六自由度工业机器人运动学参数辨识

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作者 胡明 郭玉奉 +1 位作者 杨景 杨帆 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期314-319,共6页

作为运动控制的基础,机器人运动学参数辨识的误差模型对其精度存在影响。以六自由度机器人为对象,基于DH矩阵法建立机器人的运动学模型,进行仿真验证。分别从位置、姿态与位姿综合三个方面建立六种不同的误差模型并利用量子遗传算法分... 作为运动控制的基础,机器人运动学参数辨识的误差模型对其精度存在影响。以六自由度机器人为对象,基于DH矩阵法建立机器人的运动学模型,进行仿真验证。分别从位置、姿态与位姿综合三个方面建立六种不同的误差模型并利用量子遗传算法分别进行辨识仿真,仿真结果表明,误差模型5拥有较高的辨识精度和辨识稳定性,适合用于实际辨识实验。利用高精度相机测量机器人末端位姿,通过粒子群寻优算法求取机器人基坐标系与相机坐标系之间转换矩阵。基于视觉测量数据、量子遗传算法和粒子群算法,以误差模型5作为实际辨识模型分别进行辨识实验。结果表明,基于误差模型5的量子遗传算法辨识后的机器人末端综合位置误差的方差小,其值为0.1159mm2,曲线波动幅度小,且平均误差下降82.96%,有较高的辨识精度和辨识稳定性,可有效提升机器人末端的定位精度,为基于视觉的动态目标捕捉提供条件。 展开更多

关键词 机器人运动学 参数辨识 误差模型 量子遗传算法 粒子群算法 手眼标定

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基于病态参数分离的机器人运动学标定测量构型优化 被引量：3

2

作者 郭万金 李锦辉 +2 位作者 郝钦磊 曹雏清 赵立军 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期299-314,共16页

针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE)算法的机器... 针对一种高灵巧性机器人及其连杆参数高敏感性与高定位精度需求,为解决机器人运动学标定随机测量构型存在绝对定位精度低、参数辨识效果及标定结果鲁棒性较差的问题,提出一种病态参数分离与DETMAX-改进差分进化(DETMAX-IDE)算法的机器人运动学标定测量构型分步优化方法。首先,建立机器人位置误差模型。其次,建立一种可观性综合指标,评价不同机器人标定测量构型的总体可观测性和灵敏度。最后,分离机器人运动学位置误差模型的病态参数,建立测量构型优化目标函数和约束条件,提出一种基于DETMAX算法与改进差分进化算法结合的分步迭代优化算法(简称为DETMAX-改进差分进化算法,简写为DETMAX-IDE算法),开展机器人运动学标定测量构型分步迭代优化。通过机器人运动学标定仿真与实验,验证了所提方法的有效性。实验结果表明,与随机测量构型相比,所提方法对应的机器人绝对定位精度的平均值和均方差分别降低了62.09%和62.45%。 展开更多

关键词 机器人运动学标定 测量构型优化 病态参数分离 DETMAX-IDE算法 位置误差模型

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码垛机器人运动学分析及关节空间轨迹规划研究 被引量：19

3

作者 张程 张卓 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第2期19-21,25,共4页

以IRB-460工业机器人为研究对象,针对其运动学建模及在笛卡尔空间和关节空间下的轨迹规划方法展开研究并进行对比。对机器人本体进行了机器人运动学分析,利用多项式轨迹插值算法进行了关键点间的轨迹规划,完成了重叠型码垛的作业流程。... 以IRB-460工业机器人为研究对象,针对其运动学建模及在笛卡尔空间和关节空间下的轨迹规划方法展开研究并进行对比。对机器人本体进行了机器人运动学分析,利用多项式轨迹插值算法进行了关键点间的轨迹规划,完成了重叠型码垛的作业流程。利用Robotics Toolbox完成了轨迹规划算法仿真,并进行了结果分析。仿真结果表明在关节空间下进行轨迹插补所得的路径点更为优化,所得的轨迹更为满足作业任务,具备合理性。 展开更多

关键词 码垛机器人 关节空间 轨迹规划 机器人运动学

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基于机器人运动学的三维公差累积建模研究 被引量：3

4

作者 许本胜 黄美发 +2 位作者 钟艳如 蒋向前 张亚 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第1期105-107,共3页

