运动学模型

摘要： 为分析五轴精雕机能否实现正确运动,使用机器人D-H法构建五轴精雕机的运动学模型。利用运动学模型求解运动学方程的正逆解,并采用蒙特卡洛法进行工作空间分析,验证运动学模型的正确性;基于ADAMS验证整机模型的正确性并建立运动学和动力学方程,以此进行运动学和动力学仿真分析。得到了机床设计极限时进给驱动力的大小,Z轴为7500 N左右,其余轴均为10000 N左右。为控制系统的设计、滚珠丝杠和电动机的选型提供参考。

摘要： 为提高对多机械臂系统的控制性能、减弱机械冲击对其工作状态产生的影响,设计了一种基于隶属函数的多机械臂系统协调控制方法。首先对多机械臂系统展开运动学分析,通过运动学逆解实现对关节位置限制的分析。然后在分解操作任务的基础上,采用分层优先级结构确保系统优先执行机械高的任务。基于此,通过傅里叶变换获取机械臂振动特征和振动频率,并在划分控制范围的基础上,根据机械臂在旋转角、平移角方向上的隶属度计算每个关节速度矢量,再根据优先执行级别建立多机械臂系统协调控制方程。实验结果表明:在该方法的控制下,机械臂关节的弧度曲线与理想状态值基本一致,机械手末端关节能够准确躲避障碍物。

摘要： 构建船舶航行运动学模型,分析船舶航海过程中的关键参数以及控制参量,通过数据挖掘采集船舶航线自动控制参量和关键数据,采用自适应信息融合方法融合关键数据中的特征。获取特征性路径条件后,采用大数据蚁群优化算法,优化特征性路径条件和自动控制参量,实现船舶航线自动优化控制。结果表明,该技术具备可靠的船舶航线挖掘性能,可获取最佳的航海线路控制结果,保障船舶在不同航海环境中避开全部障碍物安全航行,且船舶行驶姿态的控制矢量误差低于7.5°。

摘要： 机器人运动学建模是研究机器人控制的基础,能够保证机器人的控制化程度。为了实现PC(Precast Concrete)构件生产过程智能钢筋绑扎,针对钢筋绑扎机器人建立了基于D-H法的运动学模型及其逆向运动学分析,并对模型用Robotics Toolbox进行了仿真验证。仿真分析验证了模型的准确性,为实现钢筋绑扎机器人的运动控制和轨迹规划奠定了基础。

摘要： 针对拟人服务机器人的手臂运动控制问题,提出了一种求解机器人逆运动学的新方法。7自由度串联机器人的逆运动学解是一个高度复杂的非线性问题,解的存在性并不是唯一的,因此逆运动学方法得到了广泛的关注。首先,提出了一种神经网络的学习方法,使神经网络同时表示从任务空间坐标到关节空间坐标的位置和速度关系。然后,为了得到有效的学习算法,引入了原神经网络的伴随神经网络。该算法有效地解决了逆运动学问题,克服了传统求解逆运动学方法计算量大、收敛速度慢、精度低等缺点。最后,通过Matlab对算法的有效性进行了验证,并通过采集机器人总控系统的关节数据验证了运动学解耦算法的稳定性和高效性。

摘要： 设计一种新型结构的连续型机器人。该机器人以螺旋弹簧为主干,采用线驱动的方式,可实现平面内单自由度弯曲。通过建立机器人运动学模型,得到驱动线位移-柔性关节弯曲角度的对应关系。提出一种通过改变驱动线张力实现连续型机器人变刚度的方案,对柔性关节分别建立力学模型和Adams模型,进行理论和仿真分析,通过实验对所提出的运动学模型与变刚度方案进行了验证。

摘要： 针对快速插件领域应用通用机器人存在的工作效率低、性价比低等问题,设计了一种5自由度的双臂SCARA机器人的虚拟样机。首先基于D-H法建立了正逆运动学模型,其次双臂机器人给出了工具坐标系、世界坐标系标定方法,最后基于Matlab对虚拟样机成功进行了双臂协同运动仿真。研究结果可为进一步研究双臂机器人的开发与工程应用提供参考。

摘要： 为了提高材料雕刻效率和材料利用率,基于电热丝热熔雕刻机及其独特的电热丝刀具结构,提出了一种可一次性完成立面、平面和弧面雕刻任务的热熔雕刻路径规划方法。首先,研究了BC双摆头五轴电热丝热熔雕刻机在主轴加装电热丝雕刻刀后的结构以及运动特点,采用D-H法则建立了电热丝刀具坐标系到工件坐标系的运动学模型;其次,为了减少电热丝对软质材料的烫损影响,提出了一种基于射线模型的环切路径规划方法;最后,以带倒角矩形弧面雕刻任务为例,进行了对比仿真和实验验证。与传统环切路径规划方法相比,雕刻时间缩短34%,避免了破坏性烫损,实现了一次性完成立面、平面和弧面的雕刻任务。

