逆解

摘要： 对单平行四边形和双平行四边形两种构型码垛机器人作了运动学与静力学对比分析。首先建立单平行四边形码垛机器人的D-H连杆坐标系,并推导运动学正解和逆解表达式;接着分析了双平行四边形码垛机器人主平行四边形机构对各轴物理轴角的约束关系;然后在典型位姿下分别分析这两种构型码垛机器人各轴的静平衡力矩;最后通过实例计算和仿真验证,验证了所有分析的正确性。结果表明:这两种码垛机器人的运动学算法是一致的,只是轴角的表达形式不同;在典型位姿下,双平行四边形码垛机器人第2轴的静平衡力矩显著小于单平行四边形码垛机器人,但第3轴的静平衡力矩相差不大。

摘要： 为提高结构复杂、自由度较高机器人逆运动学求解的准确性,提出了一种改进的自适应粒子群算法(IAPSO).首先,通过改进DH(Denavit-Hartenberg)参数法建立了6自由度臂型抓取机器人模型的运动学方程;其次,在已有粒子群算法的基础上,利用种群曼哈顿距离实时判定种群的进化状态,并根据进化状态的不同确定自适应学习因子,进而采用不同的位置与速度更新模式;最后,引入带惩罚因子的适应度函数对机器人模型进行单点与连续轨迹求逆解测试,得到误差不大于0.005 rad的关节输出.仿真结果表明:所建立的运动学模型正确,改进的算法兼顾已有PSO算法求逆解的准确性、唯一性与快速性,同时具有更高的求解精度.

摘要： 为了有效提高机械手控制中逆向运动学求解的速度和准确度,提出一种基于极限学习机-入侵性杂草优化的机械手逆向运动学求解方法;建立工业六自由度机械手的正向运动学模型,并利用训练较快的极限学习机计算机械手关节角度向量,即输出机械手关节逆运动学初解;利用入侵性杂草优化算法对得到的初始逆解进行优化,取最小适应度时的杂草位置作为输出,以便得到最佳的逆向运动学求解.结果表明,相比于基于粒子群优化-反向传播神经网络的求解方法,所提出方法的机械手末端执行器的精度更高,平均计算时间仅为5.68 ms,实时性更好.

摘要： 针对长期暴露于恶劣的自然环境中,容易诱发各种故障的多分裂架空高压输电线路,以500kV四分裂线路为例,提出一种可行走于两上相线,且便于上下线的带电检修作业机器人机构构型方案及其虚拟样机.分析其行走状态,提出一种机器人行走姿态优化方法,即使用轮线力作为机器人行走姿态优劣判定的标准,建立机器人轮线力与机器人重心分布的特征关系数学模型;通过理论计算作业平台连杆关节参数对机器人重心分布特征关系的影响,提出一种求解机器人作业末端连杆关节参数逆解的算法,通过调整关节参数改变轮线力,使得机器人在线上时的行走姿态达到最优.

摘要： 为了保证舰船在航率并提高其水下应急维修的自动化水平,根据某型维修对象船体的结构尺寸设计了一种固定式的水下机械臂载体结构,并对其进行极限环境荷载作用下的强度和刚度校核;利用解析法和数值法对载体结构末端的水下机械臂运动学逆解进行了计算和验证;搭建虚拟仿真实验平台模拟水下机械臂末端切割工具沿着舰船螺旋桨叶片运动,分析并验证水下机械臂的操控稳定性.结果表明:水下机械臂载体结构的强度和刚度均符合结构设计要求,可以输送并搭载水下机械臂及其辅助设备进行水下作业并保证其作业精度;机械臂末端到达目标位置的X向误差为0.5 mm,Y向误差为0.4 mm,Z向误差为0.8 mm,运动学模型及所求逆解正确;水下机械臂运动平稳,其末端作业工具到达预设位置的平均误差为0.49 mm,协调性和操控性较好.所设计的水下机械臂载体结构可以搭载机械臂实现预期的操作任务,操控稳定性较好.