运用机器人运动学中机械手的微分运动与各关节位置微小变动间关系的求解方法,进行三维公差的累积建模研究。讨论了三维公差的特征自由度表示,在运动坐标系基础上建立三维公差的雅可比传递矩阵累积模型,并用矢量积法得到各自由度变动对... 运用机器人运动学中机械手的微分运动与各关节位置微小变动间关系的求解方法,进行三维公差的累积建模研究。讨论了三维公差的特征自由度表示,在运动坐标系基础上建立三维公差的雅可比传递矩阵累积模型,并用矢量积法得到各自由度变动对关键特征变动的雅可比传递系数矩阵。最后给出一个装配体计算实例,所得结果定量地表示了各配合特征各自由度累积对关键特征空间位置及方向变动的影响,反映了三维装配中零件公差累积情况,可以为进一步的尺寸及形位公差设计提供约束方程。 展开更多

关键词 三维公差累积 自由度变动 机器人运动学 雅可比矩阵 矢量积法

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包含串并联关节的排牙机器人运动学分析 被引量：3

5

作者 张永德 马俊伟 +1 位作者 赵燕江 杜鹃 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第8期981-985,共5页

针对串联关节和并联关节各自的特点,提出了一种由5自由度串联机构和并联机构组成的排牙机器人,通过对排牙机器人机构的分析,建立了其运动学方程。对运动学逆问题进行了分析并且应用解析法和矩阵法推导出各个关节的位姿矩阵,在已知患者... 针对串联关节和并联关节各自的特点,提出了一种由5自由度串联机构和并联机构组成的排牙机器人,通过对排牙机器人机构的分析,建立了其运动学方程。对运动学逆问题进行了分析并且应用解析法和矩阵法推导出各个关节的位姿矩阵,在已知患者的牙弓曲线和各散牙的末端位姿时,便可通过以上算法求得各个关节的位置和姿态。最后以下左牙为算例,对各个关节的位姿矩阵进行了求解。结果表明:本文提出的算法合理有效,解决了排牙机器人部分运动学问题。 展开更多

关键词 串并联关节 排牙机器人 机器人运动学

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HP6机器人运动学动力学分析及运动仿真研究 被引量：8

6

作者 殷际英 何立婷 《机械设计与制造》 北大核心 2009年第3期189-191,共3页

提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优... 提出了hp6机器人的基坐标和运动坐标系统和运动学动力学模型,导出了基于D-H参数法的该机器人运动方程和拉格朗日动力学方程,并完成了Matlab环境下的运动学仿真分析,所得结果可应用于机器人关节驱动装置设计及机器人轨迹规划的动力学优化设计。 展开更多

关键词 机器人运动学 机器人动力学 运动仿真 D-H坐标变换 MATLAB

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3自由度并联机器人运动学及轨迹规划研究 被引量：4

7

作者 刘平安 方跃法 《北京交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期103-106,共4页

论述了3自由度平面并联机器人的6种基本结构类型:RRR、PRR、RPR-Ⅰ、RPR-Ⅱ、RRP和PRP,以及其运动学求解的共性和个性问题.以RPR-Ⅱ型并联机器人为例采用MATLAB6.1完成了其轨迹规划器的设计,实现了系统中任何构件在运动过程的位移、速... 论述了3自由度平面并联机器人的6种基本结构类型:RRR、PRR、RPR-Ⅰ、RPR-Ⅱ、RRP和PRP,以及其运动学求解的共性和个性问题.以RPR-Ⅱ型并联机器人为例采用MATLAB6.1完成了其轨迹规划器的设计,实现了系统中任何构件在运动过程的位移、速度、加速度到关节力、驱动力的图线输出,并提出了采用直线加抛物线过渡仍可满足给定起始点和目标点速度要求的轨迹规划方法. 展开更多

关键词 3自由度 机器人运动学 规划研究 平面并联机器人 MATLAB 轨迹规划器 结构类型 运动过程 规划方法 RRR PRP 加速度 驱动力 目标点 起始点 可满足 抛物线 构件 关节

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FANUC M-6iB关节型机器人运动学逆解研究及仿真 被引量：4

8

作者 蔡勇 刘宏昭 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2009年第4期420-424,共5页

对FANUC M-6iB型机器人的运动学逆解进行了推导分析。采用前置D-H方法建立了运动学模型,通过对转换矩阵的观察分析,计算出了解析逆解。使用典型空间连续曲线作为目标轨迹,在MATLAB中进行了运动学模拟仿真,验证了逆解的准确性和运动的可... 对FANUC M-6iB型机器人的运动学逆解进行了推导分析。采用前置D-H方法建立了运动学模型,通过对转换矩阵的观察分析,计算出了解析逆解。使用典型空间连续曲线作为目标轨迹,在MATLAB中进行了运动学模拟仿真,验证了逆解的准确性和运动的可行性,并使用图形用户界面GUI交互数据仿真了逆解结果。 展开更多

