六自由度模块化机器人手臂奇异构型分析 被引量：24

1

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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一种高效的开放式关节型机器人3D仿真环境构建方法 被引量：13

2

作者 甘亚辉 戴先中 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期628-633,共6页

提出了一种高效地构建开放式的机器人3D仿真环境的方法.该方法以Matlab软件为平台,充分结合Pro/E等3D实体设计软件、Matlab机器人工具箱和Matlab 3D动画技术建立可视化程度高、细节显示逼真的机器人3D仿真研究平台.以应用广泛的VA1400... 提出了一种高效地构建开放式的机器人3D仿真环境的方法.该方法以Matlab软件为平台,充分结合Pro/E等3D实体设计软件、Matlab机器人工具箱和Matlab 3D动画技术建立可视化程度高、细节显示逼真的机器人3D仿真研究平台.以应用广泛的VA1400弧焊机器人为例,详细介绍了机器人3D仿真模型的建立、仿真实体的数据导入和仿真系统的3D动画演示等步骤,最终得到一个系统软件开放程度高、可视化效果逼真的机器人3D仿真环境.给出了仿真系统的部分显示效果,验证了本方法的有效性. 展开更多

关键词 机器人3D仿真 弧焊机器人 机器人工具箱 3D动画技术

原文传递

基于改进RRT算法的机械臂路径规划方法 被引量：11

3

作者 赵惠 李庆党 张明月 《电子测量技术》 北大核心 2021年第16期45-49,共5页

针对快速扩展随机树算法(RRT)扩展无方向性且路径冗长曲折的问题,提出了一种改进的RRT算法并应用于机械臂的路径规划。该算法首先利用概率目标偏向与双采样点择优原则优化采样点,以增强算法的启发性;然后引入目标引力思想来改变新节点... 针对快速扩展随机树算法(RRT)扩展无方向性且路径冗长曲折的问题,提出了一种改进的RRT算法并应用于机械臂的路径规划。该算法首先利用概率目标偏向与双采样点择优原则优化采样点,以增强算法的启发性;然后引入目标引力思想来改变新节点的扩展方向,并在此基础上提出了一种可变步长思想来增强避障的效果。在MATLAB中将改进算法与RRT算法和概率偏向RRT算法进行仿真,结果表明在三维环境中改进算法的执行时间比RRT和P-RRT分别减少54.7%和33.6%,路径长度也有较大的改善。 展开更多

关键词 RRT 机械臂 路径规划 机器人工具箱

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工业机器人在线仿真系统研究 被引量：8

4

作者 刘振宇 郝明 +2 位作者 赵彬 甘戈 邹风山 《微型机与应用》 2014年第6期84-86,91,共4页

以工业机器人在线仿真系统为研究对象,介绍了工业机器人仿真开发的技术方法。为了验证设计和算法的合理性和准确性,分别建立了基于OpenGL和Matlab的机器人在线仿真实验平台。然后根据MDH模型对其运动过程进行了仿真,从正解、反解两个方... 以工业机器人在线仿真系统为研究对象,介绍了工业机器人仿真开发的技术方法。为了验证设计和算法的合理性和准确性,分别建立了基于OpenGL和Matlab的机器人在线仿真实验平台。然后根据MDH模型对其运动过程进行了仿真,从正解、反解两个方面对机械臂进行了运动学描述。最后研究了OpenGL和Matlab机器人工具箱在机器人在线仿真中应用的可行性,取得了良好的实际效果。仿真结果表明,该系统能够满足实际工程的要求。 展开更多

关键词 OPENGL 仿真 工业机器人 运动学 机器人工具箱

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基于Matlab的UR5机器人相贯焊接模型运动学分析和轨迹规划 被引量：8

5

作者 杨成超 《机械传动》 北大核心 2021年第12期68-73,共6页

为了解决在球管接头处焊接作业的机器人焊接路径的规划难点,以UR5焊接机器人做参考,对球管相贯空间曲线建模并推导出该曲线的参数方程,建立D-H坐标系,分别对其正向和逆向求解,采用Matlab和Adams联合仿真,获得了末端执行器轨迹规划路径... 为了解决在球管接头处焊接作业的机器人焊接路径的规划难点,以UR5焊接机器人做参考,对球管相贯空间曲线建模并推导出该曲线的参数方程,建立D-H坐标系,分别对其正向和逆向求解,采用Matlab和Adams联合仿真,获得了末端执行器轨迹规划路径及各关节的角速度、角加速度时间变化曲线。结果表明,UR5焊接机器人模型正确、合理,具有良好的运动学性能,并且在焊接过程中姿态没有发生突变;同时,也验证了相贯焊接焊缝的轨迹规划操作空间的合理性和可靠性,为在复杂工作环境中进行焊接作业提供了一种验证手段。该验证方法为后续进一步研究样机控制提供了理论支撑。 展开更多

