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。

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。

机械臂轨迹偏离控制能够使其准确达到指定位置并完成抓取任务,但在实际控制中,环境扰动因素会影响控制效果。为此,应用RBF法设计了一种新的机械臂轨迹偏离控制数学模型。建立基于机械臂的运动坐标系,求解机械臂运动学逆解,得到机械臂关节角状态。采用多机联合系统测量各个关节角的运行偏差,将偏离量代入到RBF结构中,在训练RBF网络的基础上,考虑非线性摩擦、外界扰动以及动力学模型参数等不确定性,计算补偿控制率。引入自适应调节因子控制机械臂轨迹偏离量。实验结果表明该模型对不同关节点所处位置的辨识误差较小;不论是否存在扰动,该模型对机械臂位置跟踪控制的效果均较好,机械臂轨迹与期望轨迹重合度较高,说明其能够有效控制机械臂的轨迹偏离情况。

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。

提出一种对做PTP运动的6-R机械臂求出其所有关节空间逆解，并优选出相对于起始点行程最短的一组逆解的算法。首先通过D-H方法建立PUMA560的数学模型，然后采用解析法求关节逆解；其次通过计算起点与终点逆解向量之差的P范数来表示关节行程大小，取关节行程最小的一组解作为终点的最短行程逆解；最后采用MATLAB Robotics工具箱做PUMA560关节逆解仿真计算，验证所求行程最短逆解的正确性。结果表明：该算法所求的逆解结果正确，与数值迭代算法求解结果相比，计算结果更优，适合作为最少转角的机械臂逆解优选算法。

为解决五自由度机械手的正反解问题,基于D- H针对5 R机械手进行坐标建模并确定其连杆参数,根据齐次矩阵的坐标变换得到正运动学方程,利用代数法求出逆解方程.求五自由度机械手的逆解时,逆解的多解问题是正反解研究中的重难点对象之一.为进一步解决逆解的求解问题,得到的逆解方程后,在simmechanics导入建好的机械手模型进行正反解的仿真和验证,针对五轴机械手的逆解存在多解的情况,在此基础上进行逆解的合理分析和研究,最后利用matlab对逆解程序进行验证和仿真.最终通过对实际工况的分析,对关节角度运动范围的限制,将多解分为可选择的8种情况.对于实践中机械手逆解的多解问题,提供了有利的方案.