非球型手腕6R串联型喷涂机器人逆运动学分析 被引量：15

1

作者 王战中 张大卫 +1 位作者 安艳松 韩鸿志 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期665-670,共6页

在喷涂机器人中引入非正交非球型3R手腕,根据6个转动关节的空间布局特征,采用矩阵方程和方向余弦相结合的方法,对非正交非球型手腕6R串联型喷涂机器人进行了逆运动学分析,推导出仅含4个未知参数的4个非线性方程组成的方程组,进而可用ma... 在喷涂机器人中引入非正交非球型3R手腕,根据6个转动关节的空间布局特征,采用矩阵方程和方向余弦相结合的方法,对非正交非球型手腕6R串联型喷涂机器人进行了逆运动学分析,推导出仅含4个未知参数的4个非线性方程组成的方程组,进而可用maple软件进行求解,最后给出一个具有非正交非球型3R手腕的6R串联型喷涂机器人的逆运动学计算实例.矩阵方程和方向余弦相结合的方法也可以推广到其他机构学问题的求解. 展开更多

关键词 逆运动学分析 非球型手腕 方向余弦 喷涂机器人

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连续3R斜交非球型手腕的设计与运动学分析 被引量：5

2

作者 王战中 张大卫 +1 位作者 韩鸿志 赵兴玉 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期103-108,共6页

针对机器人手腕结构类型和轿车喷涂作业要求,提出一种中空结构的斜交非球型3R手腕的概念设计.手腕外壳由两段变径管和一个法兰构成,内部是由中空的锥齿轮、直齿轮和轴组成3个机械传动链;手腕整体结构紧凑,灵活度大,能实现三维空间内的... 针对机器人手腕结构类型和轿车喷涂作业要求,提出一种中空结构的斜交非球型3R手腕的概念设计.手腕外壳由两段变径管和一个法兰构成,内部是由中空的锥齿轮、直齿轮和轴组成3个机械传动链;手腕整体结构紧凑,灵活度大,能实现三维空间内的任意姿态;同时用矩阵分析的方法对这种手腕进行了运动学建模和工作空间分析,并用ADAMS软件进行了运动学仿真,仿真结果和理论计算值一致,表明手腕的结构设计方案可行. 展开更多

关键词 斜交非球型手腕 运动学分析 仿真 喷涂

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高集成三自由度解耦球型手腕 被引量：2

3

作者 张永顺 满达 +3 位作者 郑鹏 郭建超 邓宗全 唐德威 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2025-2030,共6页

针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计... 针对空间机器人手腕集成度低和灵活性差的问题,提出一种由相对独立运动链组成的三自由度解耦球型手腕机构,采用双万向节和双半球结构来保证腕关节的紧凑性与灵活性.分析运动传动关系和工作空间区域,完成三自由度解耦球型手腕的结构设计,推导正、逆运动学方程和雅克比矩阵,分析结构解耦和运动解耦特性,建立作业空间与关节空间的运动传递关系.构建三自由度解耦球型手腕试验平台,进行侧摆、俯仰、自转试验和末端运动轨迹验证试验.研究结果表明,解耦球型手腕运动灵活、平稳,姿态角调整范围大,轨迹跟踪准确. 展开更多

关键词 三自由度解耦 高集成球型手腕 雅克比矩阵

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非球型手腕喷涂机器人逆运动学算法 被引量：3

4

作者 李宁森 孟正大 《工业控制计算机》 2015年第10期76-78,共3页

针对非球型手腕喷涂机器人无解析解的问题,采用雅可比伪逆法进行求解。相比于其他逆解方法,该方法算法简单,实现方便,并且由于机器人连续运动轨迹中相邻两点位置姿态变化不大,所以很适合实时、高精度的机器人逆运动学求解。实验结果表明... 针对非球型手腕喷涂机器人无解析解的问题,采用雅可比伪逆法进行求解。相比于其他逆解方法,该方法算法简单,实现方便,并且由于机器人连续运动轨迹中相邻两点位置姿态变化不大,所以很适合实时、高精度的机器人逆运动学求解。实验结果表明,应用雅可比伪逆法不仅可以求得此种机器人逆解,还可以解决奇异问题,对于连续运动轨迹有良好的局部收敛性,设定收敛误差指标为10~12的情况下,平均求解时间为0.13ms,可以很好地满足实时性和精度要求。 展开更多

