关节空间

摘要： 钻车机械手是防突防冲钻车的重要装置,关系着钻车是否可以正常钻进及真正实现无人化。为确保钻车机械手快速、准确、平稳运行,其轨迹规划优化尤为重要。现有钻车机械手轨迹规划存在阶次较高、优化算法易早熟等问题。针对上述问题,提出了一种基于改进粒子群(PSO)算法的钻车机械手时间最优轨迹规划方法。首先,利用标准Denavit-Hartenberg(D-H)构建钻车机械手三维模型,通过蒙特卡洛法得到钻车机械手的工作空间,从工作空间中选取4个途径点作为插值点。然后,为了使钻车机械手能够快速平稳地到达指定位置,在关节空间中采用3-5-3分段多项式插值构造其轨迹。最后,通过改进PSO算法对构造的轨迹进行时间最短优化,得到钻车机械手的时间最优轨迹规划。Matlab仿真结果表明:基于改进PSO算法的钻车机械手时间最优轨迹规划方法可以在保证钻车机械手各关节运行平稳的同时,使运行时间从3.168 5 s减少到2.385 4 s,整体运行时间较优化前减少约25%,提高了机械手的工作效率。

摘要： 并联Delta机器人具有定位精准、刚度高、可操作性好、结构紧凑等优点,被广泛应用于航空、航天、海底作业、微机电系统和辅助医疗等方面。从Delta机器人发展至今,解决智能自动生产线上的大批量或小批量柔性制造中的高速、高精度轨迹跟踪等拾放作业任务难题,是该领域研究的重点和难点。对中外并联Delta机器人轨迹规划研究发展进行了回顾,重点阐述了并联Delta机器人拾放操作轨迹规划研究现状。针对并联Delta机器人的发展趋势进行了相关展望,以期为并联Delta机器人轨迹规划领域相关研究学者提供参考。

摘要： 关节空间轨迹规划是机器人运动控制的重要内容之一。为了将笛卡尔空间轨迹规划和关节空间轨迹规划相结合,文章提出了一种新型仿生足端轨迹,并使用等间距点、第二类切比雪夫点和等时点三种不同的方式对该足端轨迹离散采样并确定插补点位置,将插补点映射到关节空间,进行了机器人的关节控制。首先,采用五次多项式进行关节空间轨迹规划,并构造Hermite多项式曲线进行插补点的角速度和角加速度估计,获得关节空间轨迹曲线。通过对虚拟样机进行仿真分析和单腿实体样机实验,分析实际曲线和设计的足端轨迹的拟合程度,得出基于等时点进行插值的轨迹曲线与设计的复合足端轨迹曲线拟合程度更高;采用Hermite多项式估计方法进行角速度和角加速度估计的曲线不仅拟合程度更高,而且轨迹更加平滑,角加速度突变减少,具有更好的运动学性能。

摘要： 为减少焊接机器人点焊工况中的耗时、耗能,提出一种基于关节空间的最优路径规划方法。首先,对3⁃RRR并联焊锡机模型进行分析,通过几何法建立该并联焊锡机的运动学模型。其次,建立基于关节空间角度加权和的路径规划数学模型,并设计一种带有精英策略和信息挥发因子自适应调节函数的改进蚁群算法对该模型进行优化。最后,针对3⁃RRR并联焊锡机的焊锡工况,使用所改进蚁群算法对该焊锡机的关节空间角度加权和最优路径进行规划。仿真数据表明,与传统的笛卡尔空间下的最优路径规划相比,基于关节空间角度加权和数学模型的最优路径规划缩短了关节总的角度变化值,能实现焊锡机器人的快速焊锡作业,对提高传统焊接机器人的加工效率和减少机器人能量损耗具有一定的参考价值。

