorks软件建立机器人的三维几何模型,采用Matlab软件计算各个关节的转角及各连杆的齐次矩阵变换,将计算所得的数据与所建立的运动学模型校验比较,最终通过SolidWorks软件的COSMOS/Motion模块的实现双足机器人的运动学仿真.

摘要： 轮式移动爬壁焊接机器人是一具有轮式移动平台和多自由度机械手相结合的复杂机器人系统,其运动学建模和控制一直是难点。本文以分解运动控制为基础,基于广义雅克比矩阵建立了机器人的整体运动学模型(,)通过仿真和实验验证了模型和算法的正确性。

摘要： 介绍了空间机器人运动学建模研究概况，着重研究了一种反映空间机器人微分运动学特征的广义雅可比矩阵运动学建模方法，并用以分析空间机器人的正、逆运动学问题，并通过计算机图形仿真加以演示、验证。

摘要： 研究了一种可用于微机电系统组装、生物工程、光学工程等领域的平面移动微小型机器人。该机器人基于stick-and-slip 原理，采用平行配置的两个压电陶瓷致动器作为驱动器件，配合电磁线圈以实现在铁磁性工作表面的运动。在假设压电陶瓷致动器保持平行的条件下，详细分析了一步运动中机器人的位置、姿态的变化，得出简化的运动学模型。在此基础上，采用Lyapunov 直接法设计出轨迹跟踪控制律，并通过仿真实验予以了验证。

摘要： 提出一种用铅垂导轨上4个滑块作为原动件的新型4自由度并联机器人,该并联机器人的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动.研究了该并联机器人的运动学建模方法,给出了运动学正、逆解,用Grassmann几何法分析了该并联机器人在其工作空间内不会出现奇异形位.基于该4自由度并联机器人可以非常方便地开发具有大工作空间的5轴联动数控机床.

摘要： 以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.

摘要： 以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.

摘要： 以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.

摘要： 以双足舞蹈机器人为对象,建立系统的多自由度运动学模型,在此基础上开展舞蹈机器人正运动学和逆运动学分析,根据行走步长、步宽、步行周期等运动参数求解机器人各关节角度;引入三维倒立摆模型,结合零力矩点(Zero-Moment-Point,ZMP)稳定判据,对舞蹈机器人进行步态规划稳定性分析;最后,结合对舞蹈机器人的行走步态进行了仿真分析,得到了各个关节的角度值,可作为舞蹈机器人的输入控制参数.

摘要： 针对目前国内外在仿生波动鳍推进装置方面研究的不足,提出了一种模块化波动鳍推进器设计方案.该系统由圆筒形腔体和长鳍组成,长鳍上包含有12根鳍条,并通过柔性薄膜连接.在长鳍波动运动学分析基础上设计了其控制系统和运动控制策略,研制原理样机实现了对长鳍上鳍面波频率、幅值、偏置角、波长、传播方向的实时控制.实验结果表明:研制的波动鳍推进器通过调整参数能实现各种波形的运动,水下实验表明波动鳍推进器能稳定地在水中游动.

摘要： 多关节连杆机构具有被驱动源驱动的驱动关节、以及伴随着驱动关节的动作而从动地动作的从动关节。首先，从多关节连杆机构选出使工件的位置、姿态变化的开环连杆机构。导出构成选定的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。将导出的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量设为固定值，导出由开环连杆机构的关节的至少一部分以及未选定的关节构成的闭环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。

