一、MOVEMASTER机器人运动学解析（论文文献综述）
任文强[1]（2021）在《移动机械臂及其上下料应用研究》文中认为随着科学技术的进步和智能制造的推进,完全使用人工进行生产已经满足不了制造业的发展要求。人工生产成本高,同时招工也难;对于一些特种零器件的生产使用人工不能满足高精尖要求;对于危险工作的操作,使用人工存在安全隐患;对于部分劳累工作,长时间的生产也会消耗大量的人力,无形中提高成本。所以,机器人换人进行生产成为大势所趋,符合智能制造的要求。应企业转型升级和推进智能制造需要,本课题结合校企合作项目,利用移动机械臂为企业电器盒生产提供一套自动上下料生产方案,并在此背景下展开关于移动机械臂及其在自动上下料应用中的相关研究,其具体研究内容如下:首先,进行运动学分析与建模。分别展开关于机械臂和移动底盘的正逆运动学建模,为后续控制做准备;在模型的基础上进行工作空间分析,首先采用蒙特卡罗法独立分析机械臂的工作空间,然后进行整体移动机械臂的静态工作空间分析;为了判定移动机械臂是否会在机械臂工作的情况下发生倾覆,利用ZMP和FA方法进行判定。其次,分析移动机械臂的误差情况并提出补偿方法。首先是对于移动机械臂的传感器的误差来源进行分析,对于误差影响较大的传感器进行降噪和补偿处理;其次分析机械臂的工作误差情况,其误差主要是来源于DH参数的累积误差导致的最终末端执行器的位姿偏差;然后分析移动机械臂整体的误差情况,最后利用BP神经网络技术对移动机械臂的整体进行误差补偿处理,将所有误差视为内部误差进行综合修正。然后,对于移动机械臂应用于自动上下料的工作规划算法进行研究。首先对于移动平台的工作进行规划,为了使得移动平台能够自适应调整轨迹,采用基于RBF的PID算法进行轨迹修正,同时采用基于五次多项式的速度规划算法降低移动机械臂的惯性对于移动精度的影响,然后利用多传感器融合技术采集移动平台的里程信息进行反馈修正;对于机械臂的上下料工作规划,使用A*算法进行空间路径规划,然后利用B样条技术进行轨迹平滑处理,对于机械臂的姿态规划则利用四元数进行插补的方法,最后通过仿真验证该规划的合理性和可行性。最后,进行样机设计和搭建以及工程应用实验。由于本研究课题的背景涉及工程实际应用,所以第五章节主要是介绍相关的设计和应用验证。首先是介绍移动机械臂的相关主要硬件部分,着重介绍移动底盘的相关硬件;然后介绍本研究课题设计的软件系统,集成了机械臂的控制系统和移动平台的控制系统,而该软件的人机交互部分主要是为了满足工厂实际应用;最后进行实验,着重模拟验证具体应用情况。综合研究,本课题从多个角度出发提高了移动机械臂的工作精度,所设计的控制系统能够平稳运行,设计的样机能够在模拟环境下完成针对于电器盒自动上下料应用的相关工作。
于鲁川[2]（2021）在《汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究》文中研究指明“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项的提出、实施与推广,促进汽车外覆盖件冲压生产线跨越式发展,符合汽车行业高速化、柔性化、自动化、智能化发展方向,满足汽车行业日益增长发展需求。虽然国内厂商已研制类型多样的大型机械压力机冲压生产线、大型伺服压力机冲压生产线、大型多工位冲压生产线,并将整个生产线广泛销往一汽、上汽、长城、比亚迪、通用、雪铁龙、福特等国内外知名汽车企业,但该领域仍然存在基础共性技术研究深度不够、理论成果验证不充分等问题,严重制约汽车外覆盖件冲压生产线进一步发展。