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六自由度模块化机械臂的逆运动学分析 被引量:95
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作者 姜宏超 刘士荣 张波涛 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1348-1354,共7页
针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法... 针对自主研发的六自由度(DOF)模块化机械臂,提出一种逆运动学求解方法.根据机械臂的结构特点和运动学约束,对机械臂的运动学进行分析.建立该类型机械臂的正运动学模型,得到了机械臂逆运动学的完整解析解.采用Denavit-Hartenberg(D-H)法对机械臂操作空间进行描述,在考虑机械臂运动学约束的基础上,得到以关节角度为变量的正运动学模型.通过分析正运动学模型的可解性,采用矩阵逆乘的解析法求解机械臂的正运动学模型,得到了该类机械臂逆运动学的完整解析解.通过仿真验证了正运动学模型及运动学逆解的正确性,运动学逆解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划. 展开更多
关键词 模块化机械臂 正运动学 逆运动学 完整解析解
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六自由度模块化机械臂腕部工作空间量化对比分析 被引量:7
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作者 李宪华 张雷刚 +2 位作者 疏杨 宋韬 张军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2017年第9期2666-2669,共4页
针对六自由度模块化机械臂的两种不同构型,对其工作空间进行了量化对比分析。采用DH法进行了手臂结构建模,得到正运动学模型;基于MATLAB机器人工具箱搭建了两种构型手臂的仿真平台,运用蒙特卡洛法求解两种构型手臂的工作空间,并采用可... 针对六自由度模块化机械臂的两种不同构型,对其工作空间进行了量化对比分析。采用DH法进行了手臂结构建模,得到正运动学模型;基于MATLAB机器人工具箱搭建了两种构型手臂的仿真平台,运用蒙特卡洛法求解两种构型手臂的工作空间,并采用可视化方法得到其工作空间的点云图;结合计算机辅助设计软件绘制两种手臂构型的3D工作空间,采用SLI指标对两种手臂构型的工作空间进行量化处理分析;最后通过对比两种手臂构型的工作空间点云图、3D工作空间实体和SLI指标性能分析了两种构型手臂的优劣,为后续的模块化机械臂的结构参数优化和空间灵活性研究奠定了基础。 展开更多
关键词 模块化机械臂 robotics工具箱 蒙特卡洛法 工作空间 SLI指标
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6自由度模块化机械臂有限元分析及优化 被引量:8
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作者 李宪华 疏杨 张雷刚 《中国工程机械学报》 北大核心 2017年第2期107-112,共6页
针对6自由度模块化机械臂的有限元分析,对其结构进行必要的优化改进.首先根据实体模型在Solidworks中建立三维模型,采用DH法建立各连杆坐标系,得出手臂DH参数表;再将导入到Workbench中的三维模型进行有限元分析,根据有限元分析结果找出... 针对6自由度模块化机械臂的有限元分析,对其结构进行必要的优化改进.首先根据实体模型在Solidworks中建立三维模型,采用DH法建立各连杆坐标系,得出手臂DH参数表;再将导入到Workbench中的三维模型进行有限元分析,根据有限元分析结果找出机械臂相对薄弱处,对此部分改进优化.优化后,薄弱处最大等效应力下降,机械臂的最大位移量减小,最大等效应力、应变对比改进前下降,提高了机械臂的整体特性以及机械臂的定位精度. 展开更多
关键词 模块化机械臂 有限元分析 WORKBENCH
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模块化六自由度机械臂逆运动学解算与验证 被引量:49
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作者 李宪华 郭永存 +1 位作者 张军 郭帅 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期246-251,共6页
针对六自由度模块化串联机械臂,进行了正运动学求解,并提出了该种臂型的运动学逆解计算方法。从机械臂的结构特点出发,采用DH法进行结构建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,针对纯代数法找不到该种臂型的独立不相关变量方... 针对六自由度模块化串联机械臂,进行了正运动学求解,并提出了该种臂型的运动学逆解计算方法。从机械臂的结构特点出发,采用DH法进行结构建模,得到了正运动学模型。在逆运动学求解过程中,针对纯代数法找不到该种臂型的独立不相关变量方程的问题,采用几何方法求解机械臂前3个关节、后3个关节使用反变换法求解,通过给出解的组合原则,得到了该机械臂逆运动学的完整解析解。为满足机器人系统编程和实际控制需要,基于VC++编制了MFC的运动学算法程序,验证了正逆运动学求解的正确性,为机械臂精确定位和运动规划提供了必要的前提条件。 展开更多
关键词 模块化机械臂 正逆运动学 组合原则 逆解树
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四自由度模块化移动机械臂建模与运动学分析 被引量:6
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作者 杨升 吴怀宇 +1 位作者 闫贺 陶辉 《现代电子技术》 2011年第15期204-207,210,共5页