摘要： 目的针对存在系统未建模特性和负载变化下码垛机器人关节空间轨迹跟踪控制的问题,设计一种基于结合时延估计技术与自适应积分滑模面的控制策略。方法根据圆饼工件分拣需求,设计一款桌面式码垛机器人系统,推导机器人的运动学与动力学模型,给出关节空间轨迹规划算法,并基于无模型思想设计关节空间轨迹跟踪控制器。结果利用雅克比伪逆法可反解出机器人的关节角;通过所提的轨迹规划算法能有效获得各关节运动轨迹;与PID控制器和积分滑模控制器相比,文中所提控制器具有较好的控制精度、较强抗干扰性和较高的鲁棒性。结论仿真和实验结果表明,所设计的基于时延估计技术的自适应积分滑模控制器是合理的,能使得码垛机器人完成圆饼工件的分拣任务,具有一定的工程应用价值。

摘要： 酒醅出料工作是酿酒业生产环节中的必要工序,利用机械臂实现其自动化工作的难点包括工作空间狭长、酒醅形态松散易洒落。工作空间狭长,抓取末端需要进行多次抓取;易洒落,需要保证抓取末端的密闭性和抓取后运动过程中抓取末端姿态的可控性等。针对出料工作需要多次抓取的问题,提出了一种关节划分策略。依据关节重要性,划分关节类型并选择合适次数的轨迹规划算法;在满足机械臂运行性能的前提下,降低了每次抓取规划的计算难度。针对抓取末端的密闭性要求,设计了一种可以保证底部密闭的抓取末端。针对运行过程中对姿态可控性的要求,建立姿态调整模型,提高了机械臂基于关节空间下运动规划时末端姿态的可控性。

摘要： 针对传统“S”形轨迹规划工业机器人稳定性差的缺点,提出了一种基于双变量反正切函数的改进“S”形轨迹规划算法。引入双变量反正切函数结合运动学逆解的方法求出关节转角的解。依据机器人运动准则得到关节转角的最优解。结合关节转角最优解和改进“S”形轨迹约束机器人运动过程中最大速度、加速度、加加速度的限制值,实现从位移到加加速度均为时间的连续有界轨迹。实验结果表明,改进“S”形轨迹规划算法相较于传统轨迹算法,有效提升了机器人的稳定性。

摘要： 本文研究了双S速度规划器在协作机器人中的计算和应用问题,解决了双S速度规划器在应用中最大速度不可达情况下存在轨迹不能规划的情况,对双S速度规划器进行改进.具体方法是对加速度最大值进行衰减迭代,重新分配加/减速度段时间.最后将改进的双S速度规划器作为轨迹规划器算法应用于协作机器人,机器人运行平稳.改进后的双S速度规划器能够解决机器人因采用传统轨迹规划器或在双S速度规划器下无法规划引起的抖动问题.

摘要： 以埃夫特机械臂为研究对象,求解其正运动学解.结合实际生产中存在机械臂动作路线有障碍物的特殊情况,需要重新规划线路绕过障碍物达到目标点.首先分析了关节空间和笛卡尔空间两种不同轨迹规划方法,两者均达不到目标要求,最后采用最小二乘法拟合三维空间路径点的曲线,让机械臂沿着拟合曲线成功绕过障碍物.仿真结果表明,其各个关节的角度、角速度和角加速度的变化曲线光滑连续,无拐点、间断性变化,保证机械臂稳定平顺的运作,避免了突变引发的冲击震荡,降低机械性损伤,有效地提高机械臂的稳定性能和使用寿命.

摘要： 讨论了载体与姿态均不受控情况下，双臂空间机器人系统的控制问题。结合系统动量守恒以及动量矩守恒关系，利用拉各朗日第二类方法得到的系统动力学方程。考虑了实际应用中的空间把机器人的非确定性因素，建立了该系统的状态空间下的状态方程表达式。基于Backstepping方法，结合GCMAC神经网络，设计了鲁棒自适应控制规律和GCMAC神经网络权值调整方案，并针对神经网络的逼近误差引入了消除逼近误差的鲁棒参数，保证了空间机器人在关节空间内对于期望轨迹的跟踪控制。该方法无需已知不确定参数的上界。仿真实验证明了该方法的有效性。