汽车外覆盖件冲压生产线是通过若干个送料系统和冲压工位,以金属板材为加工对象,将其制成类型多样、结构复杂的车身金属薄板。由于技术壁垒、数据保密等原因,该方面公开报道研究尚少。然而,相关研究数据表明,送料系统类型和轨迹对汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定地运行影响很大,汽车外覆盖件冲压生产线仿真技术在以不消耗任何实际生产资源情况下,对实际生产过程进行动态模拟,可以快速地验证单个或多个运动设备之间轨迹规划结果的合理性、有效性,缩短研发周期。因此,本文将从理论分析、仿真优化与实验验证三个方面对汽车外覆盖件冲压生产线送料系统机构及其轨迹进行系统的研究。从图论角度出发,研究平面连杆运动链同构判别及其自动绘制机理。分析常见同构判别、自动绘制方法特点,提出一种适合于平面连杆运动链简单、可靠的同构判别及自动绘制方法。以连杆和运动副交替连接分布为基础,结合连杆-连杆邻接矩阵和环路理论,建立平面连杆运动链和伪环路矩阵之间的联系,明确平面连杆运动链同构判别标准;基于平面连杆运动链中连杆和运动副分布特点及其连接关系,总结平面连杆分类绘制原则,结合同心圆和叉积运算,提出平面连杆运动链自动绘制路线。理论分析结果表明,基于伪环路矩阵的同构判别方法可有效地判别不同平面连杆运动链的同构性,连杆分类最优布局法可有效地绘制平面连杆运动链。基于平面连杆运动链中连杆和运动副关系,建立给定连杆数量和给定连杆自由度与连杆类别的联系。以连杆-连杆邻接矩阵为基础,提出连杆-路径邻接矩阵,直观地反映平面连杆运动链中连杆分布和环路组成。分析应用于平面连杆运动链中常见的机构类型综合方法,依次通过确定连杆类别集、建立元素数据库、确定元素位置、从元素数据库挑取元素、刚性链判别、同构判别和自动绘制的技术路线,提出基于连杆-路径邻接矩阵的纯转动副平面连杆运动链机构类型综合方法。分析汽车外覆盖件冲压生产线送料系统工作环境和任务需求,以纯转动副平面连杆运动链机构类型综合结果为基础,将平面连杆运动链中若干个转动副替换为移动副,对送料系统进行机构创新,完善任务驱动型机构创新型设计方法。理论研究结果表明,本文提出的平面连杆运动链机构类型综合方法可生成完备的平面连杆运动链构型,任务驱动型机构创新型设计方法可有效地设计送料系统新构型,为保证汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定地运行奠定了基础。研究常见机器人运动学模型建立方法,结合Denavit-Hartenberg方法,推导适合于平面送料机械手运动学模型快速建立的公式。分析典型机器人逆运动学方法求解原理和送料系统工作特点,结合粒子群优化算法和拉格朗日动力学理论,提出基于多层粒子群优化算法和关节分类策略的逆运动学求解方法。分析影响汽车外覆盖件送料机械手抖动和生产节拍瓶颈因素,从轨迹规划角度出发,通过五次B样条曲线对冗余送料机械手在关节空间和笛卡尔空间轨迹进行拟合,采用加权法,降低冗余送料机械手在关节空间轨迹以及末端执行器在笛卡尔空间轨迹的加速度时间变化率,合理协调关节空间各个主动关节对应伺服电机的扭矩,保证送料机械手高速、低抖动地运行。实验结果表明,基于五次B样条曲线控制顶点引导的轨迹规划方法使送料机械手具有良好的避障性能,降低关节空间或者笛卡尔空间轨迹的加速度时间变化率可以降低送料机械手抖动,限制送料机械手的主动关节扭矩可以提高其生产节拍,进而证明本文提出的轨迹规划方法能有效地改善送料机械手工作性能。