为了对模块化移动机械臂的模块化组成和控制系统建模,对受非完整约束的差分驱动的移动平台运动学模型进行了分析。并在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法描述了四自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变... 为了对模块化移动机械臂的模块化组成和控制系统建模,对受非完整约束的差分驱动的移动平台运动学模型进行了分析。并在考虑机械臂运动学约束的基础上,采用Denavit-Hartenberg法描述了四自由度模块化机械臂操作空间,获得以关节角度为变量的正运动学模型。运用矩阵逆乘的解析法,进一步得到了机械臂逆运动学的完整解析解。最后,在实验室平台MT-ARM上做了仿真与实验验证,结果证明了正运动学模型及运动学逆解的正确性。 展开更多
关键词 模块移动机械 正运动学 逆运动学 完整解析解
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六自由度模块化机器人手臂奇异构型分析 被引量:26
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作者 李宪华 盛蕊 +2 位作者 张雷刚 宋韬 张军 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期376-382,共7页
对六自由度模块化机器人手臂工作空间内的奇异构型进行了分析。首先搭建模块化机器人手臂系统,并采用DH法对其进行结构建模,得到正运动学方程;其次,结合机器人手臂的正运动学方程,采用基于机器人连杆速度的方法构造其雅可比矩阵,再基于... 对六自由度模块化机器人手臂工作空间内的奇异构型进行了分析。首先搭建模块化机器人手臂系统,并采用DH法对其进行结构建模,得到正运动学方程;其次,结合机器人手臂的正运动学方程,采用基于机器人连杆速度的方法构造其雅可比矩阵,再基于雅可比矩阵求解机械臂出现奇异状态的所有构型情况,得到所有奇异点并分别给出相应的手臂构型;最后,基于可操作度灵活性指标和最小奇异值灵活性指标应用Robotics工具箱对机械臂的奇异情况进行仿真分析,并考察机械臂处于奇异位型时末端参考点的可操作度椭球情况。仿真结果表明该机械臂共有3种奇异情况,验证了上述机械臂奇异位型分析的正确性,为后续模块化机械臂的轨迹规划研究和奇异点规避研究奠定了基础。 展开更多
关键词 模块化机械臂 雅可比矩阵 灵活性 奇异构型 机器人工具箱
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基于遗传算法的机械臂实时避障路径规划研究 被引量:14
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作者 韩涛 吴怀宇 +1 位作者 杜钊君 郑秀娟 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第5期1373-1376,共4页
针对模块化机械臂在运行时可能与工作空间中的障碍物发生碰撞的问题,提出一种基于遗传算法的避障路径规划算法。首先采用D-H(Denavit-Hartenberg)表示法对机械臂进行建模,并进行运动学和动力学分析,建立机械臂运动学和动力学方程。在此... 针对模块化机械臂在运行时可能与工作空间中的障碍物发生碰撞的问题,提出一种基于遗传算法的避障路径规划算法。首先采用D-H(Denavit-Hartenberg)表示法对机械臂进行建模,并进行运动学和动力学分析,建立机械臂运动学和动力学方程。在此基础上,利用遗传算法分别在单/多个障碍物工作环境中,以运动的时间、移动的空间距离和轨迹长度作为优化指标,实现机械臂避障路径规划的优化。通过仿真验证了基于遗传算法的机械臂避障路径规划算法的有效性与可行性,该算法提高了运行中的机械臂有效避开工作空间中障碍物的效率。 展开更多
关键词 模块化机械臂 实时避障 路径规划 遗传算法
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一种开放式机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法 被引量:8
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作者 李宪华 张雷刚 +2 位作者 郭帅 宋韬 张军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期599-606,共8页
针对机械臂三维运动仿真及在线实时控制,提出了一种高效开放式的机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法。该方法以具有强大数据处理能力的MATLAB软件为构建平台,充分将SolidWorks专业实体建模软件、Robotics Toolbox中的实用建模函数、MATLA... 针对机械臂三维运动仿真及在线实时控制,提出了一种高效开放式的机械臂3D虚拟仿真平台快速构建方法。该方法以具有强大数据处理能力的MATLAB软件为构建平台,充分将SolidWorks专业实体建模软件、Robotics Toolbox中的实用建模函数、MATLAB的GUI交互设计和MATLAB 3D动画及显示技术等功能结合并应用到机器人虚拟仿真平台构建中,构建可视化程度高、高效运行且具有强大输入输出功能、模型细节显示逼真的机械臂3D虚拟仿真平台。以笔者所在课题组构建的雄克六自由度模块化机器人手臂为例,深入详细地阐述了所提出的仿真平台快速构建方法的实施步骤,最终得到一个开放程度高、可视化程度逼真的该机械臂3D虚拟仿真平台。最后给出了仿真平台的部分显示效果图,测试结果表明,使用该方法能够实现机械臂3D虚拟仿真平台的快速构建,并且该平台具有良好的实用性和可操作性,能够满足科研和教学的需要,验证了本方法的有效性。 展开更多
关键词 虚拟仿真平台 快速构建 模块化机械臂 可视 3D动画显示
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