关键词 UR5焊接机器人 球管相贯轨迹规划 MATLAB 机器人工具箱 ADAMS仿真

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基于MATLAB的M-20iD/35机器人运动学仿真与轨迹规划

6

作者 崔丰 舒启林 《机械工程师》 2024年第9期35-39,共5页

为了实现弹体车削加工单元的自动上下料路径的优化,针对典型六自由度的发那科M-20iD/35型工业机器人的运动轨迹进行了研究,根据改进D-H参数描述机器人的空间坐标系位置及连杆的参数,进一步对机器人正、逆运动学分析求解;基于MATLAB Robo... 为了实现弹体车削加工单元的自动上下料路径的优化,针对典型六自由度的发那科M-20iD/35型工业机器人的运动轨迹进行了研究,根据改进D-H参数描述机器人的空间坐标系位置及连杆的参数,进一步对机器人正、逆运动学分析求解;基于MATLAB Robotics Toolbox建立机器人仿真模型并得出仿真结果及参数变化的可视化曲线图像,分析验证其数学模型的正确性;最后利用五次多项式对上下料机器人发那科M-20iD/35进行工作空间的轨迹规划,得到连续且平滑的轨迹曲线。仿真结果表明,研究得到的机器人轨迹运行平稳,各关节性能状态良好。 展开更多

关键词 改进D-H参数 MATLAB仿真 机器人工具箱 轨迹规划

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六自由度机器人3D建模仿真研究 被引量：5

7

作者 梁春艳 李志雄 苏清茂 《西南科技大学学报》 CAS 2016年第2期81-86,共6页

由于多关节机器人是一个结构复杂的运动学系统,高仿真的多关节3D机器人难以快速实现。为解决仿真时的视觉失真,设计并实现了一种以D-H模型为核心的机器人3D仿真方法。以KUKA_5arc六自由度机器人为研究对象,采用Auto CAD与Matlab建立贴... 由于多关节机器人是一个结构复杂的运动学系统,高仿真的多关节3D机器人难以快速实现。为解决仿真时的视觉失真,设计并实现了一种以D-H模型为核心的机器人3D仿真方法。以KUKA_5arc六自由度机器人为研究对象,采用Auto CAD与Matlab建立贴近实际的机器人运动学仿真模型,验证了3D建模的精确性、正逆运动学定位算法的正确性以及路径规划等动作的合理性,为改进机械结构与控制算法提供了依据。该方法能实现六自由度机器人的3D建模仿真。 展开更多

关键词 机器人 结构建模 机器人工具箱 3D仿真

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工业机器人空间轨迹仿真分析 被引量：5

8

作者 张凯翔 陈久朋 +2 位作者 熊彬州 李奇 胡琼琼 《电子科技》 2020年第10期26-32,共7页

机器人的建模与轨迹规划是机器人控制的基础。针对ABB_IRB120型工业机器人的结构特点,通过D-H法建立数学模型,运用蒙特卡洛法分析工作空间。文中采用MATLAB Robotics Toolbox对该型机器人进行运动学仿真和两点之间的点对点轨迹规划。针... 机器人的建模与轨迹规划是机器人控制的基础。针对ABB_IRB120型工业机器人的结构特点,通过D-H法建立数学模型,运用蒙特卡洛法分析工作空间。文中采用MATLAB Robotics Toolbox对该型机器人进行运动学仿真和两点之间的点对点轨迹规划。针对Robotics Toolbox轨迹规划功能的局限性,通过二次开发,增加了循环算法,扩展该工具箱的轨迹规划应用范围,使模拟的机器人末端执行器能够生成连续的复杂空间运动曲线。最后对平面余弦曲线及空间螺旋曲线进行实时仿真,结果显示所生成的轨迹与设定轨迹基本吻合,运动参数有效性达到95.2%以上,证明了该算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 机器人 轨迹规划 运动学 蒙特卡洛法 机器人工具箱 D-H矩阵