分析汽车外覆盖件冲压生产线工作流程,建立其典型设备的SolidWorks三维模型和MATLAB二维模型之间联系,提出基于MATLAB产品模型快速二维建模技术,搭建准确的汽车外覆盖件冲压生产线仿真系统模型。研究制约汽车外覆盖件冲压生产线高速稳定运行瓶颈因素,通过调整不同运动设备之间运行周期、启动顺序,提出基于“相位延迟-周期调整”多机协调的分解规划方法,保证汽车外覆盖件冲压生产线各个运动设备连续运行。将汽车外覆盖件冲压生产线典型设备SolidWorks三维模型和多机协调分解规划结果依次导入ADAMS软件并进行验证。结果表明,任意的时刻下不同仿真软件特征模型位姿保持一致,汽车外覆盖件冲压生产线的生产节拍得到了提高,验证了本文提出的基于“相位延迟-周期调整”多机协调分解规划方法的有效性。
吉阳珍[3]（2021）在《6R工业机器人运动学及动力学关键问题研究》文中研究表明工业机器人作为先进制造业的关键支撑装备,其是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的重要保障。当前国产工业机器人高精度力-位控制系统的发展被运动和力等核心控制技术的缺失所掣肘,对相关问题的研究、方法创新、控制算法实现等迫在眉睫。为此,本文以应用广泛的6R工业机器人（以ABB IRB 4600型机器人为例）为研究对象,对其在运动学与动力学领域存在的关键重难点问题进行了探讨,并结合智能优化算法,探索了新的解决方法。论文的主要研究内容包括:（1）根据标准D–H参数法建立了6R工业机器人的运动学模型,分析了机器人的正运动学方程的建立过程,采用改进后的Monte·Carlor方法模拟了机器人的工作空间,验证了该方法的求解有效性;借助专业数学软件Maple推导了IRB 4600机器人逆运动学的解析求解公式,形成了通用的计算流程;将逆运动学求解问题转化为非线性方程组的求解问题,并以最小化位姿误差为目标结合运动平稳性原则构造了优化目标函数,以线性加权和法设计了算法求解的适应度函数。（2）使用Newton-Euler法在标准D-H坐标系下,梳理了机器人各关节力和力矩的递推关系,从而建立起机器人的动力学模型并实现编程验证;分析了机器人动力学参数的辨识问题,分别得到无摩擦力和考虑摩擦力因素时机器人需要辨识的动力学参数集合;介绍了参数辨识的常用方法,将辨识问题转化为非线性系统的优化问题,以最小化力矩误差为目标构造了算法求解的优化目标函数,并相应设计了适应度函数。（3）针对逆运动学求解存在的多解、精度低及通用性差等问题,提出了一种适用于各类6R工业机器人求逆解的组合优化算法。通过使用混沌映射初始化种群、收敛因子非线性更新、自适应惯性权重及引入模拟退火等4种策略得到了一种改进的鲸鱼优化算法（MSWOA）用于逆运动学问题求解;组合算法将MSWOA算法求解的结果作为初始值,再利用Newton–Raphson数值法快速迭代出满足精度要求的运动学逆解。（4）在MATLAB环境下开展多组机器人运动学及动力学关键问题求解的仿真试验,逆运动学求解试验结果表明:改进后的鲸鱼算法求逆性能得到了较大提升;相比于直接利用鲸鱼算法进行求逆,组合优化算法具有求解速度快、稳定性好、精度高的特点,同时可以解决对奇异点和一般6R机器人的求逆问题,证明了该算法求逆的可行性与有效性。使用PSO算法和WOA算法进行动力学参数辨识试验,分别通过一次性整体辨识与分步多次辨识,经模型验证,结果表明:PSO算法具有更好的求解性能,分步辨识可以得到更准确的动力学参数值,证明了使用优化算法解决参数辨识问题的有效性。