摘要： 为了避免为不同产品设计专用的复杂定位夹具、提高机床柔性化和自动化程度,研究了基于机器视觉的五轴点胶数控机床的工件定位算法。该文提出了一种耦合视觉系统的五轴机床运动学模型标定方法,平均重投影误差达到0.17像素水平。还提出了一种基于五轴机床运动学模型的工件定位算法,并采用机器视觉技术以及非线性优化方法实现了工件定位特征点的加工坐标求解,实验结果表明,通过定位结果求得的定位特征点两两实际物理距离与理论物理距离的平均误差为7.5μm。

摘要： 为更好分析五轴机床的轮廓轨迹精度,利用两轴联动加工轨迹展开一系列工作。基于多体系统理论建立五轴立式加工中心的运动学正逆数学模型,实现了刀位轨迹位姿与机床机械坐标的相互转化。根据动力学建模理论建立了五轴数控机床各轴的进给伺服系统数学模型,并基于Matlab/Simulink建立了进给伺服系统的参数化仿真模型。研究了两轴联动进行直线轨迹和圆轨迹的轮廓轨迹误差计算方法,分别对两平动轴、平动轴与旋转轴联动进行空间圆轨迹的仿真和实际机床运动,结果表明仿真模型的跟随误差和轮廓轨迹误差与实际基本一致,可以用于轮廓轨迹误差的计算和预测,可以为五轴机床轮廓加工误差的研究提供理论与实验依据。

摘要： 3D打印机是目前世界的热门技术.本文针对一种新型的3D打印机,通过建立它的运动学模型,采取解析法和几何法对它的运动学特性进行分析,建立两种3D打印机的联系.

摘要： 提出了一种利用可变导向机构实现轮距变化的多连杆悬架结构,建立了可变轮距多连杆悬架的运动学模型,仿真分析了其运动学特性.在Adams/view中建立了采用可变轮距多连杆悬架的整车多体动力学模型,仿真分析了整车在最小轮距和最大轮距时的在不同粗糙度路面直线行驶的平顺性.仿真结果表明,直线行驶工况时,在不同粗糙度路面不同车速下,加宽轮距模型的平顺性均优于正常轮距.平顺性的改善程度随车速的提高,先增加后减小,且对路面粗糙度不敏感.

摘要： 目前半自动蔬菜移栽机需要人工喂苗和工作效率低,以及日本蔬菜自动取苗机构的复杂结构和工作效率不高等缺点,本项目开展了蔬菜钵苗自动取苗机构的工作机理与创新设计研究,发明了3种旋转式自动取苗机构,并建立了运动学模型.提出了基于人机交互优化以与"参数导引"优化相结合的参数优化方法,解决了取苗机构的尺度综合问题.建立了取苗机构动力学模型,分析了机构动力学特性.研究了非匀速间歇传动齿轮机构的参数化设计方法,进行了取苗机构的三维建模、仿真分析与虚拟试验.研制了自动取苗试验台样机和取苗机构样机,开展了样机的室内与田间试验.

摘要： 连续型机械臂具有运动灵活、可适应多障碍环境、柔性关节等特点,在有限、狭小、危险空间内作业,复杂设备维护方面将会有极大的应用价值.当前连续性机械臂主要采用电机驱动,其末端承载能力有限,一般小于5Kg.本文设计一种采用液压驱动的连续型机械臂,关节间采用金属材料,并使用万向节连接,分析了其运动学模型,并搭建了实验系统验证模型正确性.

摘要： 本文针对参数不确定及存在未知外部扰动的轮式移动机器人的轨迹跟踪问题,设计自适应滑模控制器.首先建立机器人的不确定非线性运动学模型,进而通过状态反馈控制的相关理论对轮式移动机器人系统的输入—输出进行变换处理,选择适当的PID型切换函数,从而设计出切换增益可实时在线调整的自适应滑模控制器.最后将所设计的自适应滑模控制器与传统滑模控制器进行对比分析,观察系统参数摄动与外部扰动对自适应滑模控制器的影响,针对路径跟踪性能提高控制器的鲁棒性.

摘要： 为了准确分析在波浪条件下吊艇柱的运动学规律和影响因素,本文采用坐标变换理论分析和动态仿真的方式对吊艇柱端头晃动特性进行了研究.首先根据船用吊艇柱各个机构的坐标系变换理论建立了船体-吊艇柱系统的运动学模型,并对此运动学模型分别进行了船体横摇与纵摇情况下的动态仿真.通过仿真分析得到了吊艇柱端头相对平衡点运动的偏移量,得知不同海况下吊艇柱端头运动滞后和幅值变化情况,为解决晃动问题奠定了坚实的基础.仿真结果在一定程度上验证了所建运动学模型的正确性.

