对六自由度机械臂运动路径设计的探讨

对六自由度机械臂运动路径设计的探讨作者：周辰作者单位：徐州建筑职业技术学院,江苏,徐州,221116刊名：科技信息英文刊名：SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION年，卷(期)：2009，(33)被引用次数：0次参考文献(8条)1.蔡自兴机器人原理及其应用[期刊论文]-长沙:中南工业大学出版社2.石炜.程原野.李强六连杆机器人运动学分析[期刊论文]-包头钢铁学院学报2006(04)3.陈可明面向人机互动的机械臂实时运动规划[期刊论文]-20044.周伯英工业机器人设计[期刊论文]-北京:机械工业出版社5.廖炯生机器人的可靠性、维修性、安全性[期刊论文]-北京:科学出版社6.诸静机器人与控制技术[期刊论文]-杭州:浙江大学出版社7.孟繁华机器人应用技术[期刊论文]-哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社8.马春峰工业机器人的操作机设计[期刊论文]-北京:冶金工业出版社相似文献(10条)1.期刊论文郭伟斌.陈勇.侯学贵.胡娜.GuoWeibin.ChenYong.HouXuegui.HuNa除草机器人机械臂的逆向求解与控制-农业工程学报2009,25(4)设计了一种基于机器视觉导航和杂草识别的除草机器人模型,该机器人能沿作物行间自主行走并能准确地识别和清除杂草.设计了除草机器人的机械臂除草执行系统,求取了机械臂运动学逆解,用VC++开发了控制程序.试验显示,图像处理算法所需时间少,能够适应户外自然光线在一定范围的变化,机械臂能够平稳动作并精确定位杂草目标.2.学位论文高群机器人精度理论研究及在测量机械臂开发中的应用2007多关节测量机械臂是一种典型的随动式工业机器人，在生产中应用越来越广泛深入。测量臂对精度要求非常高，但由于设计过程中模型的必要简化、机械制造工艺的复杂性和制造成本的限制，物理模型各环节中难免存在各种误差。这些误差影响了测量臂的实际性能，限制了它的实际应用。机器人精度理论是设计、生产出高精度机器人的重要保障，因此，结合测量机械臂开发，本文对机器人精度理论的几个关键技术展开了研究。先引入齐次矩阵变换方法，建立了单一杆件误差模型，再根据机器人运动学模型，导出了基于修正D-H参数的机器人位姿误差分析的一般性模型。根据对误差模型的研究，提出了机器人参数误差影响度和码盘安装误差影响度，用于指导机器人设计与制造。基于关节间隙几何模型分析结果，提出了将关节间隙转换为机器人D-H参数的方法，并借鉴机器人精度静态分析误差模型，建立了由关节间隙所引起的机器人重复精度分析模型。此模型还可用于关节间隙分配，以确定关节结构设计的容差。以机器人位姿误差模型为基础，首先进行单位化和无量纲化，再应用矩阵理论揭示了误差系数矩阵特征值与机器人位置精度间的关系，进而提出了多个精度评价指标，以从不同侧面不同层次描述机器人精度表现。在所提出的精度指标基础上，给出了机器人精度图谱的建立方法。精度图谱可为机器人的设计与应用提供指导。提出了一种基于单点约束的机器人两步标定方法。该方法首先标定出机器人结构参数中长度参数的相对值和角度参数，再通过末端执行器移动已知距离计算出机器人长度参数的绝对值。长度参数相对值与角度参数数量级相当，避免了角度误差被淹没的问题。针对大型机器人的标定实际，给出了一种基于距离的标定方法，该方法避免测量易受测量噪声影响的末端执行器姿态，可提高标定精度。最后给出了机器人移动工作时基坐标系的标定方法。开展了测量机械臂的设计与开发。给出了机械臂的结构形式、结构拓扑、软硬件系统结构组成和关节结构设计，提出了关键零部件如关节码盘、关节轴承等的选择原则。在设计中，应用机器人精度理论中误差影响度分析了关节码盘读数偏差对精度的影响，以帮助确定电子细分倍数；基于关节间隙分析模型，进行了机械臂关节倾斜容差设计；最后采用机器人标定技术完成了机器人结构参数辨识。3.期刊论文陈勇.郑加强.