陈宵燕[4]（2020）在《工业机器人多模式标定及刚柔耦合误差补偿方法研究》文中研究表明工业机器人以其操作速度快、效率高、模块化结构设计、控制系统灵活、重复性高等优点,在自动化生产、智能化制造中扮演着越来越重要的角色,尤其在高精度、高强度、高风险等工程中正发挥着不可替代的作用。随着工业机器人应用领域的不断拓展,对机器人的作业精度、工作性能提出了越来越高的要求。影响机器人作业精度的因素较多,不仅来源于机器人零部件加工装配和运动控制算法,还包括了机器人使用过程中产生的碰撞、磨损、弹性或非弹性变形。对机器人进行标定和误差补偿,是提高机器人作业精度的有效手段。本文从高精度作业离线编程的应用需求出发,通过仿真与实验相结合,研究机器人多模式标定技术与多源误差建模方法,探讨轨迹误差和非线性误差的预测补偿方法,从而完善机器人精度提高方法,实现最大程度地优化离线编程作业。（1）研究含几何参数误差的机器人逆运动学求解问题,分别提出了完整解析解优化选取算法和基于改进雅可比迭代的关节微小增量方法,从而为机器人实时控制提供了一种高效的计算方法。基于微分运动原理和偏微分方程理论分析机器人在几何参数误差影响下产生的位置误差与姿态误差,利用单因素实验探讨机器人定位误差对外负载变化和温度变化的敏感度,采用线性扭簧理论构建柔度误差模型,从而建立了机器人刚柔耦合位姿误差模型。通过Matlab仿真实验验证了39参误差模型对机器人几何参数误差和线性变形误差的建模精度达到了99.9%,同时设计4组对比实验分析了机器人几何误差和柔性误差之间的耦合影响,证明非运动学标定技术对运动学参数正确辨识的重要性。（2）探讨了测量系统中存在的干涉问题,将干涉检测解耦成系统结构干涉检测和光路角度限制检测,并利用胶囊体和四点法分别简化机器人和测量工具的物理结构,分别提出了基于最小距离法的碰撞检测算法和基于光反射原理的夹角限制检测算法。分析测量位姿的辨识性能,结合可观性指标O1和辨识精度指标δη,以轨迹路径奇点为约束除去劣质粒子,提出了基于IAPSO算法的测量位姿智能选取策略,旨在为测量过程智能地提供一组具有最佳位姿数的最优测量配置。基于Matlab仿真技术模拟实验环境,在不同大小的测量扰动下对机器人刚柔耦合误差模型进行辨识,实验结果表明智能选取方案不但能提高机器人测量过程的自动化程度,同时降低人为误差及环境噪声影响,在参数辨识上具有更高的稳定性和准确性。（3）基于参数校准对象和精度提高对象提出多模式标定方法,针对标定结果不稳定的问题,采用基于泛化性能评估值的K折交叉验证方法来获得最佳标定模型,从而方便用户灵活地选择期望的标定模式并实现稳定可靠的参数校准。分析机器人控制器中的输入关节值变化带来的额外误差及雅克比矩阵奇异问题,分别利用ADLS法和GN法获取关节补偿量,并以最小化残余误差为优化目标,提出了笛卡尔空间位姿/位置误差摄动补偿方法。研究连续运动轨迹存在沿运动方向连续变化的轨迹误差,利用带时间戳的位置点将轨迹离散化,分析轨迹修正中的多目标优化问题,提出一种基于Pareto最优原理与加权和算法的轨迹分段补偿方法,实现对子轨迹的长度、相邻切线之间的夹角和预测误差补偿率三个指数的综合优化。（4）通过蒙特卡洛和控制变量等实验分析方法探讨机器人位置误差与空间位置之间的相关性,证明了机器人末端姿态一致是机器人空间插值补偿有效的必要条件,分析姿态变化对定点位置误差的影响规律,提出了基于正弦函数相位角偏移误差模型和矢量夹角加权平均算法的定点补偿方法,然后采用相同圆心角间隔的射线划分网格,提出了基于均匀数据场的空间IDSW插值补偿法。