关键词 逆运动学 非球型手腕 喷涂机器人 雅可比伪逆法

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一种二自由度球型手腕的设计及控制分析 被引量：3

5

作者 周锋 《中国医疗器械杂志》 2017年第5期334-337,共4页

该文提出一种新的基于伞齿传动的二自由度球型手腕。使用三个伞齿并利用伞齿的传动特性,设计了一款两侧伞齿同向转动用于实现俯仰运动,反向转动用于实现左右摆动的二自由度球型手腕。该球型手腕具有俯仰、摆动两个自由度。通过立体几何... 该文提出一种新的基于伞齿传动的二自由度球型手腕。使用三个伞齿并利用伞齿的传动特性,设计了一款两侧伞齿同向转动用于实现俯仰运动,反向转动用于实现左右摆动的二自由度球型手腕。该球型手腕具有俯仰、摆动两个自由度。通过立体几何法分析了该球型手腕的运动空间并通过齿轮传动关系分析了电机转速和球型手腕运动角速度之间的关系。使用Solidworks Motion验证了该球型手腕的运动特性并使用Matlab处理数据,呈现实验结果。实验结果表明,设计的二自由度球型手腕运动范围大,集成度高,且控制简单方便。 展开更多

关键词 机器人 球型手腕 二自由度 伞齿

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双等速传动解耦球型手腕转角输出特性分析

6

作者 张凡 张永顺 《机电技术》 2017年第4期2-4,19,共4页

球型手腕采用十字万向节传动,传动比随传动角变化;针对传动比不恒定所引起的定位精度低和稳定性差等问题,提出一种双球笼万向节高集成三自由度双等速传动解耦球型手腕。分析了手腕的结构特点和运动传递关系,完成了双等速传动解耦球型手... 球型手腕采用十字万向节传动,传动比随传动角变化;针对传动比不恒定所引起的定位精度低和稳定性差等问题,提出一种双球笼万向节高集成三自由度双等速传动解耦球型手腕。分析了手腕的结构特点和运动传递关系,完成了双等速传动解耦球型手腕的结构设计,建立了低维度的正、逆运动学方程,分析了结构解耦和双等速传动解耦机理,推导了空间运动传递关系,比较了两种手腕的转角输出特性。结果表明,双等速传动解耦使运动学分析简单,运动过程更加平稳,转角输出特性更好。 展开更多

关键词 球型手腕 等速解耦 转角输出特性

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基于对偶数的球型手腕运动学参数识别

7

作者 王戴丰 张永顺 林宏旭 《现代机械》 2018年第3期21-27,共7页

球型手腕结构紧凑且封闭,运动学参数识别难度大。综合考虑手腕结构的特殊性和DH参数的通用性,本文提出一种基于对偶数的运动学参数识别方法,为手腕标定提供快速准确的参数识别方法。用空间圆识别法得到手腕关节轴线的Plücker坐标,... 球型手腕结构紧凑且封闭,运动学参数识别难度大。综合考虑手腕结构的特殊性和DH参数的通用性,本文提出一种基于对偶数的运动学参数识别方法,为手腕标定提供快速准确的参数识别方法。用空间圆识别法得到手腕关节轴线的Plücker坐标,基于对偶数判断轴线之间的关系,识别手腕的运动学参数。通过仿真实验,实现运动学参数识别,验证了方法的准确性,以及对手腕可能出现的运动学参数误差情况的适用性。 展开更多

关键词 球型手腕 对偶数 直线位置关系 运动学参数识别

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多切断点分离-重构技术推导非球型手腕6R机器人逆解公式

8

作者 肖帆 曾克俭 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期559-565,共7页

本文提出一种利用多切断点分解—重构技术求解非球型手腕机器人逆解新方法,简化了该类机器人逆运动学公式的推导过程。首先利用指数积公式的变形,说明了n自由度机器人的可分解性,以及重构连接的通用几何约束;然后以一款手腕前端偏置型... 本文提出一种利用多切断点分解—重构技术求解非球型手腕机器人逆解新方法,简化了该类机器人逆运动学公式的推导过程。首先利用指数积公式的变形,说明了n自由度机器人的可分解性,以及重构连接的通用几何约束;然后以一款手腕前端偏置型机器人为例,给出了针对常见非球型手腕机器人的分解方法及重新连接的几何约束条件。以满足约束条件为目的,得到了只含θ6的非线性封闭方程,以及其它关节角关于θ6的求解公式,推导过程具有更直观的物理几何意义。最后使用二分法求解,算法约2 ms可得到目标位姿所有解,计算位姿误差在10^(−12)mm以内。 展开更多