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六自由度机器人的运动学分析 被引量：4

9

作者 王梦涛 张良安 《安徽工业大学学报（自然科学版）》 CAS 2016年第4期365-371,共7页

针对一种自主研发的二三四轴相互平行的六自由度机器人,通过D-H(Denavit-Hartenberg)法建立机器人连杆坐标系和变换矩阵,求得正运动学方程,基于矩阵逆乘的思路进行逆运动学的求解,提出此类六自由度机器人逆运动学求解的方法,求出逆运动... 针对一种自主研发的二三四轴相互平行的六自由度机器人,通过D-H(Denavit-Hartenberg)法建立机器人连杆坐标系和变换矩阵,求得正运动学方程,基于矩阵逆乘的思路进行逆运动学的求解,提出此类六自由度机器人逆运动学求解的方法,求出逆运动学的全部解析解。针对该机器人的奇异性,提出奇异位置逆解的处理方法,并用MATLAB机器人工具箱Robotics Toolbox验证了正解模型和逆解算法的正确性。研究结果为该机器人后续的轨迹规划和控制提供理论依据,对于具有相似结构的机器人运动学正逆解问题具有借鉴意义。 展开更多

关键词 六自由度机器人 运动学 机器人工具箱 奇异性

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基于MATLAB Robotics Toolbox的四足机器人轨迹仿真与优化 被引量：4

10

作者 陈明方 张凯翔 +4 位作者 陈久朋 熊彬洲 李奇 姚国一 李鹏宇 《电子科技》 2020年第9期31-37,共7页

仿生四足机器人的足端轨迹对其运动状况具有重要作用。MATLAB Robotics Toolbox可用于机器人的建模、求正反解、末端轨迹规划等仿真与分析工作。四足机器人末端只有3个自由度的结构,通过MATLAB Robotics Toolbox来求解与仿真存在一定的... 仿生四足机器人的足端轨迹对其运动状况具有重要作用。MATLAB Robotics Toolbox可用于机器人的建模、求正反解、末端轨迹规划等仿真与分析工作。四足机器人末端只有3个自由度的结构,通过MATLAB Robotics Toolbox来求解与仿真存在一定的缺陷。文中通过研究该工具箱的底层函数,发现出问题的原因是其中的"ikine"函数不适用。文中通过改用反解公式来代替"ikine"函数,对该工具箱进行有针对性的二次开发。同时,增加优化算法对逆向运动学的多解问题按照角度变化最小原则进行优选。对设定轨迹的实时动态仿真结果显示其行走的过程自然平缓,关节转动特性曲线在合理范围内,证明了该优化算法的有效性与合理性。 展开更多

关键词 仿生 四足机器人 仿真 轨迹优化 运动学 机器人工具箱

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一种自适应背部外骨骼设计与研究

11

作者 刘薛韬 周旭 《装备制造技术》 2023年第7期1-5,10,共6页

外骨骼机械是一种穿戴式设备,可以给人体提供助力、保护以及搭载设备等功能,目前在工业、快递搬运以及康复训练器械中广泛运用。针对现有背部外骨骼自由度低所导致的穿戴舒适性差的情况,以及提高外骨骼机械的大众化程度,提出了一种自适... 外骨骼机械是一种穿戴式设备,可以给人体提供助力、保护以及搭载设备等功能,目前在工业、快递搬运以及康复训练器械中广泛运用。针对现有背部外骨骼自由度低所导致的穿戴舒适性差的情况,以及提高外骨骼机械的大众化程度,提出了一种自适应背部外骨骼。该外骨骼能够自适应于不同肩宽与腰长的人穿戴,结构上能基本满足人体腰部的运动,可作为用于连接上肢外骨骼与下肢外骨骼的中转机构,为全身外骨骼机构的设计提供一种结构简单,维护方便,成本可观的方案。首先通过对人体腰部自由度的分析,设计满足腰背部运动的外骨骼骨架,并在Solidworks软件内进行三维建模。为了验证所设计的背部外骨骼满足腰部运动,运用D-H表示法搭建各关节之间的数学关系,并于Matlab软件的机器人工具箱中,利用蒙特卡罗法完成人体脊椎与外骨骼刚性骨架的运动空间仿真,通过对比两者的运动空间重合情况,理论验证了机械结构合理性。最后通过制造实物对装置功能进行验证,从实际角度证明了外骨骼骨架的自适应性以及其在大众化上的合理性。 展开更多

关键词 背部外骨骼 自适应 D-H 机器人工具箱 蒙特卡罗法

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脐橙采摘机械臂的设计与分析 被引量：4

12

作者 李志鹏 罗玉峰 +1 位作者 石志新 谢冬福 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2020年第3期188-194,共7页

