基于Unity3D反恐排爆机器人虚拟仿真设计

基于虚拟现实技术开发软件对反恐排爆机器人虚拟实验系统进行功能开发,该系统应用于反恐排爆机器人教学,建立D-H机械臂坐标系,实现反恐排爆机器人结构认知、装配操作、工作空间、关节运动控制,实现人机交互,利用D-H参数法建立反恐排爆机器人运动学模型,进行了正、逆运动学求解及轨迹规划。系统有着较好的沉浸性与交互性,能够完成反恐排爆机器人的虚拟实践教学。     

点焊机器人驱动系统的逆运动学仿真分析

如何确定机器人驱动系统中各轴的运动学与动力学参数是机器人运动学逆解的关键。其传统求解方法需要进行大量的矩阵方程计算,耗时费力,本文以点焊机器人为例给出了一种由ADAMS软件实现的机器人逆运动学求解的仿真分析方法。通过仿真分析,能够便捷地求出各驱动轴的运动曲线,为机器人驱动系统中电机和减速器的选型、系统的运动控制与优化设计提供了依据。     

基于Unity的制造业自动化生产线数字孪生平台设计

为实现制造业自动化生产线的优化运营,设计了基于Unity的数字孪生平台。首先,利用SolidWorks软件进行三维建模,在Unity平台中按与物理生产线1：1的尺寸比例完成虚拟自动化生产线的搭建;其次,在Unity平台中建立工业机器人数学模型,利用D-H参数表,进行正、逆运动学求解,实现对工业机器人的运动控制;最后,基于Snap7协议实现西门子PLC与Unity平台的数据交互。结果表明,通过数字孪生平台,可以实现生产线全流程的可视化,从而能够更好地了解生产线的运行状态,及时发现问题和解决问题。     

Exact Computation of Parallel Robot''''s Generalized Inertia Matrix

According to the definition of the new hypothetical states which have obvious physical sig-nificance and are termed as no-gravity static and accelerated states, a method for exact computa-tion of the parallel robot's generalized inertia matrix is presented. Based on the matrix theory, the generalized inertia matrix of the parallel robot can be computed on the assumption that the robot is in these new hypothetical states respectively. The approach is demonstrated by the Delta robot as an example. Based on the principle of the virtual work, the inverse dynamics model of the robot is formulized after the kinematics analysis. Finally, a numerical example is given and the element dis-tribution of the Delta robot's inertia matrix in the workspace is studied. The method has computational advantage of numerical accuracy for the Delta robot and can be parallelized easily.     

一种四自由度机器人的运动学建模

讨论了一种四自由度机器人运动学模型的建立问题,在此基础上给出了该机器人运动学正解和运动学逆解的简化求解方法,简化了求解过程,大大减少了计算量。实验表明:这种简化求解方法是可行的并且是有效的。     

多自由度关节机械手在教学培训系统中的实践

根据工况要求,利用运动学逆方程求解机械手各关节角.利用Pro/E软件对虚拟样机进行仿真分析,验证了运动学分析的正确性.经编程调试的实践应用结果表明,该机械手完全满足教学培训的要求.     

高速抓取并联机器人实验平台运动学建模与分析

提出了一种新型3-RRPaR高速抓取并联机器人结构,对3-RRPaR高速抓取并联机器人实验平台进行运动学建模和分析.介绍了3-RRPaR高速抓取并联机器人实验平台的结构特点,建立了实验平台的运动学正反解模型,并通过Matlab数值计算和ADAMS虚拟样机仿真验证了运动学分析的正确性.     

