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机械臂运动学建模及解算方法综述 被引量:59
1
作者 冷舒 吴克 居鹤华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1262-1273,共12页
以串联结构的机械臂为主要研究对象,首先调研了国内外机械臂正逆运动学建模及求解的主流方法,从数学工具、模型建立、求解手段等三个方面分析上述方法的基本原理,分析其优缺点。接着介绍了工程应用中解决机械臂运动学建模及求解问题所... 以串联结构的机械臂为主要研究对象,首先调研了国内外机械臂正逆运动学建模及求解的主流方法,从数学工具、模型建立、求解手段等三个方面分析上述方法的基本原理,分析其优缺点。接着介绍了工程应用中解决机械臂运动学建模及求解问题所用的软件库,得到了不同软件库的精度和计算效率。最后提出了机械臂运动学建模及求解中存在的重要科学问题。通过总结上述方法,为研究人员在该领域内的理论研究及工程实现提供解决思路。 展开更多
关键词 机械臂 正运动学 逆运动学 建模 计算方法
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基于MATLAB的IRB2400工业机器人运动学分析 被引量:33
2
作者 王晓强 王帅军 刘建亭 《机床与液压》 北大核心 2014年第3期54-57,40,共5页
以IRB2400工业机器人为研究对象,对其机构和连杆参数进行分析,采用D-H法对机器人进行正运动学和逆运动学分析,建立运动学方程。在MATLAB环境下,运用Robotics Toolbox工具箱进行建模仿真,仿真结果证明了所建立的运动学正、逆解模型的合... 以IRB2400工业机器人为研究对象,对其机构和连杆参数进行分析,采用D-H法对机器人进行正运动学和逆运动学分析,建立运动学方程。在MATLAB环境下,运用Robotics Toolbox工具箱进行建模仿真,仿真结果证明了所建立的运动学正、逆解模型的合理性和正确性。 展开更多
关键词 IRB2400工业机器人 运动学 建模仿真
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D-H法建立连杆坐标系存在的问题及改进 被引量:33
3
作者 郭发勇 梅涛 赵江海 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第20期2710-2714,共5页
广泛使用的标准D-H法允许坐标系建立在轴线的延长线上,会导致不能针对所有关节连杆进行建模、建立的机器人模型与实体不一致,以及无法进行局部关节位置分析等问题。为了得到统一、直观、准确的模型建立方法,提出了一种统一的实体建模方... 广泛使用的标准D-H法允许坐标系建立在轴线的延长线上,会导致不能针对所有关节连杆进行建模、建立的机器人模型与实体不一致,以及无法进行局部关节位置分析等问题。为了得到统一、直观、准确的模型建立方法,提出了一种统一的实体建模方法——坐标系固定在实体上的D-H表示法(简称CFDH法)。说明了CFDH法坐标系建立的方法、参数获取过程。以一个六自由度机械臂作为仿真对象,分别用D-H法和CFDH法对其进行建模,然后采用Newton-Raphson求逆解,比较两者计算复杂度并对两种建模方法进行整体对比。仿真和实验结果表明,CFDH法满足机器人运动学建模的需求,解决了D-H法存在的问题。 展开更多
关键词 改进D-H法 坐标系固定的D-H法 运动学 机器人建模
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Systematic Geometric Error Modeling for Workspace Volumetric Calibration of a 5-axis Turbine Blade Grinding Machine 被引量:30
4
作者 Abdul Wahid Khan 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第5期604-615,共12页
A systematic geometric model has been presented for calibration of a newly designed 5-axis turbine blade grinding machine. This machine is designed to serve a specific purpose to attain high accuracy and high efficien... A systematic geometric model has been presented for calibration of a newly designed 5-axis turbine blade grinding machine. This machine is designed to serve a specific purpose to attain high accuracy and high efficiency grinding of turbine blades by eliminating the hand grinding process. Although its topology is RPPPR (P: prismatic; R: rotary), its design is quite distinct from the competitive machine tools. As error quantification is the only way to investigate, maintain and improve its accuracy, calibra- tion is recommended for its performance assessment and acceptance testing. Systematic geometric error modeling technique is implemented and 52 position dependent and position independent errors are identified while considering the machine as five rigid bodies by eliminating the set-up errors of workpiece and cutting tool. 39 of them are found to have influential errors and are accommodated for finding the resultant effect between the cutting tool and the workpiece in workspace volume. Rigid body kinematics techniques and homogenous transformation matrices are used for error synthesis. 展开更多
关键词 5-axis machine tools CALIBRATION modeling geometric errors kinematics homogenous transformation matrices
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含裂隙介质中地震波运动学问题的正演模拟 被引量:18
5
作者 张中杰 何樵登 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 1989年第3期290-300,366,共12页
碳酸岩油气藏与裂隙分布有关。在含有定向分布的裂隙介质中,地震波的传播呈现各向异性的特征。本文通过对定向分布裂隙介质中的弹性参数的研究,发现裂隙介质具有横向各向同性介质的特性,而且裂隙内含有液体,对波速的各向异性影响更甚。... 碳酸岩油气藏与裂隙分布有关。在含有定向分布的裂隙介质中,地震波的传播呈现各向异性的特征。本文通过对定向分布裂隙介质中的弹性参数的研究,发现裂隙介质具有横向各向同性介质的特性,而且裂隙内含有液体,对波速的各向异性影响更甚。文中介绍了各向异性介质中地震波的射线解,并利用运动学射线追踪方程计算了裂隙介质中波的射线轨迹及走时曲线,求出似 P波、似 SH 波和似 SV 波的波速。由于介质的各向异性,似 SH 波和似 SV 波的走时曲线表现不一致,这说明各向异性介质中 S 波存在分裂现象。此种 S 波分裂现象可以用于研究介质中的裂隙分布和指示裂隙油气藏。 展开更多
关键词 裂隙 各向异性介质 运动学 正演模拟 S 波分裂
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可穿戴式下肢助力机器人运动学分析与仿真 被引量:19
6
作者 吴宝元 余永 +2 位作者 许德章 吴仲城 陈峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第2期235-240,共6页
可穿戴下肢助力机器人是将人和机器人机构结合在一起,通过获取人体下肢运动行为信息来控制机器人机构与人体协调、同步行走,并实时为人体下肢提供助力的一种装置。可穿戴下肢助力机器人机械系统不仅符合以往的拟人机器人行走机构的设计... 可穿戴下肢助力机器人是将人和机器人机构结合在一起,通过获取人体下肢运动行为信息来控制机器人机构与人体协调、同步行走,并实时为人体下肢提供助力的一种装置。可穿戴下肢助力机器人机械系统不仅符合以往的拟人机器人行走机构的设计要求,又要与人体下肢系统相匹配,为人体提供助力时,与人体下肢相协调、互不产生运动干涉。基于人体下肢各关节运动参数,对助力机器人机械系统进行了运动学分析并建立了模型,通过对人体下肢运动仿真,验证了所建立的运动学模型的可行性。 展开更多
关键词 助力机器人 人机结合 运动学分析 人体建模 仿真
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挖掘机工作装置运动学建模与分析 被引量:23
7
作者 黎波 严骏 +2 位作者 曾拥华 彭卓 郭刚 《机械设计》 CSCD 北大核心 2011年第10期7-10,共4页
为实现挖掘机作业自动控制,建立了挖掘机工作装置4自由度运动学模型。根据变量性质,将挖掘机工作装置分为4种工作空间:驱动空间、关节空间、位姿空间和检测空间。从运动学正解、逆解问题出发,充分利用挖掘机工作装置各构件间几何关系,... 为实现挖掘机作业自动控制,建立了挖掘机工作装置4自由度运动学模型。根据变量性质,将挖掘机工作装置分为4种工作空间:驱动空间、关节空间、位姿空间和检测空间。从运动学正解、逆解问题出发,充分利用挖掘机工作装置各构件间几何关系,分别求出了各工作空间之间位置及速度的非线性映射关系。结论为运动控制器设计提供了理论指导。 展开更多