摘要： 本发明公开了一种多自由度悬架K＆C特性试验台，主要包括支撑系统，加载系统，测量系统，运动平台系统和控制系统，所述的支撑系统支撑待测车辆和加载系统，加载系统中的六个电动缸驱动运动平台系统，实现运动平台系统的六自由度运动；加载系统中的左右墩滑动连接在运动平台系统的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统测量待测车辆车轮的位移和受力；控制系统采集测量系统测得的信号并驱动加载系统对待测车辆进行加载。本发明采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面的侧倾角和纵倾角；经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量；本发明结构简单，测量范围广，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种用于控制运动学机构的方法。为了为运动学机构以提高的精度和效率计算可能扫过的制动区域，该运动学机构在运动学坐标系中借助于铰接地相互连接的单轴被建模，至少一个所述单轴与运动学坐标系的原点连接，并且至少一个所述单轴相对于原点运动，根据本发明，在制动过程中，对于与单轴耦联的点，由点的初始位置、至少一个单轴的矢量速度和至少一个单轴的最小减速度确定点的至少一个虚拟的最终位置，并且通过初始位置和至少一个虚拟的最终位置的包络部来确定点的制动区域，由初始位置和至少一个虚拟的最终位置计算出包络部的延伸范围，并且在控制运动学机构时考虑制动区域。本发明还涉及一种运动学机构和机器人。

摘要： 多关节连杆机构具有被驱动源驱动的驱动关节、以及伴随着驱动关节的动作而从动地动作的从动关节。首先，从多关节连杆机构选出使工件的位置、姿态变化的开环连杆机构。导出构成选定的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。将导出的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量设为固定值，导出由开环连杆机构的关节的至少一部分以及未选定的关节构成的闭环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。

摘要： 本实用新型公开了一种多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台，主要包括支撑系统，加载系统，测量系统，运动平台系统和控制系统，所述的支撑系统支撑待测车辆和加载系统，加载系统中的六个电动缸驱动运动平台系统，实现运动平台系统的六自由度运动；加载系统中的左右墩滑动连接在运动平台系统的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统测量待测车辆车轮的位移和受力；控制系统采集测量系统测得的信号并驱动加载系统对待测车辆进行加载。本实用新型采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面的侧倾角和纵倾角；经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量；本实用新型结构简单，测量范围广，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于相对运动关系的ACC纵向运动学建模方法，进行ACC纵向运动学建模时，综合考虑自车状态参数和前车状态参数，设定状态量xf(k)＝[Δd(k),Δv(k),af(k)]T，并引入系统扰动量ap(k)，期望车距ddes采用固定时距策略、可变时距策略或拟合驾驶员跟随行为的二阶回归模型，将自车与前车的相对运动关系以及环境参数的影响纳入ACC纵向运动学建模过程中，提高模型计算的准确性，降低预测误差，进而提高跟车预测模型的预测精度以及抗干扰能力。

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。

摘要： 本发明提出一种面向机械臂仿真到实际运动的逆运动学建模方法及装置，属于信息物理系统智能建模技术领域。其中，所述方法包括：根据机械臂自身的末端在仿真中设计对应的虚拟末端1，根据所述机械臂末端携带的执行机构在仿真中设计所述执行机构对应的虚拟末端2；在仿真中，获取采样数据，包括：虚拟末端1经过预设的路径点时对应的关节角以及机械臂携带虚拟末端2经过路径点时机械臂自身末端的对应位置和机械臂对应的关节角；根据采样数据，构建实际输出为预设的路径点位置，实际输入为虚拟末端2经过所述路径点时机械臂对应关节角的逆运动学模型。本发明可减小机械臂虚拟运动仿真与实际机械臂运动的误差，实现虚拟仿真到实际操作的应用。

摘要： 本发明公开了一种基于相对运动关系的ACC纵向运动学建模方法，进行ACC纵向运动学建模时，综合考虑自车状态参数和前车状态参数，设定状态量xf(k)＝[Δd(k),Δv(k),af(k)]T，并引入系统扰动量ap(k)，期望车距ddes采用固定时距策略、可变时距策略或拟合驾驶员跟随行为的二阶回归模型，将自车与前车的相对运动关系以及环境参数的影响纳入ACC纵向运动学建模过程中，提高模型计算的准确性，降低预测误差，进而提高跟车预测模型的预测精度以及抗干扰能力。

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。