研究机器人的正向、逆向运动学是深入机器人运动姿态控制的基础,以UR5型协作机器人为研究对象,根据DH参数对其进行运动学建模,并利用MATLAB编程比对实际位姿坐标进行仿真实验验证。利用TCP/IP协议,将机器人作为客户机进行远程控制。通过视觉图像软件对抓取物进行处理提取,对比参照物后获得控制夹爪开合的比例,从而达到自适应抓取的目的。实验表明,该策略简单可行,具有较强的工业应用性。在保障操作者工作安全之外,提高了机器人的自主性和生产稳定性,对于不同的抓取物,能够做出智能的反应。

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。

针对轨道摄影机器人建立了运动学模型,结合轮轨简化模型,通过动力学分析以及车轮偏转角的计算,得到轨道摄影机器人的瞬时转弯半径R的动态方程。设计了位置检测装置以获得计算瞬时转弯半径R所需参数,从而实时获取轨道摄影机器人的瞬时转弯半径R,为轨道摄影机器人的轨迹规划提供理论基础以及为检测弯轨曲率提供依据。

通过研究犬类骨骼结构,确定了机器人关节数和腿部机构简图,提出一种四足机器人腿部机构运动学分析和实现的方法。对机器人进行运动学建模,借助模型进行了机器人正逆解计算以及求出腿部机构关节转角与电机转圈数之间的关系。借助ADAMS动力学仿真软件,验证单腿机构的运动起立过程和关键参数变化规律,逆向运动学仿真得到了关节扭矩等关键数据,设计了以滚珠丝杆为传动机构的腿部结构。实践表明,该机构的设计方法有利于仿生机器人的研究与发展。

分析了中压压气机叶片原位打磨工作自由度需求,设计了一款钢绳驱动、离散弹性脊骨支撑的原位打磨机构。采用几何分析方法,建立了驱动钢绳长度与脊骨弯曲角之间的正、逆运动学模型;根据D-H约定下的坐标变换,建立了弯曲角与末端打磨点空间位形之间的正、逆运动学模型。基于蒙特卡洛方法,对末端打磨点可达工作空间进行了仿真分析,并通过比较规划轨迹点与实际轨迹点之间的位置偏差,对运动学模型进行了验证。仿真结果表明所设计机构的空间可达性满足中压压气机叶片原位打磨需求,其运动学模型准确,能够保证较高的末端定位精度。

连续体机器人运动规划复杂且控制精度低是制约其深入研究和快速应用的重要难题。基于几何分析法对连续体机器人进行运动学建模研究,构建关节空间与末端笛卡尔空间的映射模型,在此基础上对其工作空间进行分析。为满足柔性检测机器人在狭小空间的快速介入和准确探测需求,提出一种基于导航路径约束的机器人运动规划方法,以连续体机器人各弯曲单元前后端点与理想轨迹间的最小距离作为目标函数,通过逆向递推的方法逐节求出各弯曲单元关节参数

为解决由于内置传感器较单一导致的机器人抓取动作不灵活、作业精度低等问题,提出一种基于多传感器的机器人夹取系统。首先采用扩展卡尔曼滤波算法融合机器人内置传感器所测量的位置、速度和角度等信息,实现机器人自身位姿检测。在此前提下,利用外置传感器完成对目标物的自动识别与定位。为增强信息的可靠性和系统的分辨能力,并根据输出信号对机器人夹取动作进行运动学建模,设定夹取系统的硬件、软件环境及传输电路后完成系统设计全过程

为了解决手部丧失运动能力患者的康复训练以及日常生活不便的问题,设计了欠驱动康复外骨骼手。研究了人手的生理结构,由关节间存在的耦合运动,设计了多连杆以及齿轮传动系统,实现欠驱动康复训练。利用解析法建立了单个手指的运动学模型,通过单个手指的运动学模型建立4指的拟合抓握模型,并进行了模拟仿真。建立样机并进行样机实验及运动学仿真,通过结果的对比分析,外骨骼手运动实现了预期的运动且运动合理、误差小。