基于螺旋理论的3自由度并联机构运动学分析

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作者 叶秋 夏宁明 宋代平 《南方农机》 2024年第7期11-17,共7页

【目的】满足汽车表面加工与车漆喷涂的任务需求,利用机器人进行协同甚至自主完成加工、美化工作,提高工作效率。【方法】设计了一款具备多自由度的汽车车身制造与喷漆机器人,采用3-RPS并联机构作为执行部件支撑件,针对机器人的结构设... 【目的】满足汽车表面加工与车漆喷涂的任务需求,利用机器人进行协同甚至自主完成加工、美化工作,提高工作效率。【方法】设计了一款具备多自由度的汽车车身制造与喷漆机器人,采用3-RPS并联机构作为执行部件支撑件,针对机器人的结构设计特点,主要对机器人末端3-RPS并联机构支撑部分的机构构型和整体运动采用螺旋理论进行分析,利用闭环支链建立机构运动学模型。【结果】利用MATLAB和Admas View软件分别完成了运动学方程求解和运动学仿真,两者结果误差在3%以内。【结论】仿真值与分析值的误差较小,在可忽略范围内,所建立的设计机构运动学方程有效可行,可以利用此结果进行进一步的机器人运动控制设计与相关研究。 展开更多

关键词 并联机构 螺旋理论 运动学模型

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基于旋量理论及距离误差的机械臂标定新方法 被引量：8

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作者 谭月胜 孙汉旭 +1 位作者 贾庆轩 邵志宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1104-1108,共5页

为提高机械臂的定位及定姿精度,必须对其进行标定.标定能否达到预期目的,主要取决于所采用的运动学模型及消除参数识别过程中外来误差的影响.分析了基于不同运动学模型时机械臂的初始位姿误差对标定结果的影响.提出了一种结合旋量理论... 为提高机械臂的定位及定姿精度,必须对其进行标定.标定能否达到预期目的,主要取决于所采用的运动学模型及消除参数识别过程中外来误差的影响.分析了基于不同运动学模型时机械臂的初始位姿误差对标定结果的影响.提出了一种结合旋量理论与距离模型的标定用数学模型.该模型考虑了机械臂初始位姿误差对标定的影响,解决了用D-H参数建模存在的弊端,同时能消除因机械臂坐标系统与测量设备坐标系统之间转换所带来的误差,克服了测量技术上的困难.仿真计算验证了这种新标定数学模型的可行性. 展开更多

关键词 机械臂 运动学标定 螺旋理论 距离误差 数学模型 误差分析

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基于旋量理论和Sylvester结式法的6自由度机器人逆运动学求解分析 被引量：18

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作者 李盛前 谢小鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第20期48-54,共7页

针对传统denalit-hartenber(D-H)参数法进行机器人运动学建模存在的复杂性、奇异性以及逆运动学求解困难等问题,该文基于旋量理论建立了多自由度串联机器人的矩阵指数积(product-of-exponentials,POE)运动学模型,而同时旋量理论机器人... 针对传统denalit-hartenber(D-H)参数法进行机器人运动学建模存在的复杂性、奇异性以及逆运动学求解困难等问题,该文基于旋量理论建立了多自由度串联机器人的矩阵指数积(product-of-exponentials,POE)运动学模型,而同时旋量理论机器人逆运动学求解问题归结为高维非线性方程组的求解,于是引入希尔维斯特(sylvester)结式法进行逆运动学方程组求解,并在数学符号化运算Maple软件实现了逆解算法过程,最后通过实例计算表明,该逆运动学模型及求解方法高效准确可靠,物理和数学意义明确,实用性强,能够推广到其他构型机器人的运动学建模以及逆运动学的求解,为机器人逆运动学的快速求解提供了参考。 展开更多

关键词 机器人 运动学 模型 旋量理论

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基于旋量理论的蛇形机器人运动学建模 被引量：18

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作者 魏武 李艳杰 +1 位作者 廖志鹏 张晶 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期1-8,共8页

针对传统的D-H参数法需在每个关节上建立局部坐标系、建模过程复杂、几何意义不明确且求逆解易产生增根等不足,文中对具有关节多、结构冗余度高的蛇形机器人运动学建模展开研究,提出了基于旋量理论的蛇形机器人运动学建模方法,证明了D-... 针对传统的D-H参数法需在每个关节上建立局部坐标系、建模过程复杂、几何意义不明确且求逆解易产生增根等不足,文中对具有关节多、结构冗余度高的蛇形机器人运动学建模展开研究,提出了基于旋量理论的蛇形机器人运动学建模方法,证明了D-H参数法与基于旋量理论的建模方法的等价性,并基于旋量理论的指数积公式求解了蛇形机器人的速度雅可比矩阵,建立了蛇形机器人速度模型.使用Adams软件对蛇形机器人进行运动仿真,测量所得的末端执行器线速度和角速度曲线与Matlab计算所得的末端执行器线速度和角速度曲线一致,结果表明了旋量理论建模方法的正确、简捷和有效性. 展开更多