摘要： 为了保证舰船在航率并提高其水下应急维修的自动化水平,根据某型维修对象船体的结构尺寸设计了一种固定式的水下机械臂载体结构,并对其进行极限环境荷载作用下的强度和刚度校核;利用解析法和数值法对载体结构末端的水下机械臂运动学逆解进行了计算和验证;搭建虚拟仿真实验平台模拟水下机械臂末端切割工具沿着舰船螺旋桨叶片运动,分析并验证水下机械臂的操控稳定性。结果表明:水下机械臂载体结构的强度和刚度均符合结构设计要求,可以输送并搭载水下机械臂及其辅助设备进行水下作业并保证其作业精度;机械臂末端到达目标位置的X向误差为0.5 mm,Y向误差为0.4 mm,Z向误差为0.8 mm,运动学模型及所求逆解正确;水下机械臂运动平稳,其末端作业工具到达预设位置的平均误差为0.49 mm,协调性和操控性较好。所设计的水下机械臂载体结构可以搭载机械臂实现预期的操作任务,操控稳定性较好。

摘要： 骨外固定技术是治疗四肢畸形和肢体创伤等疑难骨科杂症常用方法.针对现有骨外固定架组件选择困难、操作复杂、可调节空间有限等问题,通过增加平连接片与Z形连接片对Taylor空间支架优化,提高了支架的灵活性和实用性.利用6个位置参数建立运动学模型并求解正解、逆解,正解的条件数据与逆解的结果数据之间的相对误差小于0.01％,验证了运动学模型的正确性和准确性.此外,利用MATLAB对该骨外固定架的位置工作空间和方向工作空间进行了仿真,可帮助外科医生选择合适的骨架组件尺寸.运动学分析为该骨外固定架在骨科治疗中的应用提供了理论依据.

摘要： 为实现大型细长类整体结构件的多轴联动加工,提出了一种新型((3-RPR+R)&UPS)+P的5自由度混联机床机构,利用解析矢量法建立了该混联机床机构逆解运动学模型;在此基础上,根据运动影响系数法得到了其1阶、2阶运动影响系数矩阵,建立了更为完整的逆解运动学模型;运用Matlab对该混联机床机构逆解运动学模型进行求解,并利用Adams进行了仿真,其结果基本一致,验证了建立的该混联机床机构逆解运动学模型的正确性。

摘要： 针对七自由度机械臂运动学建模及运动学逆解求解问题,首先,基于SolidWorks建立七自由度模块化机械臂模型,采用旋量法建立机械臂正运动学方程。然后,采用矢量法和位姿分离法两者结合求解机械臂逆解。最后,在MATLAB软件编制逆解程序,得出机械臂8组逆解,将8组逆解代入正运动学方程,并在Robotics Toolbox中进行仿真,便可得到八组逆解的机械臂末端位姿。仿真结果验证了运动学建模的正确性,同时表明该逆解算法能够准确清晰表达八组逆解的几何意义,降低了运算过程,使机械臂逆解求解更加简明,为后续机械臂动力学研究和轨迹规划提供研究基础。

摘要： 机器人求逆解过程中主要采用D-H参数法和旋量法来建立机器人运动学模型.D-H参数法机器人运动学分析中应用较多,但由于D-H参数法需要在每个关节处建立坐标系,因此建模过程较为繁琐.旋量法中机器人各连杆坐标系相对于底座建立,建模较为方便并且几何意义更明确.基于旋量理论建立的机器人运动学模型,其逆解一般采用Paden-Kahan子问题方法进行求解.针对6R模块化机械臂,该机械臂后3个关节轴线相交于一点,基于旋量理论建立机械臂的运动学模型,利用几何关系与Paden-Kahan子问题,对该机械臂进行了逆运动学求解,得到了该机械臂的解析解.利用Matlab编制运动学算法程序,验证了逆解算法的正确性.

摘要： 本文主要目的是探讨三个位移积的特性.众所周知,一般意义上的欧拉角(Euler)和布里安特(Briant)角通常用来描述机器人的旋转运动.然而,对于三个任意位移的积:R=RRR研究较少.应用李代数方法,本文证明了,任一位移R可以分解成三个位移的积的形式;并且给出了其逆解的解析解,这一结果为解决更复杂的运动学逆问题打下基础.

摘要： 本文提出了一种四自由度并联工作台,进行了机构学分析及其自由度的计算，研究了该机构的运动学建模方法,给出了位置分析的正解、逆解,并阐述了其应用前景。

摘要： 本文根据几何同一性条件,巧妙地选择和变换IRB1400型机器人的矩阵形式的位姿方程,首次导得了该机器人可以逐个求解的逆运动学的公式解.利用这些公式解,可以求得能实现末端执行器预定位姿的该机器人6个关节的相对转角.这为该机器人的实时控制和工程应用奠定了理论基础.