关键词 机器人运动学逆解 空间曲线 GUI图形界面

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6R工业机器人运动学算法的改进 被引量：9

9

作者 吴挺 吴国魁 吴海彬 《机电工程》 CAS 2013年第7期882-887,900,共7页

针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法。提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态... 针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法。提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态进行综合插补的算法;为了方便客户使用,给出了用户任意坐标系的建立方法及姿态的旋转的表示方法;最后,在实验室6R机械手实验平台上验证了该算法的有效性。实验结果表明,该算法可以使机器人在运动过程中,特别是在曲线插补过程中,使机器人各关节平稳变化,避免关节突变,有更高的精度和运行平缓性。 展开更多

关键词 机器人运动学 逆解优化选取 插补算法 用户坐标系

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同伦算法在并联机器人运动学中的应用 被引量：5

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作者 董滨 张祥德 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第12期1278-1284,共7页

讨论同伦算法求解并联机器人运动学正问题·　通过参系数同伦法大大减少了跟踪路径的数目 ,从而提高了同伦算法的效率使之对求解一般非线性代数方程组更为可行·　采用这一算法 。

关键词 同伦算法 并联机器人运动学 参系数同伦法 非线性代数方程组 数值方法

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对偶四元数法求解自由浮动机器人运动学

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作者 FELISIAK Piotr A 秦开宇 李滚 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期278-287,共10页

在卫星维修,空间建造和轨道碎片清理等任务中,在轨服务机器人是最佳选择。在轨服务空间机器人通常由基座卫星和与其相连接的一个或多个机械臂组成。由于基座不固定,空间机械臂运动学比地面固定机械臂的情况要复杂得多。该文提出了一种... 在卫星维修,空间建造和轨道碎片清理等任务中,在轨服务机器人是最佳选择。在轨服务空间机器人通常由基座卫星和与其相连接的一个或多个机械臂组成。由于基座不固定,空间机械臂运动学比地面固定机械臂的情况要复杂得多。该文提出了一种求解在轨服务自由浮动机器人的运动学正逆解方法,以及它的速度运动学正逆解方法。该方法采用对偶四元数来进行运动学求解,因此比基于齐次变换的经典方法的计算效率更高。通过将动量守恒定律引入到运动学模型中来求解运动学问题,该方法适用于具有任意数量的机械臂、混合移动铰链和转动关节的空间机器人。已通过运动控制过程模拟对该方法进行了验证。 展开更多

关键词 对偶四元数 自由浮动机器人 运动控制 在轨服务 机器人运动学

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基于DH标定的机器人正向运动学形式化验证 被引量：5

12

作者 谢果君 杨焕焕 +1 位作者 石正璞 陈钢 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期4160-4178,共19页

DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用.在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全.形式化方法通过演绎... DH坐标系在机器人运动学分析中发挥着重要的作用.在基于DH坐标系构建的机器人控制系统中,机器人结构的复杂性使得构建安全的控制系统成为一个难题,仅依靠人工方法可能导致系统漏洞和安全风险,从而危及机器人的安全.形式化方法通过演绎推理与代码抽取实现了对软硬件系统的设计、开发及验证.基于此,设计基于DH标定的机器人正向运动学的形式化验证框架.在Coq中构建机器人运动理论的形式化证明,并验证控制算法的正确性以确保机器人的运动安全.首先,对DH坐标系进行形式化建模,构建相邻坐标系间转换矩阵的形式化定义,并验证该转换矩阵与复合螺旋运动的等价性;其次,构建机械臂正向运动学的形式化定义,并对机械臂运动的可分解性进行形式化验证;再次,对工业机器人中常见连杆结构及机器人进行形式化建模,并完成正向运动学的形式化验证;最后,实现Coq到OCaml的代码抽取,并对抽取的代码进行分析与验证. 展开更多

关键词 机器人运动学 形式化验证 DH坐标系 代码自动生成

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工业机器人智能运动学模型 被引量：3

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作者 丁度坤 张铁 谢存禧 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第8期242-244,共3页