关键词 挖掘机工作装置 运动学 建模
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两种DH模型的机器人运动学建模对比研究 被引量:22
8
作者 彭光宇 董洪波 马斌 《机械研究与应用》 2019年第6期62-65,共4页
针对机器人运动学建模的规范性和通用性问题,以空间四自由度机器人为研究对象,论述了两种DH模型的规范化建模过程,分析了两者的差异性,同时运用两种规范化的DH模型推导了空间四自由度机器人的运动学方程,并利用Robotic Toolbox进行仿真... 针对机器人运动学建模的规范性和通用性问题,以空间四自由度机器人为研究对象,论述了两种DH模型的规范化建模过程,分析了两者的差异性,同时运用两种规范化的DH模型推导了空间四自由度机器人的运动学方程,并利用Robotic Toolbox进行仿真。结果表明Modified-DH模型具有更强的适用性和通用性,且建模过程更加灵活、清晰。为机器人运动学建模模型选择和规范建模过程提供了参考。 展开更多
关键词 DH模型 Modified-DH模型 四自由度机器人 运动学建模
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D-H法在五轴机床运动学建模中的应用 被引量:19
9
作者 陈则仕 张秋菊 《机床与液压》 北大核心 2007年第10期88-90,93,共4页
以双转台五轴机床为例,推广应用机器人学中经典的D-H法,建立运动学数学模型,较为系统地求解五轴联动机床运动学正、逆问题,并以涡轮叶片加工为例成功地进行了仿真验证。该方法具有意义明确,方法简便,易于理解和使用的特点,为自主开发多... 以双转台五轴机床为例,推广应用机器人学中经典的D-H法,建立运动学数学模型,较为系统地求解五轴联动机床运动学正、逆问题,并以涡轮叶片加工为例成功地进行了仿真验证。该方法具有意义明确,方法简便,易于理解和使用的特点,为自主开发多轴联动加工、测量设备提供了有力工具。 展开更多
关键词 五轴联动 运动学建模 D—H法 仿真
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一种机器人工具坐标系标定方法 被引量:19
10
作者 刘成业 李文广 +3 位作者 马世国 郅健斌 刘广亮 吴昊 《山东科学》 CAS 2012年第1期69-74,共6页
提出了一种算法简便、切实有效的机器人工具坐标系标定方法。该方法基于机器人的运动学推导过程,在没有借助额外的测量工具的条件下,对工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置进行辨识,在得到工具坐标系相对位置的基础上,对机器人的工... 提出了一种算法简便、切实有效的机器人工具坐标系标定方法。该方法基于机器人的运动学推导过程,在没有借助额外的测量工具的条件下,对工具坐标系相对于机器人末端坐标系的位置进行辨识,在得到工具坐标系相对位置的基础上,对机器人的工具端的姿态进行辨识。本方法仅采用了线性最小二乘算法,算法简便容易实现。最后使用MATLAB和Virtual Robot Simulator对本文所提算法进行了仿真实验,结果证明该方法切实可行,完全可以应用到实际的工作环境中,缩减离线工作时间,提高自动化水平。 展开更多
关键词 机器人运动学 机器人建模 工具坐标系标定 运动学分析
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一类不满足Pieper准则的机器人逆运动学解析解获取方法 被引量:20
11
作者 于凌涛 王文杰 +2 位作者 王正雨 谷庆 王岚 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期486-494,共9页
当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序... 当机器人构型不满足Pieper准则的时候,传统的运动学建模方法通常无法求出机器人逆运动学解析解.针对不满足Pieper准则的机器人构型,基于相邻关节轴换位前后正运动学结果不变的准则,提出一种全新的运动学建模方法——相邻关节轴建立顺序换位法,并给出了适用该方法的机器人构型条件.以一种不满足Pieper准则的微创腹腔手术机器人为例,应用该方法求解出其精确的解析解,并通过Matlab Simulink仿真验证了该方法的正确性. 展开更多
关键词 Pieper准则 解析解 逆运动学 运动学建模
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软体机器人运动学与动力学建模综述 被引量:18
12
作者 蒋国平 孟凡昌 +1 位作者 申景金 徐丰羽 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2018年第1期20-26,共7页