一种冗余并联机器人的运动学及工作空间分析

针对一种平面冗余2-DOF并联机器人,分析了其运动学正解和反解,并在运动学反解的基础上讨论了该机构工作空间的约束条件;提出了运用Matcom将Matlab和VC＋＋结合起来进行混合编程的方法,探讨了并联机构工作空间的形状,并得到基于VC＋＋开发的该并联机器人控制系统;仿真结果表明,该机构具有较好的工作空间,可广泛应用于工业装配机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域。     

漂浮基空间机械臂的自适应控制方法

讨论了载体位置与姿态均不受控制情况下,漂浮基空间机器人系统的控制问题.结合系统动量守恒关系进行的运动学、动力学分析表明,可以得到一组与适当选择的惯性参数呈线性函数关系的、欠驱动形式的系统动力学方程.以此为基础,设计了系统参数未知情况下,由本体姿态期望运动及机械臂末端抓手惯性空间期望运动轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的自适应控制算法,该控制方案的优点在于,不需要反馈、测量漂浮基的位置、移动速度及移动加速度.     

差分粒子群算法在PUMA机器人逆运动学求解中的应用

传统逆运动学求解主要从逆运动学方程出发,基于一定的数学理论推导,不能完全实现计算机程序化,且精度与计算效率较低;为改善这一缺陷,基于机器人正向运动学方程,借助MATLAB工具,使用蒙特卡洛法仿真分析出PUMA560机器人的工作空间,任取一点末端执行器位姿作为逆运动学求解的已知位姿矩阵T,结合差分粒子群仿生智能算法作为逆运动学求解的主要理论算法。将计算出的旋转关节变量[θ1~θ6]代入正运动学方程,得出末端位姿矩阵[T];通过计算分析T与[T]相关角度误差,两矩阵所对应的位置向量与姿态向量误差精度为0.001数量级,完全满足目前机器人定位要求。基于差分粒子群理论的机器人逆运动学求解方法计算收敛速度更快,能高度实现计算机程序化,误差精度高,提高计算效率。     

基于符号计算的Delta机器人快速运动学分析与控制实现(英文)

为了有效地导出Delta机器人的解析解并实现运动控制,基于多体机械系统线性图论及其运动方程自动生成技术,将符号计算运用到Delta机器人上.首先建立了Delta机构的线性图解表达,利用符号计算引擎Maple可对图解的约束方程进行数学描述,并最终求得了逆运动解的精确显式表达式,从而可直接地实现驱动控制和运动轨迹跟踪.用平面圆弧和Adept抓放2种实际工程的机械手运动模型,对Delta机器人的符号计算解进行了仿真分析.结果表明,用于Delta机器人驱动控制的符号解误差较小,满足快速运动的需求,从而确认了约束方程的运动学响应精度,并验证了显式符号解的正确性.     

基于X3DOM的工业机器人虚拟样机设计

为提高实验教学效果,设计并实现了基于X3DOM的工业机器人虚拟样机,无插件的设计方案使得样机的连接和使用能够通过浏览器进行,降低了对操作环境的要求。其中用X3DOM实现三维模型显示,用HTML5实现控制界面和运动控制算法,二者相结合实现机器人运动学模型到三维模型的映射和虚拟样机的基本功能。此外虚拟样机通过TCP通讯实现了工业机器人的远程控制,能够进行实时的虚实结合实验。最后通过实验验证了机器人虚拟样机的准确性、同步性以及远程控制的实时性。     

完整系统冲击运动的分析力学解法

完整系统受冲击的运动问题是一类重要的实际问题,用分析力学方法解答这类问题,具有明显的优越性,颇具实际意义。这里讨论完整系统受冲击情况下的Lagrangc方程,引入虚功作用量讨论广义冲量的计算,并讨论冲击运动分析力学的一般解法。     

Disturbance rejection control based on acceleration projection method for walking robots

This paper presents a disturbance rejection scheme for walking robots under unknown external forces and moments. The disturbance rejection strategy, which combines the inverse dynamics control with the acceleration projection onto the ZMP （zero moment point）-plane, can ensure the overall dynamic stability of the robot during tracking the pre-computed trajectories. Under normal conditions, i.e., the system is dynamically balanced, a primary inverse dynamics control is utilized. In the case that the system becomes unbalanced due to external disturbances, the acceleration projection control （APC） loop, will be activated to keep the dynamic stability of the walking robot through modifying the input torques. The preliminary experimental results on a robot leg demonstrate that the proposed method can actually make the robot keep a stable motion under unknown external perturbations.     