摘要： 本文根据几何同一性条件,巧妙地选择和变换IRB1400型机器人的矩阵形式的位姿方程,首次导得了该机器人可以逐个求解的逆运动学的公式解.利用这些公式解,可以求得能实现末端执行器预定位姿的该机器人6个关节的相对转角.这为该机器人的实时控制和工程应用奠定了理论基础.

摘要： 本文根据几何同一性条件,巧妙地选择和变换IRB1400型机器人的矩阵形式的位姿方程,首次导得了该机器人可以逐个求解的逆运动学的公式解.利用这些公式解,可以求得能实现末端执行器预定位姿的该机器人6个关节的相对转角.这为该机器人的实时控制和工程应用奠定了理论基础.

摘要： 本文根据几何同一性条件,巧妙地选择和变换IRB1400型机器人的矩阵形式的位姿方程,首次导得了该机器人可以逐个求解的逆运动学的公式解.利用这些公式解,可以求得能实现末端执行器预定位姿的该机器人6个关节的相对转角.这为该机器人的实时控制和工程应用奠定了理论基础.

摘要： 本文根据几何同一性条件,巧妙地选择和变换IRB1400型机器人的矩阵形式的位姿方程,首次导得了该机器人可以逐个求解的逆运动学的公式解.利用这些公式解,可以求得能实现末端执行器预定位姿的该机器人6个关节的相对转角.这为该机器人的实时控制和工程应用奠定了理论基础.

摘要： 一种无轴承、活支承、可解逆的逆止器，属于运输机械。主要由拨爪、拨盘、紧定螺钉、锁紧套、楔块组件、内圈、防转支座、防转端盖、外圈、具有径向外螺纹的轴承盖组成。其特点在于外圈与防转端盖不是靠轴承支承在内圈上，而是支承在轴承盖上，且与轴承盖采用径向间隙配合、螺旋联接，这样既实现了径向支承定心作用，又可旋转一定角度。与楔块数量相等的拨爪定位在拨盘上，拨盘可人为用工具拨动，拨盘转动带动拨爪拨动楔块转动，从而实现解逆，拨盘与锁紧套靠螺旋联接。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用7R机械臂逆解建模与解算方法，设定有7个转动轴，拾取点位于第7轴轴线上，且第5轴与第6轴不共轴的机械臂为通用7R机械臂；通用7R机械臂通过前6轴控制第7轴与期望位置及姿态对齐，使第7轴无限转动或控制第7轴满足径向对齐；将7R机械臂运动学方程采用居‑吉布斯四元数表达式进行表达，第6轴取距拾取点一定距离的点为名义拾取点，先计算通用6R机械臂的逆解，再应用数值迭代法，完成通用7R机械臂的运动规划与逆解计算，解决了现有技术中无法计算7R机械臂逆解的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用6R机械臂逆解建模与解算方法，设定有6个转动轴，拾取点位于第6轴轴线上，且第4轴与第5轴不共轴的机械臂为通用6R机械臂；将6R机械臂规范的位姿方程采用居‑吉布斯四元数表达式进行表达，通过前5轴完成对齐，以消去第4轴及第5轴的关节变量；通过前5轴控制第6轴与期望的位置及指向对齐，使第6轴能无限转动或控制第6轴满足径向对齐。本发明的方法突破了通用6R机械臂的建模逆解解算方法，可以满足机械臂精密作业的需求。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用3R机械臂逆解建模与解算方法，应用n个n元N阶多项式的Dixon消元与求解原理，进行位姿逆解计算，根据机械臂n元3D矢量位姿方程，获得n个n元2阶多项式方程；应用基于轴不变量的Dixon行列式计算式及分块矩阵的行列式计算式简化行列式计算；应用n个n元N阶多项式的Dixon消元与求解原理完成位姿逆解计算，根据Dixon矩阵的行列式为0，得到一元高阶多项式方程，应用基于友阵的一元高阶多项式方程求解一元高阶多项式方程的解。本发明的方法可提高机械臂的绝对定位精度；与D‑H参数相比，求解过程具有通用性，可以获得系统全部逆解。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用6R机械臂逆解建模与解算方法，设定有6个转动轴，拾取点位于第6轴轴线上，且第4轴与第5轴不共轴的机械臂为通用6R机械臂；将6R机械臂规范的位姿方程采用居‑吉布斯四元数表达式进行表达，通过前5轴完成对齐，以消去第4轴及第5轴的关节变量；通过前5轴控制第6轴与期望的位置及指向对齐，使第6轴能无限转动或控制第6轴满足径向对齐。本发明的方法突破了通用6R机械臂的建模逆解解算方法，可以满足机械臂精密作业的需求。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用3R机械臂逆解建模与解算方法，应用n个n元N阶多项式的Dixon消元与求解原理，进行位姿逆解计算，根据机械臂n元3D矢量位姿方程，获得n个n元2阶多项式方程；应用基于轴不变量的Dixon行列式计算式及分块矩阵的行列式计算式简化行列式计算；应用n个n元N阶多项式的Dixon消元与求解原理完成位姿逆解计算，根据Dixon矩阵的行列式为0，得到一元高阶多项式方程，应用基于友阵的一元高阶多项式方程求解一元高阶多项式方程的解。本发明的方法可提高机械臂的绝对定位精度；与D‑H参数相比，求解过程具有通用性，可以获得系统全部逆解。