软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度高、环境适应性好、亲和性强、功能多样等特点。近年来,软体机器人领域发展较快,取得的进展表明,应用软体材料制作的机器人在适应性和灵活性方面超越了传统的刚性体机器人。由于其结构固有的... 软体机器人是一类新型机器人,具有结构柔软度高、环境适应性好、亲和性强、功能多样等特点。近年来,软体机器人领域发展较快,取得的进展表明,应用软体材料制作的机器人在适应性和灵活性方面超越了传统的刚性体机器人。由于其结构固有的顺应性,软体机器人可明显提高人机交互性能。文中首先介绍了软体机器人研究现状,然后详细介绍了软体机器人运动学建模常用的分段常曲率方法,阐述了应用拉格朗日方程建立软体机器人动力学模型的分析方法,最后分析了目前软体机器人建模方面的主要挑战,提出了软体机器人运动学与动力学建模的发展方向。 展开更多
关键词 软体机器人 运动学建模 动力学建模
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月球探测车的运动学建模 被引量:11
13
作者 邓宗全 胡明 +1 位作者 高海波 王少纯 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第22期1911-1913,共3页
给出了六轮摇臂—转向架式月球探测车的运动学建模方法。该模型共有6个自由度,包括沿x、y、z方向的移动和绕x、y、z方向的转动。为了获得月球探测车的位置和姿态,正运动学方程由车轮的雅可比(Jacobian)矩阵推导,并对矩阵方程进行了求解... 给出了六轮摇臂—转向架式月球探测车的运动学建模方法。该模型共有6个自由度,包括沿x、y、z方向的移动和绕x、y、z方向的转动。为了获得月球探测车的位置和姿态,正运动学方程由车轮的雅可比(Jacobian)矩阵推导,并对矩阵方程进行了求解;逆运动学方程为已知探测车本体的运动速度,确定单个车轮的驱动速度,以达到期望的探测车位姿。该运动学模型为月球探测车的运行、运动控制系统的设计及自主导航提供了理论基础。 展开更多
关键词 月球探测车 运动学建模 摇臂-转向架式移动系统 移动机器人
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基于遗传算法优化的除草机械臂模糊PID控制研究 被引量:15
14
作者 夏长高 杨鹏程 +2 位作者 韩江义 孙陈曦 冒志恒 《农机化研究》 北大核心 2022年第12期15-21,共7页
针对目前市场上的果园割草机难以高效清除果树株间的杂草问题,设计了搭载在果园自动避障割草机上的4自由度的除草作业臂,可实现拖拉机牵引割草机行驶在果树行间时机械臂对定点位置的清除和行驶过程中的避障作业。同时,进行逆运动学分析... 针对目前市场上的果园割草机难以高效清除果树株间的杂草问题,设计了搭载在果园自动避障割草机上的4自由度的除草作业臂,可实现拖拉机牵引割草机行驶在果树行间时机械臂对定点位置的清除和行驶过程中的避障作业。同时,进行逆运动学分析,把工作空间的避障问题映射到关节空间中,转化为关节空间的轨迹规划求解问题,利用三项插值法规划出轨迹;建立除草机械臂动力学模型,利用遗传算法优化模糊PID控制的模糊规则和隶属函数,优化出最优规则和隶属函数,通过模糊PID控制器实现对规划路径的精准轨迹跟踪控制。仿真结果表明:与传统PID和模糊PID控制对比,该控制方法控制更加精确。 展开更多
关键词 除草机械臂 模糊PID 遗传算法 轨迹跟踪 运动学分析 动力学建模
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虚拟制造环境下数控机床的运动学建模与仿真 被引量:5
15
作者 陈幼平 庹艾莉 +2 位作者 周敬东 袁楚明 周祖德 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第10期175-178,共4页
首先利用Pro/E软件建立三轴数控铣床的虚拟模型,以最简化原则建立运动副的坐标系后,对机床结构进行分析,建立了虚拟环境下任意三轴数控机床的通用运动学模型,实现了任意虚拟三轴数控机床运动的通用求解方法。最后结合ADAMS软件对XH-714... 首先利用Pro/E软件建立三轴数控铣床的虚拟模型,以最简化原则建立运动副的坐标系后,对机床结构进行分析,建立了虚拟环境下任意三轴数控机床的通用运动学模型,实现了任意虚拟三轴数控机床运动的通用求解方法。最后结合ADAMS软件对XH-714型三轴数控铣床的圆周运动进行仿真分析,最终验证了所建虚拟数控机床运动学模型的正确性。 展开更多
关键词 虚拟三轴数控机床 运动学 建模 仿真
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助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人运动学建模与仿真 被引量:15
16
作者 王洪波 徐桂玲 +1 位作者 张典范 胡星 《燕山大学学报》 CAS 2010年第6期508-515,共8页
结合并联腿步行机器人和可重构机器人的优点,设计了一种新型的助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,进行了该机器人的构型设计。以四足并联腿步行机器人为研究对象,根据步行机器人整机的结构特征和基本并联腿的运动特征,将整机的... 结合并联腿步行机器人和可重构机器人的优点,设计了一种新型的助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人,进行了该机器人的构型设计。以四足并联腿步行机器人为研究对象,根据步行机器人整机的结构特征和基本并联腿的运动特征,将整机的运动学问题转化为单个并联腿的运动学问题,建立了机器人整机系统的完整的运动学模型,进行了机器人在爬行步态下的仿真分析,得出了驱动器杆长的仿真曲线。该项研究为四足并联腿步行机器人整机的动力学分析和控制奠定了一定的基础。 展开更多