摘要： 讨论了载体位置不受控、姿态受控情况下，自由漂浮柔性空间机械臂的增广自适应控制和实时抑振问题。由于此类机器人系统的具有结合系统动量及动量矩守恒关系得到完全能控形式的系统动力学方程，以及系统惯性参数不符合惯常的线性函数关系的难点。为了克服上述难点，我们仅将系统动量守恒关系耦合到系统动力学方程当中，而不耦合系统动量矩守恒关系，结果得到一组欠驱动形式的系统动力学方程。该系统动力学方程的优点是关于一组组合惯性参数能保持惯常的线性函数关系。以此为基础，利用增广变量法，设计了轨迹跟踪控制的增广自适应控制方案。并根据柔性子系统的动力学特性，设计了一个基于反馈的自适应控制方案来进行快速实时抑振。由于将动量守恒定理耦合到系统动力学方程的推导过程中，所提出的控制方案具有不需要测量、反馈载体位置、移动速度和移动加速度的显著优点。系统的数值仿真，证实了所设计方法的有效性。

摘要： 本文讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基双臂空间机器人系统协调运动的控制问题。根据系统动量守恒关系和第二类拉格朗日方程，建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学方程。在此基础上，利用高斯径向基函数神经网络对系统动力学方程进行建模。然后针对系统惯性参数未知的情况，提出了一种神经网络前馈控制与常规反馈控制相结合的控制系统结构，以控制双臂空间机器人的本体姿态和机械臂各关节铰在关节空间协调地完成各自的期望运动。提出的控制方案的优点在于：不需要知道系统的运动学和动力学参数，且神经网络是接入控制系统的在线学习，不需要进行离线的学习和训练。仿真运算证实了上述控制方案的有效性。

摘要： 果园采摘机器人是智能农机装备的种类之一,因其工作环境的复杂性和不确定性,使得实时规划采摘机器人空间轨迹成为难题.以6自由度机器臂为对象,通过D-H(Denavit-Hartenberg)参数法建立采摘机器人连杆坐标系并确定其各连杆参数,构建机器人的运动学模型,进而进行机器人正运动学与逆运动学求解.讨论了关节空间下的轨迹规划方法,对关节空间下的三次多项式插值和过路径点的三次多项式插值进行重点分析.最后,利用虚拟现实仿真平台EON Studio和Visual C++开发出虚拟采摘机器人仿真系统,实现对机器人运动轨迹实时规划与三维仿真.该仿真系统可为机器人复杂轨迹的规划与验证提供平台支持.

摘要： 本文讨论了自由漂浮空间机械臂系统的自适应神经网络控制问题。首先,由拉格朗日方法,推导出自由漂浮空间机械臂系统的动力学方程.以此为基础,借助于神经网络技术对空间机械臂系统进行建模.然后,针对空间机械臂所有参数未知的情况下,设计了载体位置与姿态均不受控的空间机械臂系统关节轨迹跟踪的自适应神经网络控制方案。此控制方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性关系,而且无需已知系统的任意惯性参数.除此之外,也无需对神经网络进行离线训练,节省了神经网络的训练时间。最后,以平面自由漂浮空间机械臂系统为例,进行数值仿真.仿真结果证实了此方法的有效性和可行性。

摘要： 本文讨论了自由漂浮空间机械臂系统的自适应神经网络控制问题。首先,由拉格朗日方法,推导出自由漂浮空间机械臂系统的动力学方程.以此为基础,借助于神经网络技术对空间机械臂系统进行建模.然后,针对空间机械臂所有参数未知的情况下,设计了载体位置与姿态均不受控的空间机械臂系统关节轨迹跟踪的自适应神经网络控制方案。此控制方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性关系,而且无需已知系统的任意惯性参数.除此之外,也无需对神经网络进行离线训练,节省了神经网络的训练时间。最后,以平面自由漂浮空间机械臂系统为例,进行数值仿真.仿真结果证实了此方法的有效性和可行性。

摘要： 本文讨论了自由漂浮空间机械臂系统的自适应神经网络控制问题。首先,由拉格朗日方法,推导出自由漂浮空间机械臂系统的动力学方程.以此为基础,借助于神经网络技术对空间机械臂系统进行建模.然后,针对空间机械臂所有参数未知的情况下,设计了载体位置与姿态均不受控的空间机械臂系统关节轨迹跟踪的自适应神经网络控制方案。此控制方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性关系,而且无需已知系统的任意惯性参数.除此之外,也无需对神经网络进行离线训练,节省了神经网络的训练时间。最后,以平面自由漂浮空间机械臂系统为例,进行数值仿真.仿真结果证实了此方法的有效性和可行性。