机械原理课程设计中机器人机构的动力学建模与仿真

为培养学生的机构分析能力,在机械原理课程设计中对3-PRR并联机器人机构动力学建模分析进行研究。推导出3-PRR并联机构位置反解、速度反解和加速度反解等方程。基于第2类拉格朗日方程建立3-PRR并联机器人机构逆动力学模型,据此求出各驱动关节的驱动力。在空载和负载两种情况下进行数值计算,经过与Adams仿真结果对比分析,验证了动力学建模的正确性。本研究为平面3自由度并联机器人机构运动学建模和动力学建模分析提供了有效的方法,为实物样机的优化设计奠定了理论基础。     

基于多体系统理论的机床运动学仿真与应用研究

从多体系统运动学理论的角度, 构建了机床各部件之间的拓扑结构和约束关系, 建立了三维多体模型, 开发了运动学仿真系统. 设计者可在虚拟环境下观察到整个机床的运动加工过程, 准确了解零部件的位置、速度和加速度等运动参数, 判断零部件的姿态, 并可在样机试制前对设计中可能出现的问题作出精确的预测和改进, 保证设计方案的可行性, 缩短产品的研制周期和降低成本. 该仿真系统用于CK1416高速高精度数控车床的设计, 所得到的滚珠丝杆角速度曲线、拖板位移曲线与理论结果一致, 从而证明了模型的正确性.     

基于LM算法的机械臂轨迹规划研究

针对提高多关节机械臂轨迹规划精准率和效率的问题,利用Peter Corke开发的robotics-toolbox工具箱在MATLAB上进行机械臂的运动学建模,并设计了一种轨迹规划算法。该算法依托于LM算法,结合逆运动学获取关节角序列位置,在对应相关轨迹的同时,确保关节角速度和加速度曲线连续且光滑。研究结果表明,通过该算法不但可以得到相对稳定的运动曲线,其迭代速度相比传统的梯度下降法,在拟合离散点过程中具有更快的迭代速度。     

三自由度气动并联平移机器人平台的设计

基于工业生产中广泛使用的高速并联机器人应用背景,设计了一种三自由度气动并联平移机器人平台.针对气动并联机器人平移运动的需求,设计驱动臂机构驱动机器人运动,设计辅助臂机构约束机器人的转动自由度.采用MATLAB和ADAMS对气动并联机器人进行运动学仿真.针对气动并联机器人平台系统的非线性和不确定外扰,采用线性自抗扰控制算...     

具有轮换移动机构的爬壁机器人研究

基于仿生学原理，章提出了一种具有良好越障性能及快速移动的新型爬壁机器人设计方案。中首先简要介绍了该机器人的工作原理，其中包括设计思想和自适应式多真空吸盘。详细描述了转换移动机构的越障特性，并用机器人学的理论对机器人的运动学和动力学进行了分析，并进行了仿真计算，最后得到有关结论。     

采用螺旋驱动轮的管道检测用微机器人

The micro robot based on screw motion wheels, which features high payload/mass ratio, fast and continuous motion, adaptation to pipe diameter or roundness variations, is suitable for locomotion and inspection inside small-diameter pipelines. The robot inspection system, Tubot I, developed at Shanghai University is composed of locomotion mechanism with an inner motor, a micro CCD camera and a monitor outside the pipeline. In the paper, the kinematics and statics analyses are presented for the screw locomotion system of Tubot I. The moving characteristics are obtained from experiments on the robot prototype. Supported by National High-Tech R & D Program in China(863-512-9704-26,863-512-9804-18)