郭伟斌.ChenYong.ZhengJiaqiang.GuoWeibin除草机器人机械臂运动分析与控制-农业机械学报2007,38(8)研究了基于直接施药方法的除草机器人,计算机从地面图像中识别杂草目标,通过伺服控制器控制机械臂动作,末端执行器切割杂草并涂抹除草剂.本文着重分析了机械臂运动学问题,求得其逆解.进而转换成机械臂控制参数,并加以修正,软件编程实现机械臂的精确控制.4.会议论文周军.焦建民.周凤岐故障容错机械臂运动学可靠性设计2004本文主要从机械臂运动学的角度,定义了故障容错机械臂、故障容错机械臂的阶、通用故障容错机械臂、特定任务故障容错机械臂,论证了通过运动学关节冗余也同样可以提高机械臂系统的可靠性、故障容错机械臂应该具备的自由度数、以及针对不同的任务要求来设计故障容错机械臂的方法.通过将任务空间抽象简化为一系列的特征点,建立与机械臂参数向理想值接近程度相关的罚函数,选择有效的优化算法,设计出了通用一阶故障容错平面位置机械臂、通用一阶故障容错空间位置机械臂、以及特定任务一阶故障容错平面位置机械臂.建立起完整的故障容错机械臂设计方法,对航天机器人的研究具有一定价值.5.学位论文汪伟基于视觉的移动机械臂智能作业系统2007近年来，随着机器人技术的迅猛发展，机器人在各种领域获得了广泛的应用。以排爆，消防等机器人装备为代表的各种极限环境作业机器人也逐渐进入应用领域，用来代替人类在很多危险环境中工作，如放射性污染区域，存在爆炸物的区域，各种污染的环境，煤矿和宇宙空间等极限环境，并进行复杂，精确的作业。虽然目前有各种该类型机器人投入使用，但是很多都存在着操作困难的问题。目前的操作方式都是由操作员去单独控制机器人的各个关节，操作方式效率很低而且操作非常困难，对操作者的要求很高，一般操作者要经过长期的训练与磨合才能比较顺利地控制机器人完成抓取目标物等各种作业任务。因此，在保证作业安全的前提下，使机器人具有一定程度的“智能”便存在着其必要性，即操作员只需给出高层次的作业需求，该机器人便能自主的完成作业任务。因而我们以极限环境中作业为目的，设计并研制了该“移动机械臂型地面移动机器人，由“三臂杆五自由度机械臂”和“轮式移动机构”组成，并开发了该机器人的智能作业系统。有两种智能作业模式：基于视觉的目标物自动抓取模式，操作者只需在传回的现场图像中标示出目标物，机械臂便能自动实施抓取；联动操作模式，操作者能对机械臂进行“整体的联动控制，控制机械臂的手爪朝各个方向运动，从而能很方便的抓取目标物。我们并设计了实现该智能作业模式的基本功能模块：“双目立体视觉子系统”和“运动学控制遥操作子系统。“双目立体视觉子系统”完成根据图像坐标计算三维坐标的功能。我们详细描述了双目立体视觉的原理，双目立体视觉的数学模型，利用“黑白方格模板对双目立体视觉进行标定(数学模型参数的辨识)的原理和算法步骤，以及该机器人双目立体视觉子系统的软硬件实现。“运动学控制遥操作子系统”则完成按运动学控制方法对机械臂实施“遥操作”的功能。经过合理的简化处理，我们得到了该“三臂杆五自由度机械臂”的一种解析的运动学描述方法。然后基于该解析的运动学模型，实现了该机械臂的遥操作系统，包括后台的遥操作系统软件以及现场的位置伺服控制系统。最后，我们给出了基于上述两个基本子系统实现智能作业模式的过程。并利用两种智能作业模式进行了实际的抓取实验，实验表明，该智能作业系统能大大提高机器人的易操作性，且能满足作业精度的要求。6.期刊论文杨丽.刘恩托.张铁中.YangLi.LiuEntuo.ZhangTiezhong组培苗移植机器人机械臂的设计-农机化研究2009,31(1)根据组培苗的生长特点和移植作业要求,采用参数化设计方法,研制设计了一个3自由度水平关节式组培苗移植机器人机械臂.该机械臂主要由大臂、小臂和伸缩臂组成,具有两个水平转动关节和一个垂直移动关节,能够实现绕垂直轴线的两个回转运动和1个沿垂直轴线的上下平移运动.该机械臂结构轻便小巧、运动平稳、定位精度高,能够满足移苗作业要求.7.