针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获... 针对机器人运动学正、逆解推导过程复杂,计算量大的情况,提出了一种基于神经网络的机器人运动学正、逆解计算新方法。首先搭建了6自由度工业机器人实验平台,操纵机器人沿某一轨迹运动,记录下机器人在采样时刻的姿态角、坐标及关节角,获取实验数据。在此基础上,设计了一个三层神经网络,输入所采集到的数据进行训练,构建了机器人运动正反解神经网络模型。文章最后对所构建的模型进行验证,验证结果表明,由运动学模型所得到的预测值与实际的测量值误差小,模型具有较高的准确度。 展开更多

关键词 工业机器人 机器人运动学 运动学正逆解 神经网络

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一种新型球面放疗机械臂设计与运动学研究

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作者 许书铭 任旗 +2 位作者 车永新 李燕杰 赵国勇 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期17-24,共8页

目前放射治疗设备常用的C形臂结构在进行非共面治疗时操作复杂、无法实现半球定点照射。针对这一问题,设计一种新的球面放疗机械臂运动系统。分析C形臂结构及运动规划,建立球面放疗设备三维模型;采用D-H法建立正、逆解机械臂运动学模型... 目前放射治疗设备常用的C形臂结构在进行非共面治疗时操作复杂、无法实现半球定点照射。针对这一问题,设计一种新的球面放疗机械臂运动系统。分析C形臂结构及运动规划,建立球面放疗设备三维模型;采用D-H法建立正、逆解机械臂运动学模型,基于MATLAB的Robotics Toolbox模块验证该模型的正确性;最后利用五次多项式插值算法对运动/轨迹进行规划研究。结果表明:设计的球面放疗机械臂运动系统稳定,运动空间能覆盖球面放射治疗范围,实现了非转床方式的非共面治疗,提高了工作效率,为后续该放射治疗设备的运动控制及动力学研究奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 球面放疗设备 结构设计 D-H参数法 机器人运动学 轨迹规划

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一种新型六自由度SCARA机器人设计与运动学分析 被引量：5

15

作者 张良安 王祥 谢胜龙 《包装工程》 CAS 北大核心 2022年第19期235-242,共8页

目的针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D... 目的针对传统四自由度SCARA机器人末端灵活性不足的问题,设计一种新型的六自由度SCARA机器人。方法首先在传统四自由度SCARA机器人结构特点分析的基础上,通过改进其末端结构以增加机器人的自由度,从而提高其末端的灵活性。然后分别采用D–H参数法与代数法建立该机器人的运动学正解模型与逆解模型。在此基础上,采用对比法在Matlab的Robotics Toolbox工具箱中对该机器人开展仿真分析,验证机器人运动学模型的正确性。最后,基于五次多项式插值算法对机器人开展轨迹规划研究。结果实验结果显示该机器人的运动轨迹、速度与加速度曲线光滑连续,没有任何断点与突变点。结论表明该机器人运动平稳,具有良好的运动学性能,从而为后续该机器人的运动控制奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 SCARA机器人 D-H参数法 机器人运动学 五次多项式插值 轨迹规划

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基于LS-SVM的机器人逆运动学建模 被引量：7

16

作者 杨延西 刘丁 辛菁 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期1260-1262,1266,共4页

提出了基于最小二乘支持向量机的机器人逆运动学建模方法,阐述了基本设计思想和具体算法过程,与RBF神经网络相比,最小二乘向量机的优点在于其训练过程遵循结构风险最小化原则,不易发生过学习现象,它通过解一组线性方程组得到全局唯一最... 提出了基于最小二乘支持向量机的机器人逆运动学建模方法,阐述了基本设计思想和具体算法过程,与RBF神经网络相比,最小二乘向量机的优点在于其训练过程遵循结构风险最小化原则,不易发生过学习现象,它通过解一组线性方程组得到全局唯一最优解,其拓扑结构在训练结束时自动获得而不需要预先确定。通过对二自由度刚性机器人的仿真,结果验证了该方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 支持向量机 最小二乘支持向量机 神经网络 机器人逆运动学 RBF神经网络

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协作机器人逆运动学形式化建模与验证 被引量：2

17

作者 王畅 王国辉 +3 位作者 施智平 关永 张倩颖 邵振洲 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2021年第7期1353-1359,共7页