针对脐橙树的生长环境与脐橙特点,设计了一种无耦合的串并混联结构的脐橙采摘机械臂,首先,在串联结构部分建立了D-H坐标系,完成了对应结构的正、逆解计算;然后,基于求解结果,运用蒙特卡洛算法,利用MATLAB软件得到了其工作空间,并且分析... 针对脐橙树的生长环境与脐橙特点,设计了一种无耦合的串并混联结构的脐橙采摘机械臂,首先,在串联结构部分建立了D-H坐标系,完成了对应结构的正、逆解计算;然后,基于求解结果,运用蒙特卡洛算法,利用MATLAB软件得到了其工作空间,并且分析了结构参数对工作空间的影响,得到了优化的结构参数尺寸;最后,借助MTALAB中的机器人工具箱,进行运动分析。机械臂示教运动仿真验证了串联结构正、逆解;运动输出曲线表明了机械臂采摘运动过程平稳;对比机械臂串联结构参数优化前后的工作空间,参数优化后机械臂具有更优的运动空间,运动分析结果表明:所设计的串并混联结构能够实现脐橙采摘的要求。 展开更多

关键词 脐橙 串并混联 工作空间 机器人工具箱

原文传递

关于机器人运动优化控制建模的仿真研究 被引量：3

13

作者 李志雄 史思总 +1 位作者 王姮 赵建强 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第5期280-284,共5页

在机器人运动性能优化控制中,由于机器人多关节结构的复杂性与运动学的高难度,导致高度仿真的机器人运动控制难以实现的问题。为避免仿真的失真,提出了一种采用D-H参数模型的机器人实时运动控制仿真方法,根据机器人各连杆部件的尺寸与... 在机器人运动性能优化控制中,由于机器人多关节结构的复杂性与运动学的高难度,导致高度仿真的机器人运动控制难以实现的问题。为避免仿真的失真,提出了一种采用D-H参数模型的机器人实时运动控制仿真方法,根据机器人各连杆部件的尺寸与位置参数,绘制3D部件,再进行D-H参数模型整合,以机器人运动学算法对模型加以控制,实验结合Matlab和Soildworks软件作为平台,对经典机器人puma560进行仿真,实现了各个连杆部件的实时控制,实现了末端工具轨迹的运动平滑规划并对运动过程录像,结果表明,提出的方法能为实现机器人运动控制性能优化设计提供科学参考。 展开更多

关键词 机器人工具箱 运动控制 结构建模 轨迹规划

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六轴工业机器人的工作空间分析 被引量：2

14

作者 李雨健 方坤礼 周惠明 《内燃机与配件》 2020年第7期262-264,共3页

本文针对“哨兵”六轴关节型机器人,依据正运动学模型,得出机器人的工作空间的位置向量P,并利用MATLAB中的机器人工具箱进行位置向量P的计算。利用蒙特卡洛法,分析该机器人的工作空间,但该法无法清晰地绘制出机器人工作空间的边界,故又... 本文针对“哨兵”六轴关节型机器人,依据正运动学模型,得出机器人的工作空间的位置向量P,并利用MATLAB中的机器人工具箱进行位置向量P的计算。利用蒙特卡洛法,分析该机器人的工作空间,但该法无法清晰地绘制出机器人工作空间的边界,故又进一步采用极限定步距角法绘制出机器人工作空间的边界,最后将两种方法结合,即可得出包含边界的机器人工作空间,从而用于任务空间的确定。这也有利于后续实现结构上的优化设计,从而进一步扩大机器人工作范围。 展开更多

关键词 工作空间 机器人工具箱 蒙特卡洛法 极限定步距角法

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基于MATLAB的MH24机器人3D建模仿真研究 被引量：1

15

作者 王会良 贾波 《机床与液压》 北大核心 2018年第23期29-34,共6页

在机器人的建模仿真研究中,多关节机器人因其结构复杂易导致建模不准确,机器人在仿真运动过程中难以体现实际的运动情况。为提高多关节机器人仿真运动时的模型逼真效果,提出了一种结合机器人工具箱和三维绘图软件构建机器人3D仿真模型... 在机器人的建模仿真研究中,多关节机器人因其结构复杂易导致建模不准确,机器人在仿真运动过程中难以体现实际的运动情况。为提高多关节机器人仿真运动时的模型逼真效果,提出了一种结合机器人工具箱和三维绘图软件构建机器人3D仿真模型的方法。以安川的MH24通用机器人作为研究对象,对各关节结构和连杆参数进行建模分析,求解该机器人的正逆运动学方程。使用Solid Works绘图软件建立机器人各关节的3D模型,通过机器人工具箱对各关节3D模型和D-H参数模型进行整合,构建了逼真的MH24机器人3D仿真模型,完成了机器人各连杆的动态仿真驱动和末端执行器的轨迹规划仿真分析。通过正运动学方程和求解的机器人末端执行器的位姿矩阵值验证了3D建模的精确性。 展开更多