摘要： 本发明公开了一种基于轴不变量的通用7R机械臂逆解建模与解算方法，设定有7个转动轴，拾取点位于第7轴轴线上，且第5轴与第6轴不共轴的机械臂为通用7R机械臂；通用7R机械臂通过前6轴控制第7轴与期望位置及姿态对齐，使第7轴无限转动或控制第7轴满足径向对齐；将7R机械臂运动学方程采用居‑吉布斯四元数表达式进行表达，第6轴取距拾取点一定距离的点为名义拾取点，先计算通用6R机械臂的逆解，再应用数值迭代法，完成通用7R机械臂的运动规划与逆解计算，解决了现有技术中无法计算7R机械臂逆解的问题。

摘要： 本发明属于拟人机械臂逆运动学算法相关技术领域，其公开了一种基于人体肌骨模型的冗余机械臂拟人运动学逆解求解方法，包括以下步骤：(1)以最小化肌肉损失为目标构建目标方程；(2)采用位置域的解析IK算法计算关节角反解qs，将qs映射为数值IK求解的初始值qind，进而采用LM方法进行优化求解关节角q，将q作为局部最优求解的初值；(3)基于手臂关节角q初值进行局部优化搜索，直至满足终止准则，在当前所有局部最优值中选择最优结果作为全局最优解qopt；(4)通过臂的摇摆角建立肌骨模型与拟人机械臂的映射，进而将得到的全局最优解映射到机械臂运动学模型中，以确定机械臂的拟人姿态。本发明增加了机械臂的安全感与舒适度，提高了人机交互效率。

摘要： 本发明公开了一种基于KD树算法求解气动软体机器人逆解建模方法，其包括以下步骤：步骤一、做出分段常曲率假设、最短长度假设及偏转角共面假设，建立正向运动学公式；步骤二、根据正向运动学公式，随机生成大量数据；步骤三、利用KD树分割空间坐标部分，并建立KD树，并将空间坐标与虚拟关节变量相关联；步骤四、将待抓取的目标坐标代入，并寻找最近点，查找与之相关联的虚拟关节变量；步骤五、将虚拟关节变量与驱动空间变量通过转换公式转换，得到软体机器人的逆解。利用KD树算法解决求解过程大量三维数据的匹配问题，提出了利用数据库查找，求出符合范围误差范围的最近点，并根据工作空间到虚拟关节空间，再到驱动空间的两种映射关系求出逆解。

摘要： 本发明公开了一种基于天牛须算法的双臂协作机器人逆解优化方法，包括以下步骤：S1、将双臂分为主从臂，运动规划采用主从方式，建立协作约束方程，根据主臂计算从臂；S2、将从臂关节角作为迭代初值，结合变换矩阵，得到从臂的末端位姿；S3、根据天牛须算法，利用符号函数判断飞行方向，更新X，比较和大小再次确定飞行方向；S4、判断X是否在目标区间内，若不在，X的值退回到上一步；S5、重复步骤S3、S4满足条件，此时X即为七轴机械臂的逆解。本申请使用的天牛须算法受天牛觅食原理启发而开发，属于一种智能优化算法，其迭代过程不易受梯度和初值的影响，从而能够快速准确地求得满足精度要求和目标区间的七轴机械臂运动学逆解。