关键词 蛇形机器人 旋量理论 运动学 雅可比矩阵 速度模型

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基于影响系数原理的六足机器人运动状态分析 被引量：4

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作者 魏武 袁银龙 王新梅 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期375-381,共7页

采用螺旋理论与影响系数原理对六足爬壁机器人进行运动学分析。首先,对六足机器人单腿应用螺旋理论建立机器人运动学模型;其次,在螺旋理论基础上,利用影响系数原理提出一阶和二阶影响系数矩阵,对机器人末端进行速度和加速度分析,此外该... 采用螺旋理论与影响系数原理对六足爬壁机器人进行运动学分析。首先,对六足机器人单腿应用螺旋理论建立机器人运动学模型;其次,在螺旋理论基础上,利用影响系数原理提出一阶和二阶影响系数矩阵,对机器人末端进行速度和加速度分析,此外该文提出用4个加速度影响因子分析对加速度变化的影响。最后,运用ADAMS建立虚拟样机得到直线行走步态下各关节运动参数数据,并通过华南理工大学研发的实际六足爬壁机器人实验验证了运用螺旋理论分析六足爬壁机器人运动学的正确性和合理性。仿真结果表明,角加速度和一阶影响系数矩阵的变化对加速度的变化起主要作用,为步态轨迹规划提供了有价值的参考。 展开更多

关键词 六足机器人 螺旋理论运动学建模 影响系数矩阵 ADAMS仿真

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基于旋量理论的混联采摘机器人正运动学分析与试验 被引量：15

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作者 阳涵疆 李立君 高自成 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期53-59,共7页

为满足油茶果机械化、自动化采摘的要求,避免利用传统的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法对机器人进行运动学分析时的缺陷,提出了一种基于旋量理论构建混联采摘机器人运动学方程的方法。根据混联采摘机器人机械臂的结构特点进行简化;基于... 为满足油茶果机械化、自动化采摘的要求,避免利用传统的Denavit-Hartenberg(D-H)参数法对机器人进行运动学分析时的缺陷,提出了一种基于旋量理论构建混联采摘机器人运动学方程的方法。根据混联采摘机器人机械臂的结构特点进行简化;基于所提出的方法建立了机器人正运动学方程,获得末端执行器的位置正解;随机选取5组关节变量值,得出末端执行器在基础坐标系各坐标轴上的最大绝对位置误差为10.4 mm,远小于末端执行器200 mm的开度,满足该机器人末端执行器的采摘工作要求,验证了通过文中所提出的方法建立混联采摘机器人运动学正解方程的可行性及方程的正确性。该研究可为后续开展混联采摘机器人控制方法和轨迹规划研究提供参考。 展开更多

关键词 机器人 运动学 模型 旋量理论 机械臂 混联机器人

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多空间机器人协同工作空间的数值求解方法 被引量：3

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作者 龚轲杰 王勇 +2 位作者 段玉瑞 梅亚飞 廖瑛 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期49-57,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 空间机器人 协同工作空间 蒙特卡洛法 旋量理论 运动学建模

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五轴义齿加工中心位置无关几何误差的辨识与补偿研究 被引量：4

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作者 蒋鹏飞 田晓青 +1 位作者 姜阳 吴雨 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第12期1594-1600,共7页

文章利用旋量理论对五轴义齿加工中心进行了正向和逆向运动学建模,并在综合考虑加工中心的几何结构、工件自身的形状特征以及加工中心的工作环境基础上,选用千分表对五轴义齿加工中心与位置无关的几何误差进行了测量,并设计了一种通过修... 文章利用旋量理论对五轴义齿加工中心进行了正向和逆向运动学建模,并在综合考虑加工中心的几何结构、工件自身的形状特征以及加工中心的工作环境基础上,选用千分表对五轴义齿加工中心与位置无关的几何误差进行了测量,并设计了一种通过修改G代码实现几何误差补偿的离线补偿程序,以实现减小五轴义齿加工中心加工误差的目的。 展开更多

关键词 五轴加工中心 运动学建模 几何误差测量 离线补偿 旋量理论

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基于旋量运动学模型的飞行员操纵舒适性分析（英文）

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作者 杨秀芳 孙有朝 +2 位作者 赵大旭 郭云东 汤彬 《机床与液压》 北大核心 2018年第24期27-35,79,共10页