摘要： 随着装甲车辆仿真不断的深入和发展,综合战场环境的仿真也不断完善.在仿真过程中,综合战场环境提供了土壤、天气、坡度等丰富信息.如何有效利用这些信息对装甲车辆运动学模型提出了新的挑战.本文给出了基于综合了战场环境装甲车辆运动学模型,本模型首先将综合战场环境提供各种信息归纳为地形坡度、转向阻力系数、运动阻力系数三个参数,然后将这三个参数作为装甲车辆运动学模型的输入,分别计算出坡度阻力、坦克转向阻力、装甲车辆行使的地面变形阻力产生的加速度,最后得出装甲车辆总加速度,完成装甲车辆运动学仿真.

摘要： 风力发电是未来可再生清洁能源的主要方式之一.虽然风能本身是无成本的,但风力发电的运维成本在平准化发电成本计算中占有较高的比例,因此有必要建立一套精准的故障诊断与预测系统,以实现有效控制成本和优化产能的目的.风力发电机的传动链部分由于承受由很大的运行载荷与阵风引起的突变载荷,所以常常发生与设计寿命不符的早期破坏,由此导致的故障修复工作成本高、耗时长,因而风机传动链的分析检测便成为故障诊断系统的重点.文章主要介绍运用风力发电传动链系统的运动学与动力学模型,对测试数据进行物理特性研究,以达到对风机传动链各类故障的精确分析,并为故障预测与运维优化打好基础.

摘要： 风力发电是未来可再生清洁能源的主要方式之一.虽然风能本身是无成本的,但风力发电的运维成本在平准化发电成本计算中占有较高的比例,因此有必要建立一套精准的故障诊断与预测系统,以实现有效控制成本和优化产能的目的.风力发电机的传动链部分由于承受由很大的运行载荷与阵风引起的突变载荷,所以常常发生与设计寿命不符的早期破坏,由此导致的故障修复工作成本高、耗时长,因而风机传动链的分析检测便成为故障诊断系统的重点.文章主要介绍运用风力发电传动链系统的运动学与动力学模型,对测试数据进行物理特性研究,以达到对风机传动链各类故障的精确分析,并为故障预测与运维优化打好基础.

摘要： 风力发电是未来可再生清洁能源的主要方式之一.虽然风能本身是无成本的,但风力发电的运维成本在平准化发电成本计算中占有较高的比例,因此有必要建立一套精准的故障诊断与预测系统,以实现有效控制成本和优化产能的目的.风力发电机的传动链部分由于承受由很大的运行载荷与阵风引起的突变载荷,所以常常发生与设计寿命不符的早期破坏,由此导致的故障修复工作成本高、耗时长,因而风机传动链的分析检测便成为故障诊断系统的重点.文章主要介绍运用风力发电传动链系统的运动学与动力学模型,对测试数据进行物理特性研究,以达到对风机传动链各类故障的精确分析,并为故障预测与运维优化打好基础.

摘要： 多关节连杆机构具有被驱动源驱动的驱动关节、以及伴随着驱动关节的动作而从动地动作的从动关节。首先，从多关节连杆机构选出使工件的位置、姿态变化的开环连杆机构。导出构成选定的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。将导出的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量设为固定值，导出由开环连杆机构的关节的至少一部分以及未选定的关节构成的闭环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。

摘要： 本发明公开了一种多自由度悬架K＆C特性试验台，主要包括支撑系统，加载系统，测量系统，运动平台系统和控制系统，所述的支撑系统支撑待测车辆和加载系统，加载系统中的六个电动缸驱动运动平台系统，实现运动平台系统的六自由度运动；加载系统中的左右墩滑动连接在运动平台系统的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统测量待测车辆车轮的位移和受力；控制系统采集测量系统测得的信号并驱动加载系统对待测车辆进行加载。本发明采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面的侧倾角和纵倾角；经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量；本发明结构简单，测量范围广，具有较好的应用前景。

摘要： 本发明涉及一种用于控制运动学机构的方法。为了为运动学机构以提高的精度和效率计算可能扫过的制动区域，该运动学机构在运动学坐标系中借助于铰接地相互连接的单轴被建模，至少一个所述单轴与运动学坐标系的原点连接，并且至少一个所述单轴相对于原点运动，根据本发明，在制动过程中，对于与单轴耦联的点，由点的初始位置、至少一个单轴的矢量速度和至少一个单轴的最小减速度确定点的至少一个虚拟的最终位置，并且通过初始位置和至少一个虚拟的最终位置的包络部来确定点的制动区域，由初始位置和至少一个虚拟的最终位置计算出包络部的延伸范围，并且在控制运动学机构时考虑制动区域。本发明还涉及一种运动学机构和机器人。