关键词 非球型手腕 工业机器人 指数积公式 逆运动学 非线性封闭方程

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新型电磁球型手腕解耦驱动机理

9

作者 张永顺 刘高仁 +2 位作者 刘志军 刘振虎 董海 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期1-10,共10页

为了摆脱复杂机械类传动手腕的弊端,突破现有球型电磁类关节电磁解耦和磁矩奇异性难题,满足非结构环境对电磁柔性手腕变刚度控制性能的特殊需求,依据旋转磁场内磁体转子的旋转定轴效应,提出一种电磁驱动两自由度变刚度球型机器人手腕解... 为了摆脱复杂机械类传动手腕的弊端,突破现有球型电磁类关节电磁解耦和磁矩奇异性难题,满足非结构环境对电磁柔性手腕变刚度控制性能的特殊需求,依据旋转磁场内磁体转子的旋转定轴效应,提出一种电磁驱动两自由度变刚度球型机器人手腕解耦驱动机理。在机构方面,通过内置磁体转子的万向随动机构实现手腕输出轴线侧摆与俯仰运动正交解耦,在电磁驱动方面,通过空间万向旋转磁场方位解耦实现旋转定轴磁矩在侧摆与俯仰方向的正交解耦,进而实现球型手腕侧摆、俯仰磁矩与运动双重解耦下的二自由度主动驱动。该球型电磁关节能实现磁场精确建模和耦合磁矩正交解耦,可望显著提高手腕的输出磁矩和输出刚度控制精度,为实现非结构复杂环境的万向电磁线性变刚度柔顺控制奠定了基础。 展开更多

关键词 球型手腕 旋转定轴效应 电磁驱动 万向变刚度 磁矩解耦

原文传递

非球型手腕6R机器人实时高精度逆运动学算法 被引量：7

10

作者 付中涛 杨文玉 +1 位作者 杨震 田猛 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期29-33,共5页

针对非球型手腕结构的6R机器人逆运动学不存在封闭解,以及现有算法存在实时性差、精度低、稳定性差等问题,提出了一种基于符号运算和矩阵变换的实时高精度逆运动学算法.该算法首先利用代数变换得到逆运动学方程的系数矩阵,然后通过矩阵... 针对非球型手腕结构的6R机器人逆运动学不存在封闭解,以及现有算法存在实时性差、精度低、稳定性差等问题,提出了一种基于符号运算和矩阵变换的实时高精度逆运动学算法.该算法首先利用代数变换得到逆运动学方程的系数矩阵,然后通过矩阵拆分和符号运算消去系数矩阵中的未知变量,采用矩阵特征值的分解和特征向量的选取,得到了逆运动学的至多16组解.最后以自主研发的非球型手腕的6R喷涂机器人为实例,求解结果表明:该算法的平均求解时间约为1.87ms,计算位姿误差在10-10范围内,满足实时高精度及稳定性的要求. 展开更多

关键词 逆运动学 非球型手腕 6R机器人 算法 符号运算 实时高精度

原文传递

斜交非球型3R手腕的诱导运动分析与仿真 被引量：2

11

作者 王战中 张大卫 +2 位作者 刘泽富 韩鸿志 陈翠芝 《机械设计》 CSCD 北大核心 2009年第6期25-29,共5页

对6R串联型喷涂机器人斜交非球型手腕的诱导运动进行了详细的理论分析,找出了诱导运动对手腕运动学和动力学性能的影响规律,重点探讨了诱导运动对驱动电机造成的负载叠加现象,并用ADAMS软件进行了动力学仿真,最后选定手腕的3个驱动电机... 对6R串联型喷涂机器人斜交非球型手腕的诱导运动进行了详细的理论分析,找出了诱导运动对手腕运动学和动力学性能的影响规律,重点探讨了诱导运动对驱动电机造成的负载叠加现象,并用ADAMS软件进行了动力学仿真,最后选定手腕的3个驱动电机。该方法对具有诱导运动的机械结构动力系统设计具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 斜交非球型手腕 诱导运动 动力学仿真 喷涂