研究标定后或机器人自身存在的非线性误差,分析外负载变化引起的柔度误差及扭矩大范围变化产生的关节非线性变形,建立了基于线性分段法的柔度误差模型。探讨减少DNN模型维度的方法,采用GA优化的DNN网络结构和训练参数,建立通用姿态测量配置表,并利用分段柔度误差模型降低DNN模型的空间与时间复杂度,提出基于GA-DNN的非线性预测补偿方法及机器人全局非线性误差智能预测补偿方法,以满足机器人在额定负载及工作空间范围内都具备稳定可靠的高定位精度需求。（5）基于Matlab开发平台,设计并完成了机器人标定及离线优化系统,为工程实际应用及后续实验研究提供了一个良好的软件基础。建立机器人标定与补偿实验平台,对论文提出的机器人多模式标定技术、位姿误差补偿方法、轨迹修正机制和非线性误差智能预测补偿方法进行系统性实验验证。精度综合提高实验结果表明了对未经出厂标定的Staubli RX160L机器人,先进行运动学参数优化校准,然后实施全局非线性误差离线预测补偿,与原始误差比较,递进式的精度提高方法可以使机器人绝对定位精度提高了96.2%～97.8%左右。最后,根据国际标准ISO 9283对标定补偿后的Staubli RX160L机器人进行测量评定,包含了位姿准确度及重复性、距离准确度及重复性、轨迹准确度及重复性三项对机器人性能具有显着影响的性能指标。
李凤刚[5]（2020）在《连续机器人操作的运动规划研究》文中研究说明与传统机器人相比,连续型机器人具有灵巧度高、安全性好、非结构化环境适应能力强以及能够操作不同尺寸物体的特点,在医疗服务、航空航天等优势产业领域表现出了巨大的应用潜力。本文以面向狭小、障碍空间作业的冗余自由度线驱动连续机器人为研究对象,针对连续机器人运动学建模、轨迹规划以及避障运动规划等相关问题开展了研究。具体内容如下:（1）为满足线驱动连续机器人运动控制需求,研究连续机器人的运动学特征,提出了一种完整的线驱动连续机器运动学建模方法,并给出了操作臂驱动空间与工作空间完整的运动学解析映射。该方法在分段恒定曲率假设的前提下,基于李群、李代数及指数坐标理论,获得了操作臂关节空间与工作空间的运动学映射;基于操作臂固有的几何特征,推导了驱动空间与关节空间的解耦映射。并通过正、逆运动学仿真算例,验证了所给运动学建模过程的合理性和运动学映射的正确性。（2）考虑连续机器人运动的平稳性要求,研究线驱动连续机器人的轨迹规划方法。首先,以实现连续机器人关节空间“点到点”规划为目标,提出了一种基于五次项式插值的关节空间轨迹规划方法,并给出了“多节点平面弯曲运动规划”和“空间抓取运动规划”算例。接着,以实现连续机器人工作空间“点到点”轨迹规划为目标,提出了一种基于速度级逆解的工作空间轨迹规划方法,并给出了“末端直线路径跟随”算例。将上述三个算例得到的驱动空间仿真结果用于样机驱动,操作臂均能稳定、无冲击的安全运行,并且操作臂空间运行位姿能够与仿真结果保持一致,进而验证了两种轨迹规划方法的有效性。（3）从连续机器人执行操作任务的安全性角度出发,研究冗余自由度连续机器人的避障规划方法。首先,提出了针对气瓶内表面约束特性的内窥检测运动规划方法-“双空间协同规划法”,该方法不仅能够实现高维运动学模型的降阶处理,而且还可避免操作臂的“自运动”现象;此外,该方法还为连续机器人微分逆运动学奇点附近的运动规划提供了一种解决方案。提出的“偏置逃逸法”使连续机器人具备一定自主避障能力,该方法不仅能够自主选择逃逸控制点而且能够动态调整自由速度矢量的方向及大小,简化了人为设置逃逸方向的过程,提升了运动规划效率。