学位论文崔博文噪声测量用机械臂的结构及控制2006本研究报告主要根据噪声测量研究需要对测量用工业机器人的机械本体结构、运动学、及其轨迹控制问题等进行了研究，主要的研究内容及成果体现在以下几个方面：研究了工业机器人的总体结构。根据机器人结构设计中的关键问题，讨论了机器臂及手腕的结构，设计了测量机器人的总体结构。研究了机器人的基本型式和传动结构，确定了测量机器人的结构型式。通过分析现有机器人的结构，机械臂驱动采用交流伺服电机驱动谐波齿轮传动方式实现，腕部结构则采用同步带传动结构方式。形成了6自由度测量用机器人的总体结构设计图。对测量机器人进行了运动学分析，建立了测量机器人的运动学方程及其雅可比矩阵。利用Denavit-Hartenberg标准参数建立了测量机器人的关节坐标系，利用连杆变换矩阵对测量机器人进行了正运动学分析，获得了机器人运动学方程。通过机器人逆运动学分析，得到了测量机器人的运动学逆解。最后利用微分变换法，获取机器人雅可比矩阵。利用机器人工具箱实现了测量机器人运动学和动力学仿真。利用Denavit-Hartenberg参数建立机械臂模型，通过动态模拟机器人图形便于了解机器人的工作空间。从机器人轨迹仿真中可以发现不同关节位姿对末端执行器轨迹的影响。在动力学仿真方面，实现了测量机器人的逆动力学仿真。机器人的运动学和动力学仿真为机器人设计及性能规划奠定了基础。研究了测量机器人的轨迹自适应控制问题。用机器人系统的参数化性质，研究了其自适应控制方法。考虑关节摩擦影响，设计了一种利用期望轨迹直接进行补偿的期望补偿变结构自适应控制器。理论研究和仿真结果表明，利用该控制器机器人闭环系统的跟踪误差在有限时间可以很快收敛，避免了系统的不确定性对控制器的影响，保证了控制器对上述不确定性具有较强的鲁棒性。与传统的自适应控制方法相比，该控制器执行效率更高，鲁棒性更强。8.会议论文秦伟.黄茂林多自由度随形抛磨机器人机械臂的动态仿真1997该文讨论了在多自由度随形抛磨机器人机械臂的设计中庆用计算机仿真技术的方法，给出了仿真实例。结果表明，设计的机械臂具有较好的动态特性和抗干扰性，实现了机械臂结构参数的动态优化设计。9.会议论文马利.许向阳喷涂机器人五自由度机械臂的建模与仿真2005本文所研究的是关于喷涂机械臂运动学及动力学的数学建模,此机械臂可用于房屋墙壁、家具等不方便移动的物体的喷涂.已知末端线速度的变化情况和初始的坐标,通过运动学反解和Kane动力学方程,求出各个关节的驱动力矩.10.学位论文方道星欠驱动2R机械臂模糊控制方法研究2007欠驱动机械臂是一类含有被动关节，控制输入数目少于系统自由度数目，能用较少的驱动装置完成复杂任务的多连杆机械系统。由于驱动器的减少，欠驱动机械臂具有重量轻、成本低、能耗低等众多优点。但这类系统同时具有二阶非完整约束特性，相比于全驱动机器人，控制上的难度大大增加。欠驱动机器人是当前机器人研究领域中的前沿课题。本论文以欠驱动2R平面机器人为研究对象，从智能控制的角度出发，运用模糊控制方法对欠驱动机器人的控制问题进行研究。从实验上实现了对欠驱动2R机器人的控制，从而验证了控制算法的可行性及有效性。首先，结合Lagrange方程建立了欠驱动2R机器人关节空间的动力学模型。在被动关节的两种安装位置下，分析了关节间动力耦合特性，并给出动力耦合指标的数值对比结果。通过分析被动关节的动力学方程，证明了欠驱动机器人具有非完整约束特性。其次，运用模糊控制理论，研究了欠驱动2R机器人被动关节的位置控制问题，以及机械臂末端的轨迹跟踪问题。利用关节间的动力耦合特性分别总结了模糊控制规则，设计了对应的模糊控制器。并对轨迹跟踪开始前，机械臂末端初速度的确定进行了讨论。然后，分别设计了基于PMAC卡和基于DSP控制板的欠驱动机器人实验控制系统，解决了设备之间通讯、高精度定时器设定等技术难题，编制了实验控制界面，并开发了实验数据分析软件。为深入开展欠驱动机器人的实验研究提供了软件和硬件平台。最后，利用搭建的实验平台，完成了对机器人被动关节位置的控制，以及操作臂末端