关键词 多关节机器人 机器人工具箱 结构建模 3D仿真

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基于计算机模拟的弧焊机器人三维仿真环境搭建

16

作者 刘微 宗慧敏 《电焊机》 北大核心 2014年第8期94-98,共5页

提出了一种VA1400弧焊机器人三维仿真搭建的方法。该方法利用Matlab机器人工具箱和Matlab三维动画技术,以Solidworks等三维软件设计的VA1400弧焊机器人模型为研究对象,建立其逼真的机器人三维仿真研究平台。给出机器人模型的建立、数据... 提出了一种VA1400弧焊机器人三维仿真搭建的方法。该方法利用Matlab机器人工具箱和Matlab三维动画技术,以Solidworks等三维软件设计的VA1400弧焊机器人模型为研究对象,建立其逼真的机器人三维仿真研究平台。给出机器人模型的建立、数据导入和三维动画演示等步骤,搭建出一个开放性高、可视化逼真的弧焊机器人仿真环境。通过仿真系统的显示效果,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 弧焊机器人 三维仿真 机器人工具箱 三维动画技术

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基于MATLAB的配网带电作业机器人运动学和作业路径仿真分析

17

作者 孙霄伟 任书楠 +4 位作者 徐善军 杜婧 路菲 张黎明 胡益菲 《机械工程师》 2021年第11期156-160,共5页

通过MATLAB机器人工具箱为配网带电作业所用的UR10机器人建立数学模型,通过对其运动学计算和路径规划等影响机器人作业效果的重要问题进行仿真分析,为机器人更好完成配网线路带电作业这种复杂、危险的作业任务提供了理论依据。

关键词 UR10机器人 运动学正解 运动学逆解 MATLAB 机器人工具箱

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滤清器壳体专用弧焊机器人轨迹规划研究

18

作者 韦尧兵 李运 廖波 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第11期207-210,共4页

以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析... 以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析,通过程序编译得出了机器人各个关节的运动时间曲线和末端轨迹曲线,由关节位移变化曲线可以得出轨迹规划的正确性,从而验证了机器人结构的合理性。轨迹规划属于底层规划的内容,通过对轨迹规划的研究,可以为机器人的智能反馈控制奠定良好的理论基础。 展开更多

关键词 弧焊机器人 运动学 机器人工具箱 轨迹规划仿真

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机器人运动学建模的仿真辅助教学实践研究

19

作者 侯丽 《电脑知识与技术》 2020年第11期204-205,共2页

针对机器人运动学教学中数学计算多、分析难度大、难以理解、难以实现、教学乏味等难题,本文尝试通过MATLAB机器人工具箱对机器人进行D-H建模,进而轻松地实现机器人的正逆运动学分析,让学生抛开繁杂的计算,专注于D-H建模和正逆运动学分... 针对机器人运动学教学中数学计算多、分析难度大、难以理解、难以实现、教学乏味等难题,本文尝试通过MATLAB机器人工具箱对机器人进行D-H建模,进而轻松地实现机器人的正逆运动学分析,让学生抛开繁杂的计算,专注于D-H建模和正逆运动学分析本身,并可视化运动分析结果.对于标准D-H和改进D-H也可以轻松地比对找出区别与联系,增进理解. 展开更多

关键词 D-H参数法 正运动学分析 逆运动学分析 机器人工具箱

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工业机械手的时间最优轨迹研究

20

作者 李雨健 方坤礼 周惠明 《内燃机与配件》 2020年第5期225-227,共3页

本文以六轴工业机械手为研究对象,深入研究了三次样条函数用于关节空间下点位运动的计算方法,考虑速度约束、加速度约束、冲击约束条件下,应用遗传算法,对已规划轨迹寻求时间最优解,后续在MATLAB Robotics Toolbox中仿真运行,结果表明... 本文以六轴工业机械手为研究对象,深入研究了三次样条函数用于关节空间下点位运动的计算方法,考虑速度约束、加速度约束、冲击约束条件下,应用遗传算法,对已规划轨迹寻求时间最优解,后续在MATLAB Robotics Toolbox中仿真运行,结果表明机器人各关节运动平稳,优化后能使机器人运行效率大大提高从而延长机器人使用寿命。 展开更多

关键词 六轴工业机械手 遗传算法 时间最优 机器人工具箱

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