摘要： 本文讨论了自由漂浮空间机械臂系统的自适应神经网络控制问题。首先,由拉格朗日方法,推导出自由漂浮空间机械臂系统的动力学方程.以此为基础,借助于神经网络技术对空间机械臂系统进行建模.然后,针对空间机械臂所有参数未知的情况下,设计了载体位置与姿态均不受控的空间机械臂系统关节轨迹跟踪的自适应神经网络控制方案。此控制方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性关系,而且无需已知系统的任意惯性参数.除此之外,也无需对神经网络进行离线训练,节省了神经网络的训练时间。最后,以平面自由漂浮空间机械臂系统为例,进行数值仿真.仿真结果证实了此方法的有效性和可行性。

摘要： 本文讨论了自由漂浮空间机械臂系统的自适应神经网络控制问题。首先,由拉格朗日方法,推导出自由漂浮空间机械臂系统的动力学方程.以此为基础,借助于神经网络技术对空间机械臂系统进行建模.然后,针对空间机械臂所有参数未知的情况下,设计了载体位置与姿态均不受控的空间机械臂系统关节轨迹跟踪的自适应神经网络控制方案。此控制方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性关系,而且无需已知系统的任意惯性参数.除此之外,也无需对神经网络进行离线训练,节省了神经网络的训练时间。最后,以平面自由漂浮空间机械臂系统为例,进行数值仿真.仿真结果证实了此方法的有效性和可行性。

摘要： 本发明公开了基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机的变测量空间方法。现有关节式坐标测量机的测量空间会存在很大的冗余，但损失了精度。本发明将各相邻关节臂通过牙嵌式关节连接，搭建出基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机。本发明通过实现移动爪盘和固定爪盘的嵌合与分离，能够有效实现关节式坐标测量机关节的锁止与自由转动；根据被测件的几何特点，通过对比被测物的测量空间球与不同位置牙嵌式关节锁定方案下基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机的不同测量空间，选取关节式坐标测量机合适的测量空间，减小空间的浪费，同时提高测量精度。

摘要： 在六关节工业机器人上实现关节初次控制信号提取的柔性控制方法。基于对机器人当前加工轨迹通过逆运动学规划出机器人六个关节的轨迹；通过从以往加工轨迹中提取当前加工轨迹所对应的六关节轨迹的初次控制信号，针对控制信号在拼接处的跳变采用线性插值的无扰切换方法进行处理；与机器人各关节初次控制信号为零的控制跟踪结果对比，说明本发明在六关节机器人上实现柔性控制的有效性与可行性。

摘要： 本发明公开了一种空间机械臂的关节接头及关节连接装置，其中关节接头包括连接本体、机械连接组件和电气连接组件，机械连接组件和电气连接组件分别固定连接在连接本体上，连接本体的接口面上设有凸出部和凹陷部，凸出部与凹陷部相互匹配；机械连接组件包括相互匹配的第一机械连接件和第二机械连接件，第一机械连接件连接设置在凸出部处，第二机械连接件连接设置在凹陷部处；电气连接组件包括相互匹配的第一电气连接件和第二电气连接件，第一电气连接件和第二电气连接件分别连接设置在连接本体的接口面上。本发明提出的空间机械臂的关节接头不分公母，使得空间机械臂可以实现任意方向的连接，大大提高连接效率的同时还避免了安装错误等问题。

摘要： 本发明公开了基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机的变测量空间方法。现有关节式坐标测量机的测量空间会存在很大的冗余，但损失了精度。本发明将各相邻关节臂通过牙嵌式关节连接，搭建出基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机。本发明通过实现移动爪盘和固定爪盘的嵌合与分离，能够有效实现关节式坐标测量机关节的锁止与自由转动；根据被测件的几何特点，通过对比被测物的测量空间球与不同位置牙嵌式关节锁定方案下基于牙嵌式关节的关节式坐标测量机的不同测量空间，选取关节式坐标测量机合适的测量空间，减小空间的浪费，同时提高测量精度。