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斜交非球型3R手腕全参数误差辨识与仿真

12

作者 王战中 刘超颖 +4 位作者 韩彦军 程林章 范晓珂 高文中 王军 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第8期42-46,共5页

基于D-H(Denavit-Hartenberg)参数运动学模型,根据斜交非球型3R手腕的结构特征和工作原理,建立了该手腕的全参数误差辨识模型,并进行了计算机仿真。仿真结果表明:全参数误差辨识模型的辨识精度可达到3.780 42×10-4mm,完全能够满足... 基于D-H(Denavit-Hartenberg)参数运动学模型,根据斜交非球型3R手腕的结构特征和工作原理,建立了该手腕的全参数误差辨识模型,并进行了计算机仿真。仿真结果表明:全参数误差辨识模型的辨识精度可达到3.780 42×10-4mm,完全能够满足喷涂机器人的工作精度要求,证明全参数误差辨识模型的正确性。 展开更多

关键词 全参数误差辨识 斜交非球型手腕 仿真 喷涂

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斜交非球型3R手腕全参数误差建模与标定实验研究

13

作者 王战中 刘超颖 +5 位作者 韩彦军 郭文武 程林章 范晓珂 高文中 王军 《机床与液压》 北大核心 2010年第19期40-45,共6页

根据连续3R斜交非球型手腕的结构特征和工作原理,以D-H参数模型为理论依据,建立该手腕的运动学模型和全参数误差辨识模型,并用美国FARO公司生产的Xi型三维激光跟踪仪对手腕几何参数进行标定试验。经标定补偿后,连续3R斜交非球型手腕单... 根据连续3R斜交非球型手腕的结构特征和工作原理,以D-H参数模型为理论依据,建立该手腕的运动学模型和全参数误差辨识模型,并用美国FARO公司生产的Xi型三维激光跟踪仪对手腕几何参数进行标定试验。经标定补偿后,连续3R斜交非球型手腕单轴方向定位精度可达到0.09mm,空间位置定位精度可达到0.104mm,完全可以满足喷涂机器人的工作精度要求。 展开更多

关键词 全参数误差建模 斜交非球型手腕 标定 喷涂

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非球型手腕6R机器人实时逆运动学算法 被引量：2

14

作者 李宁森 周波 +1 位作者 张盼盼 孟正大 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期461-467,共7页

针对非球型手腕6R机器人,设计并实现了满足工业实时性和高精度要求的逆运动学算法.采用基于Liu方法的析配消元过程和雅可比伪逆法相结合的逆解方法,析配消元过程中引入矩阵条件数来确保选出更"好"的矩阵作进一步计算,对于矩... 针对非球型手腕6R机器人,设计并实现了满足工业实时性和高精度要求的逆运动学算法.采用基于Liu方法的析配消元过程和雅可比伪逆法相结合的逆解方法,析配消元过程中引入矩阵条件数来确保选出更"好"的矩阵作进一步计算,对于矩阵条件数过大或矩阵无实数域特征值的情况,切换到雅可比伪逆法,使得原Liu方法不可解的位置(即关键矩阵均不满秩的情况)可以求解.对任一型号的6R机器人只需要一次符号计算得到各关键矩阵,然后将一元16次方程的求解转化为矩阵特征值的求解,减少了累积误差,提高了运算精度.实验结果表明:提出的算法平均计算时间为0.37ms,描述机器人末端位姿误差的综合指标达到1×10-10以内. 展开更多

关键词 逆运动学 6R机器人 非球型手腕 析配消元法 雅可比伪逆法

原文传递

一种6R非球型手腕机器人逆运动学算法研究 被引量：1

15

作者 罗任峰 王旭浩 +2 位作者 张大卫 张培伦 赵臣 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期68-76,共9页