在机器人迅速发展的时代,人机协作型机器人安全性问题是人们关注的焦点.机器人逆运动学的建模与求解是决定其安全性的必要因素之一.旋量法是一种机器人逆运动学建模的常用方法,它可以解决传统D-H参数法的奇异性问题.然而,在建模过程中,... 在机器人迅速发展的时代,人机协作型机器人安全性问题是人们关注的焦点.机器人逆运动学的建模与求解是决定其安全性的必要因素之一.旋量法是一种机器人逆运动学建模的常用方法,它可以解决传统D-H参数法的奇异性问题.然而,在建模过程中,旋量法会因人为因素或软件系统缺陷导致模型出现漏洞,从而威胁操作人员安全.因此,本文在旋量高阶逻辑定理证明库的基础上,实现了指数积和Paden-Kahan子问题(subprob-R)等数学理论的高阶逻辑表达,在交互式定理证明器HOLLight中对6R型协作型机器人逆运动学建模与求解过程进行了形式化验证,结果表明基于旋量理论和Paden-Kahan子问题的协作机器人逆运动学建模与求解是安全可靠的. 展开更多

关键词 机器人逆运动学 旋量 Paden-Kahan子问题 HOL-Light 形式化验证

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遥操作机器人运动的实时三维监控方法研究 被引量：10

18

作者 曹文明 王耀南 +2 位作者 印峰 伍锡如 夏汉民 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期727-735,共9页

针对一般遥操作机器人实时运动监控的不足之处,提出一种新型遥操作机器人运动实时三维监控方法。首先根据遥机器人外形建立一个虚拟机器人三维外观网格模型,再根据机器人本体内部的关节及其他运动机构的位置,建立一个内嵌于网格模型下... 针对一般遥操作机器人实时运动监控的不足之处,提出一种新型遥操作机器人运动实时三维监控方法。首先根据遥机器人外形建立一个虚拟机器人三维外观网格模型,再根据机器人本体内部的关节及其他运动机构的位置,建立一个内嵌于网格模型下的骨骼模型;经过坐标、数学模型转换,把遥机器人运动学模型应用到虚拟机器人骨骼模型上,实现遥机器人与机器人骨骼模型的运动学模型一致。通过无线发送把遥机器人运动数据传输到监控端,利用Direct3D编程计算把运动数据转换成虚拟机器人运动指令,运动指令控制骨骼模型运动,骨骼模型的运动同时驱动虚拟机器人三维网格模型运动,虚拟机器人三维模型将产生一个与遥机器人同步运动的动画,从而实现了对遥操作机器人运动的三维监控。 展开更多

关键词 遥操作机器人 机器人运动学模型 实时三维监控 Direct3D编程

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机器人写字技术及其运动参数 被引量：22

19

作者 王光建 廖志勇 陈雪华 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期6-9,共4页

写字机器人是一种教学、科普设备。对写字机器人的基本结构、参数和控制系统组成进行了分析;按Denavit-Hartenberg方法建立了操作臂齐次坐标方程,进行了运动学分析,求出了运动学反解;总结了当前CAD/CAM中文字处理现状;由于直接分析TTF... 写字机器人是一种教学、科普设备。对写字机器人的基本结构、参数和控制系统组成进行了分析;按Denavit-Hartenberg方法建立了操作臂齐次坐标方程,进行了运动学分析,求出了运动学反解;总结了当前CAD/CAM中文字处理现状;由于直接分析TTF字体的文件格式并读出每个字的轮廓矢量是相当困难的,因此采用调用API函数GetGlyphOutline读取windows系统下TTF矢量字体的轮廓矢量或者位图。采用自编程序对点阵单线字体进行了矢量化。根据矢量化后的几何数据及写字机器人的运动方程,能够进行机器人的轨迹规划、控制等。 展开更多

关键词 写字机器人 机器人运动学 文字矢量化

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机器人机构设计的运动灵活性评价方法 被引量：2

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作者 应明峰 莫晓晖 姜劲 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2016年第12期157-160,共4页

以一种工业机器人为研究对象,在机器人运动学的基础上,分析其全域运动性能平均指标、全域运动性能波动指标、全域运动性能最差指标,并针对这3项性能指标进行多目标优化。将机器人杆长参数作为机构设计变量,根据机器人的工作空间及运动... 以一种工业机器人为研究对象,在机器人运动学的基础上,分析其全域运动性能平均指标、全域运动性能波动指标、全域运动性能最差指标,并针对这3项性能指标进行多目标优化。将机器人杆长参数作为机构设计变量,根据机器人的工作空间及运动学灵活性要求建立多目标优化模型。设计一种改进的多目标粒子群算法,引入Pareto分布熵及其差熵估计种群的多样性及进化状态,以此为反馈信息来设计进化策略。进行优化计算,最终得到一组最优解。采用优化后的机器人机构参数可以使机器人运动灵活性能有较大提高。 展开更多

关键词 机器人运动学 性能指标 Pareto熵 多目标粒子群优化

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