依据GJB4856—2003提供的中国男性直升机飞行员人体尺寸,建立飞行员的上肢6自由度运动学模型,通过旋量理论和指数积公式对飞行员操纵舒适性进行分析,求解出飞行员的可达空间和舒适操纵空间,利用其结果对飞机座舱的操纵杆进行优化布置。... 依据GJB4856—2003提供的中国男性直升机飞行员人体尺寸,建立飞行员的上肢6自由度运动学模型,通过旋量理论和指数积公式对飞行员操纵舒适性进行分析,求解出飞行员的可达空间和舒适操纵空间,利用其结果对飞机座舱的操纵杆进行优化布置。采用基于旋量理论的指数积运动学建模方法,只需建立基础坐标系和工具坐标系,使得运动模型更为简单,且具有更明确的物理和几何意义。该方法为飞行员驾驶工效的评估提供了一个新的思路,可用于驾驶室布局的优化设计。 展开更多

关键词 运动学模型 旋量理论 指数积 操纵舒适性 优化布置

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基于旋量理论的弯管测量臂的运动学建模及其误差仿真

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作者 李准 李彦 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第2期131-136,共6页

弯管测量在弯管加工中的质量检测和回弹补偿等方面具有广泛的应用,弯管形状的精确程度对管道的铺设规划影响重大。在MATLAB环境中利用旋量理论中的POE公式建立了6自由度弯管测量臂的运动学模型,研究了此模型的误差来源,并重点对相应的... 弯管测量在弯管加工中的质量检测和回弹补偿等方面具有广泛的应用,弯管形状的精确程度对管道的铺设规划影响重大。在MATLAB环境中利用旋量理论中的POE公式建立了6自由度弯管测量臂的运动学模型,研究了此模型的误差来源,并重点对相应的误差参数对于测量精度的影响进行了仿真。从得到的误差分布曲线分析了相应误差对测量精度的影响,对进一步提高弯管测量臂的测量精度的研究工作奠定了基础。 展开更多

关键词 弯管测量 旋量理论 运动学模型 误差分布

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车铣复合机床运动学建模及逆解计算研究 被引量：2

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作者 韩江 曹伟 +1 位作者 姜阳 夏链 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第9期1153-1157,1168,共6页

机床的运动学模型建立了刀具和工件之间的运动学关系,是计算机床各轴运动控制指令的基础。文章针对传统的D-H变换法、多体理论在机床运动学建模中存在的问题,提出了基于旋量理论的机床运动学建模。根据TMS-200s型车铣复合机床的结构,求... 机床的运动学模型建立了刀具和工件之间的运动学关系,是计算机床各轴运动控制指令的基础。文章针对传统的D-H变换法、多体理论在机床运动学建模中存在的问题,提出了基于旋量理论的机床运动学建模。根据TMS-200s型车铣复合机床的结构,求出各轴的运动旋量和指数矩阵,结合刀具和工件运动链,由指数积公式求得运动学正解模型,并基于该模型完成了逆解计算;针对逆解中的多解问题,提出了对称区间与非对称区间,分析了加工中旋转轴所有可能出现的解,并根据相邻行变化角最小的原则,有效地避免了旋转轴转角突变的问题;将2种不同方法计算得到的G代码分别在仿真软件Vericut中对自由曲面进行了模拟加工。仿真结果验证了该运动学模型的正确性和逆解算法的可靠性与必要性。 展开更多

关键词 复合机床 运动学建模 旋量理论 逆解 角度选择

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基于弹簧的绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构设计与运动学建模

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作者 潘以涛 陈原 +1 位作者 王立栋 路浩 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2352-2362,共11页

结合绳驱动和刚性并联机构二者的优点,采用过约束并联机构的构造方法,提出了一种2自由度绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构。该躯干关节机构可以使6足移动机器人灵活地实现行走、水中推进、攀爬以及滚动等多种运动模式。利用螺旋理... 结合绳驱动和刚性并联机构二者的优点,采用过约束并联机构的构造方法,提出了一种2自由度绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构。该躯干关节机构可以使6足移动机器人灵活地实现行走、水中推进、攀爬以及滚动等多种运动模式。利用螺旋理论计算了绳驱动4-SPS/U刚柔并联式躯干关节机构的自由度;结合封闭矢量方法和特征结构配置解耦法构建了该机构的运动学逆解模型,推导出该机构的速度和加速度模型,并通过雅克比矩阵分析了机构奇异性。通过理论数值方法计算出该躯干关节机构的位移、速度和加速度理论仿真数据,将理论仿真数据与Adams软件仿真数据进行对比,从而验证了理论模型的正确性。 展开更多

关键词 躯干关节机构 绳驱动 螺旋理论 运动学建模

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