摘要： 多关节连杆机构具有被驱动源驱动的驱动关节、以及伴随着驱动关节的动作而从动地动作的从动关节。首先，从多关节连杆机构选出使工件的位置、姿态变化的开环连杆机构。导出构成选定的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。将导出的开环连杆机构的各关节的移动量、旋转量设为固定值，导出由开环连杆机构的关节的至少一部分以及未选定的关节构成的闭环连杆机构的各关节的移动量、旋转量。

摘要： 本发明提供了一种基于运动大数据和深度学习的运动学数据模型构建方法，涉及体育训练技术领域，能够极大提高人体行为的识别准确率和行为预测的准确性；该方法步骤包括S1、处理运动视频集得到训练数据并输入LSTM网络中进行训练，得到训练好的LSTM网络；S2、处理待测试运动视频集得到测试数据并输入训练好的LSTM网络中进行测试，得到测试结果；处理视频包括：将运动视频集输入行为捕捉和运动分析系统中得到特征数据；将特征数据输入VGG‑16Net中得到姿态数据；将姿态数据输入CNN网络中进行人体姿态识别得到识别数据；将识别数据输入RNN网络中得到动态特征数据。本发明提供的技术方案适用于体育运动数据处理的过程中。

摘要： 本实用新型公开了一种多自由度悬架运动学与弹性运动学特性试验台，主要包括支撑系统，加载系统，测量系统，运动平台系统和控制系统，所述的支撑系统支撑待测车辆和加载系统，加载系统中的六个电动缸驱动运动平台系统，实现运动平台系统的六自由度运动；加载系统中的左右墩滑动连接在运动平台系统的上方，左右墩各自内部的圆盘电机驱动墩台转动；测量系统测量待测车辆车轮的位移和受力；控制系统采集测量系统测得的信号并驱动加载系统对待测车辆进行加载。本实用新型采用了独特的多自由度加载形式，可以实现测试过程完全模拟真实路面的侧倾角和纵倾角；经过少量改装即可进行整车或零部件的转动惯量测量；本实用新型结构简单，测量范围广，具有较好的应用前景。

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。

摘要： 本发明涉及一种基于车辆运动学模型的人‑车‑路模型建模方法。所述建立的车辆运动学模型考虑了人类驾驶员在行车驾驶中的作用，利用驾驶员转向特性中的神经肌肉延迟时间、预瞄时间、转向增益等参数来表征不同驾驶行为的人类驾驶员，使得基于该模型设计的车辆控制器能够像人一样驾驶，提高乘员的乘坐舒适性。本发明提出的基于车辆运动学模型的人‑车‑路模型降低了控制器设计难度，实时性好，并且考虑了人类驾驶员的乘坐舒适性，有实用性也具有广阔的商业应用前景。

摘要： 本发明公开了一种融合运动学模型和行为认知模型的行车轨迹预测系统，其特征是以交互混合模块对每个预测模块上一时刻的预测结果进行交互混合输出混合结果，混合结果用于下一时刻的预测；预测模块包括基于行为认知的行为认知轨迹预测模块和基于运动学的运动轨迹预测模块，行为认知轨迹预测模块和运动轨迹预测模块根据交互混合模块输出的混合结果进行预测，输出各预测模块的预测结果，预测结果包括车辆位置和协方差矩阵；融合更新模块根据预测结果对最终预测结果进行融合，并更新权重系数，输出未来某时刻车辆位置以及协方差矩阵。本发明能够在车辆行驶过程中不断估计车辆位置状态以及驾驶行为，预测行车轨迹，为智能驾驶决策提供帮助。

摘要： 本申请公开了一种基于滑轮运动学的索并联机器人运动学标定方法，方法包括：考虑滑轮运动学条件下的索并联机器人逆运动学建模；考虑滑轮运动学条件下的误差模型建模；利用绳索长度残差函数建立未知参数辨识方程式；求解考虑滑轮运动学条件下的辨识矩阵；根据辨识矩阵条件数指标结合交换点法进行标定测量位姿优选；控制机器人终端依次运动到各测量位姿进行测量；根据测得的数据代入辨识方程进行辨识参数的求解；利用求解获得的参数值更新机器人运动学模型。由此，该方法可以将索并联机器人出索位置的滑轮机构考虑在内，可获得更为完整精确的索并联机器人运动学模型及几何参数，提高标定后的索并联机器人终端位置控制精度。