摘要： 在六关节工业机器人上实现关节初次控制信号提取的柔性控制方法。基于对机器人当前加工轨迹通过逆运动学规划出机器人六个关节的轨迹；通过从以往加工轨迹中提取当前加工轨迹所对应的六关节轨迹的初次控制信号，针对控制信号在拼接处的跳变采用线性插值的无扰切换方法进行处理；与机器人各关节初次控制信号为零的控制跟踪结果对比，说明本发明在六关节机器人上实现柔性控制的有效性与可行性。

摘要： 本发明公开了一种空间机械臂的关节接头及关节连接装置，其中关节接头包括连接本体、机械连接组件和电气连接组件，机械连接组件和电气连接组件分别固定连接在连接本体上，连接本体的接口面上设有凸出部和凹陷部，凸出部与凹陷部相互匹配；机械连接组件包括相互匹配的第一机械连接件和第二机械连接件，第一机械连接件连接设置在凸出部处，第二机械连接件连接设置在凹陷部处；电气连接组件包括相互匹配的第一电气连接件和第二电气连接件，第一电气连接件和第二电气连接件分别连接设置在连接本体的接口面上。本发明提出的空间机械臂的关节接头不分公母，使得空间机械臂可以实现任意方向的连接，大大提高连接效率的同时还避免了安装错误等问题。

摘要： 本发明公开了一种相邻关节空间‑笛卡尔空间轨迹过渡方法及装置，所述方法包括：对各轴在相邻空间内进行时间同步，使多轴同步时间到达每一个位置；将当前段轨迹的末速度作为对下一段轨迹的初速度，当前段轨迹的初速度作为上一段轨迹的末速度，进行轨迹规划，使相邻空间速度平滑过渡；根据轨迹规划的输出数据，进行插补运算，以使轨迹连续；本发明的优点在于：在每个中间过程点速度平滑，减少不必要的启停，减少时间成本和能耗成本。

摘要： 本发明公开了一种笛卡尔空间与关节空间曲线平滑过渡方法及装置。方法包括：S1、根据一设定的平滑等级要求，计算开始平滑过渡的时间点；S2、计算平滑过渡过程中各时间点的各曲线、各关节位置增量；S3、根据关节速度限制，动态调整各曲线的计算时间与输出时间的比例关系，得到真实的输出周期；S4、将关节输出在真实的输出周期内，输出到关节轴上。本发明可以使笛卡尔空间曲线轨迹及关节空间曲线轨迹之间能够平滑过渡，不存在速度及加速度突变。

摘要： 本发明一种空间站机械臂关节空间环境加载测试设备及方法。设备由热真空环境模拟系统、力矩加载测试系统、速度加载测试系统组成。热真空环境模拟系统可以模拟真空高低温空间环境；力矩加载测试系统可以模拟关节在轨工作力矩，分时为热真空环境模拟系统中的两个关节进行输出端力矩加载，测试关节在力矩加载下的运动性能；速度加载测试系统可以模拟关节在轨工作速度，分时为热真空环境模拟系统中两个关节输入端减速器进行速度加载，测试关节减速器性能。该设备可以实现空间站机械臂关节在常温常压、真空高低温环境下的动态加载，完成空间站机械臂关节的控制精度、力矩、转速、效率等性能的综合测试。

摘要： 本发明公开了一种相邻关节空间‑笛卡尔空间轨迹过渡方法及装置，所述方法包括：对各轴在相邻空间内进行时间同步，使多轴同步时间到达每一个位置；将当前段轨迹的末速度作为对下一段轨迹的初速度，当前段轨迹的初速度作为上一段轨迹的末速度，进行轨迹规划，使相邻空间速度平滑过渡；根据轨迹规划的输出数据，进行插补运算，以使轨迹连续；本发明的优点在于：在每个中间过程点速度平滑，减少不必要的启停，减少时间成本和能耗成本。