6R非球型手腕喷涂机器人得到了越来越广泛的应用,然而这种机器人的结构不满足Pieper准则,导致该机器人的逆运动学求解困难。对此,提出了一种近似解析法和数值迭代法相结合的6R非球型手腕机器人逆运动学组合算法。首先,根据6R非球型手腕... 6R非球型手腕喷涂机器人得到了越来越广泛的应用,然而这种机器人的结构不满足Pieper准则,导致该机器人的逆运动学求解困难。对此,提出了一种近似解析法和数值迭代法相结合的6R非球型手腕机器人逆运动学组合算法。首先,根据6R非球型手腕机器人的结构特点近似转化为6R球型手腕机器人,并以等效球型手腕机器人的逆运动学解析解作为近似解,采用基于运动学雅可比矩阵的数值迭代法求解6R非球型手腕机器人的逆运动学精确解。其次,针对等效变换引起机器人有效工作空间减小,从而导致算法失败的问题进行了分析,提出了基于目标位姿偏置的方法提高逆运动学算法的鲁棒性。最后,通过数值仿真验证了所提出的6R非球型手腕机器人逆运动学算法的可靠性和时实性。 展开更多

关键词 6R机器人 非球型手腕 喷涂机器人 逆运动学

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新型直通式手腕运动学仿真及绝缘支架设计与分析

16

作者 韩景茹 赵臣 +1 位作者 王旭浩 李秋生 《机床与液压》 北大核心 2018年第23期43-46,共4页

针对新型直通式手腕,用D-H方法得到了正逆运动学方程;结合MATLAB和ADAMS仿真,验证运动方程的正确性。在手腕和旋杯之间用绝缘支架联接,使得机器人在侧喷和顶喷时具有一定方向性,从而减小手腕弯转角度,降低手腕内部管路的磨损。通过分析... 针对新型直通式手腕,用D-H方法得到了正逆运动学方程;结合MATLAB和ADAMS仿真,验证运动方程的正确性。在手腕和旋杯之间用绝缘支架联接,使得机器人在侧喷和顶喷时具有一定方向性,从而减小手腕弯转角度,降低手腕内部管路的磨损。通过分析绝缘支架倾角与俯仰角度的关系得出:当支架倾角为60°时,手腕的俯仰角最大达到200°,能够实现机器人的背向喷涂。 展开更多

关键词 直通式非球型手腕 逆运动学 绝缘支架

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三轴正交组合线圈结构参数优化设计

17

作者 赵子豪 张永顺 +1 位作者 郭小熙 董海 《机械与电子》 2023年第11期3-9,共7页

为克服现有电磁驱动球型关节各自由度间电磁耦合和力学耦合关系复杂及建模困难等难题,提出一种新型电磁变刚度球型手腕,通过万向节输出端所构成随动机构内置的径向磁化永磁体,在三轴正交组合线圈生成的空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直... 为克服现有电磁驱动球型关节各自由度间电磁耦合和力学耦合关系复杂及建模困难等难题,提出一种新型电磁变刚度球型手腕,通过万向节输出端所构成随动机构内置的径向磁化永磁体,在三轴正交组合线圈生成的空间万向旋转磁场同轴随动磁矩直接驱动下可实现侧摆、俯仰二自由度转动。针对电磁变刚度球型手腕对高集成度和高能量输出密度的实际需求,采用2组鞍形线圈和1组亥姆霍兹线圈的正交组合线圈驱动方案,建立线圈内部的磁场模型和球型手腕输出力矩模型,通过遗传算法对三轴正交组合线圈进行结构设计和参数优化。仿真结果表明,对比三轴亥姆霍兹线圈,优化后三轴正交组合线圈磁场均匀度更高,具有更高能量输出密度,结构紧凑,更满足球型手腕的需求。 展开更多

关键词 三轴正交组合线圈 磁场建模 优化设计 球型手腕 磁场均匀性

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5 自由度机器人操作器运动学逆问题的解析解

18

作者 程远雄 傅祥志 廖道训 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第S3期209-214,共6页

为求解5自由度机器人操作器的运动学逆问题,本文提出了一个完整的简化求解方程组,并利用此方程组求得具有解析解的5自由度操作器的8类结构形式及具有球型手腕的6自由度操作器的运动学逆问题的解析解.

关键词 机器人操作器 运动学逆问题 解析解 5自由度 球型手腕

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