针对下肢外骨骼预定轨迹的控制问题,在构建了二自由度机械腿的运动学和动力学模型的基础上,提出了一种非对称液压缸负载力、伸缩量与外骨骼转动扭矩、运动角度的转化关系,采用反步法控制下肢外骨骼系统的运动轨迹。首先,采用D-H法建立了二自由度下肢外骨骼系统的运动学模型,研究了外骨骼末端执行器关节速度的变化关系,并利用拉格朗日动力学方程推导了外骨骼动力学的数学模型;然后,使用了液压缸负载力控制为机械腿运动提供了相应的扭矩,进而控制了下肢外骨骼的运动姿态;其次,针对下肢外骨骼运动时的高精度要求,利用反步法控制理论,建立了阀控非对称缸系统,结合下肢外骨骼动力学系统整体的状态空间方程,利用下肢外骨骼液压伺服系统控制了下肢外骨骼进行预定轨迹运动;最后,对AMESim软件与Visual Studio软件进行了联合仿真,对比分析了PID...

以轨道摇臂摄影机器人作为研究对象,对机器人底盘在轨道上行走的实际轨迹进行分析。将底盘假设为一个特殊关节来建模,结合上层结构的关节参数,运用D-H法得到机器人整体的运动学正解。最后简化运动学逆问题,假设底盘固定不动,得到机器人上层结构的运动学逆解,为轨道摇臂摄影机器人的控制提供了依据。

针对以前设计的风洞捕获六自由度机构不能满足现在行程的要求,提出了一种新型串并混联六自由度机构;同时对于D-H法不能针对所有机构建立运动学方程,应用基本坐标变换和D-H法联合对该整体机构建立了运动学的正解方程,并对机构在不同姿态工况下进行有限元分析;采用蒙特卡洛法分析其工作空间,并用SimMechanics中的仿真法进行对比,验证了运动模型与工作空间的正确性,结果表明在满足结构强度和刚度的条件下,使得X向和Y向行程提高4倍,Z向行程提高了4.8倍。

为替代工人进行水泥灌料时的插袋作业,并解决出现的袋体破损或遗漏、生产效率低下、作业环境恶劣等问题,设计开发了一种水泥灌料自动插袋机械手。在介绍插袋机械手工作原理和结构功能的基础上,使用D-H法建立其机械结构的运动学方程,推导了机械手的运动曲线,分析了其与水泥包装机料口运动轨迹的组合关系;通过Matlab软件中的Robotics Toolbox工具包对机械手的运动学模型进行仿真与分析,验证了理论分析结果的正确性;最后,通过试验设计(Design Of Experiment,DOE)验证实验表明,水泥灌料自动插袋机械手能够精准实现袋体的抓取及插袋作业。验证了其本体结构的合理性,解决了现有插袋设备的局限性和低精度等问题。

针对人工收集油茶花粉存在劳动强度大、效率低等问题,基于油茶花的生长特性,设计了一种油茶花粉采摘机器人。以油茶花粉采摘机械臂为研究对象,采用D-H方法对其进行建模和正、逆运动学分析;在Matlab软件环境下,采用蒙特卡罗方法求解末端手爪的工作空间,得到机械臂末端工作空间的点云图像。仿真数据表明,所设计的机械臂能够很好地满足油茶花粉采摘要求。由于传统机器人轨迹规划存在效率低、运行不稳定等问题,提出了一种改进粒子群(IPSO)算法对油茶花粉采摘机械臂的轨迹进行优化。该方法以时间为适应度函数,有效地将5-5-5多项式插值函数与IPSO算法相结合。通过对比传统遗传算法(SGA)与传统粒子群算法(SPSO),表明IPSO算法能更好地适用于油茶花粉采摘机械臂的时间最优轨迹规划。

提出了一种二自由度空间8R并联机构用于人体髋关节康复。建立空间8R并联机构模型,运用螺旋理论对机构的初始位形及一般位形进行分析;采用D-H法建立空间8R并联机构的几何模型和运动学方程,得出了机构的运动学方程;运用Adams软件和理论计算共同验证了空间8R并联机构运动学方程的正确性,得出了机构在不同运动下,一个周期内的角位移变化规律。此空间8R并联机构性能稳定,能够进行平稳运动,可以有效提高髋关节康复效果。

为解决水下机器人进行水下目标物识别时,存在的计算速度慢、抗噪声能力差等问题,提出一种基于SIFT和FLANN的图像识别算法,并在自主研发的机械臂平台上进行验证。使用改进算法提高目标识别的准确率;基于D-H法建立机械臂模型进行运动学分析,实现系统优化控制。利用机械臂进行多组抓取实验。结果表明:所提方法不仅可以准确地识别海参,同时可以自动调节识别框的位置,提高机械臂抓取的成功率,验证了该算法的有效性。

为了使关节型码垛机器人运动更加精确、流畅、连续、平稳的码放货物,提出了基于双平行四边形机构码垛机器人的轨迹规划及运动学分析方法。根据D-H法建立运动学模型,并对其进行反解。采用“5-3-5”轨迹规划法,将各关节运动轨迹分为三段,使用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补。利用MATLAB进行运动学仿真分析,并生成关节角、角速度、角加速度变化曲线。利用拉格朗日方程推导各关节驱动力矩,保证各关节按照期望的角速度和角加速度运动。为实现关节型码垛机器人轨迹规划提出一种新的方法。

针对六自由度UR机器人技术要点进行了分析，对运动控制算法和视觉抓取算法进行了深入研究。首先，分析了UR机器人的机械结构；然后，通过数值迭代法对UR机器人的逆运动学进行了求解，严格控制了算法的精度和速度，验证了算法的正确性和快速性。最后提出了一种基于图像边缘轮廓特征的手段来实现视觉补偿，凭借对多目标的分块处理实现对于工件三维空间信息的定位，引导UR机器人的协作作业，确保了UR机器人工作过程的精准性和迅速性。

并联机构正向运动学求解复杂、存在多解,是研究的热点和难点。提出用D-H法和图形可视化相结合的方法对3-PRS并联机构进行正向运动学求解的方法。首先,对机构中的球铰做等效转换,运用D-H法对支链进行运动学分析,推导出3-PRS并联机构的正向运动学方程;然后,采用迭代法得到16组正向运动学方程的解,通过可视化编程,直观地得到3-PRS并联机构的位形,即得到并联机构的运动学正解。结果表明,所得到的一组运动学正解与实际结构的位形相符。该方法有效、正确,并适用于求解其他类型的并联机构正向运动学。