关键词 助老助残 步行机器人 并联腿机构 运动学建模 仿真
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平面并联机构正运动学分析的几何建模和免消元计算 被引量:15
17
作者 张英 魏世民 +1 位作者 李端玲 廖启征 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期27-33,共7页
为了解决三自由度平面并联机构的正运动学分析建模和求解时,需要建立坐标系和消元的问题,基于共形几何代数(Conformal geometric algebra, CGA)提出一种脱离坐标系的几何建模和免消元计算方法。在共形几何代数框架下通过基本几何体的相... 为了解决三自由度平面并联机构的正运动学分析建模和求解时,需要建立坐标系和消元的问题,基于共形几何代数(Conformal geometric algebra, CGA)提出一种脱离坐标系的几何建模和免消元计算方法。在共形几何代数框架下通过基本几何体的相交、分离和对偶运算,表示出动平台上的两个铰链位置;根据动平台三角形面积的有向性,并经过一系列的几何代数运算和化简推导出该问题的特征多项式方程;通过半角正切变换、欧拉变换或不需要任何变换可直接获得任意构型的平面并联机构正运动学分析的一元高次方程。特征多项式方程的推导脱离了坐标系,不需要经过消元,且不需要任何前提条件。数字实例求解表明提出的方法对于特殊构型和一般构型的平面并联机构都是适用的,验证了算法的正确性,结果表明算法数值鲁棒性好,为平面并联机构运动学求解理论提供了一种新思路。 展开更多
关键词 平面并联机构 正运动学 共形几何代数 几何建模 免消元计算
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基于D-H位移矩阵法的溢油回收系统扫油臂运动学建模 被引量:14
18
作者 杨前明 闫九祥 +1 位作者 王世刚 郭建伟 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2014年第1期92-97,共6页
为实现溢油回收系统扫油臂机构的精准运动控制,运用D-H位移矩阵法建立了扫油臂机构运动学模型。根据变量的性质,将扫油臂机构分为驱动空间、关节空间、位姿空间;从运动学问题求解出发,利用机构的几何特征,分别推导出各工作空间之间的映... 为实现溢油回收系统扫油臂机构的精准运动控制,运用D-H位移矩阵法建立了扫油臂机构运动学模型。根据变量的性质,将扫油臂机构分为驱动空间、关节空间、位姿空间;从运动学问题求解出发,利用机构的几何特征,分别推导出各工作空间之间的映射关系。在建立运动学模型基础上,进行了Matlab仿真,验证了所建数学模型的正确性和精确性,为扫油臂机构合理设计和运动点轨迹规划提供了一种高效便捷的方法。 展开更多
关键词 D-H位移矩阵 扫油臂 运动学 工作空间 建模
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机器人三维图形仿真系统中运动学方程建模方法的改进 被引量:6
19
作者 阎保定 郭跟成 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期202-206,共5页
机器人运动学方程的建模是三维图形仿真系统中的重要问题.本文提出了一种结合机器人形体.建模来建立机器人运动学方程新方法,并从机器人的图形示教和运动学求逆诸方面对这一方法的优越性进行了论述.
关键词 三维图形仿真 机器人 运动学方程 形体建模
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可变直径轮月球探测车运动学建模与分析 被引量:11
20
作者 崔莹 高峰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期348-352,共5页
针对月球探测的特殊要求,设计了具有滚动扭转转向特性的四轮直径可变月球探测车.通过对可变直径轮的原理进行分析,推导出车轮等效半径的公式.根据该月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,推导了四轮可变直径... 针对月球探测的特殊要求,设计了具有滚动扭转转向特性的四轮直径可变月球探测车.通过对可变直径轮的原理进行分析,推导出车轮等效半径的公式.根据该月球探测车的结构特点,以闭链坐标变换和瞬时重合坐标法为基本工具,推导了四轮可变直径轮月球车基于三维地形环境的正、逆运动学模型,分析了相关的运动学特征,提出了运动学逆解的理论解法和实用解法.实用解法有效地降低了计算量.并提出了用车轮等效半径调整探测车辆俯仰角度的方法,提高了月球车的稳定性和通过性能.该研究结果为四轮月球探测车的结构分析与运动控制提供了有力的基础. 展开更多
关键词 月球探测车 可变直径轮 运动学建模 姿态调整
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