和家乐[6]（2020）在《七自由度机械臂的解析解和控制算法研究》文中提出机器人技术与机器人产业已经成为社会经济发展的重要支柱。七自由度机械臂由于其灵活、重量轻以及适用场合多样等特点,是机器人未来发展的重要方向。本文以具有球腕结构的七自由度机械臂为对象,研究了七自由度机械臂的运动学解析解、动力学解析解以及控制方法,并通过仿真验证了这些算法的准确性与可行性。研究取得的主要内容有:（1）对七自由度机械臂的构型进行了分类和比较,从中选取了具有球腕关节的构型作为研究对象。通过建立D-H坐标系,并利用D-H坐标系的特点及机械臂的几何特性,将七自由度机械臂的臂形角进行了参数化,从而实现了机械臂的运动学解析解;考虑算法的应用情况,研究了算法精度问题,提出了精度计算公式,避免了运动的突变;通过 MATLAB/robotics toolbox 及 ROS（Robot Operation System）,利用其可视化建立机械臂模型,通过预设目标与计算结果的一致性验证了正逆运动学算法的准确性,从机械臂各关节在一条完整轨迹中的工作情况,通过轨迹曲线的流畅性证明了运动的连续性,与ROS中的数值解法进行比较,通过更快的计算速度和更稳定的计算结果验证了算法的优越性。（2）利用旋量理论并结合运动学算法,从球腕构型的特点进行分析,推导由旋量构成的七自由度机械臂雅克比（Jacobian）矩阵,包括七自由度机械臂的整体雅克比矩阵和以各关节为参考系的物体雅克比矩阵,在此基础上建立机械臂各关节的惯性矩阵,以此求出机械臂的动能,并结合运动学算法求出势能,从而构建拉格朗日动力学方程。通过旋量将坐标、矩阵与运动结合起来,解决了七自由度机械臂结构复杂、难以建立并求解动力学方程的问题。随后通过MATLAB的动力学数值计算模块进行数值仿真,仿真结果与理论结果的对比验证了动力学解析解的正确性。（3）综合运动学与动力学模型,利用MATLAB/simulink平台进行仿真控制研究。利用控制过程中力控制空间与位置控制空间正交、互不干涉的特点,在S-Function自定义模块中用运动学算法进行位置控制,用动力学算法进行力矩控制,控制律为PD控制律。为了确定PD控制参数的取值,从机械臂的动力学参数进行推导,初步确定PD控制参数的取值范围。随后应用MATLAB遗传算法工具箱,将控制系统的调整时间作为目标函数从而优化PD控制参数。通过七自由度机械臂系统在运动过程中各关节的误差控制,实现了控制算法的优化。
张麟峰[7]（2020）在《多关节机器人运动控制中的重力补偿研究》文中进行了进一步梳理现代工业的快速发展让机器人越来越多的应用于各种工业作业之中,同时对机器人的控制性能提出了更高的要求。由于机器人系统为一个具有强耦合性和诸多不确定因素的系统,因此在机器人控制中存在着很多问题,机器人的轨迹跟踪控制过程中的误差问题则是众多问题中的一个重点。本课题研究在机器人运动控制过程中重力补偿在提高机器人轨迹跟踪精度方面的意义和作用。本课题的研究对象为一个具有六个关节的六自由度机械臂,对机器人的运动学和动力学模型进行了研究,给出了机器人正、逆运动学的解析解法,借助多项式插值法生成运行轨迹,验证了模型的合理性。通过蒙特卡洛法建立机器人的工作空间,分析了机器人动力学模型中重力、惯性力和科氏力在工作空间中的变化情况以及重力矩对机器人位姿的影响,证明了对机器人进行重力补偿的必要性。本文设计了一种基于机器人模型的重力前馈补偿PD控制方法,通过在简单的PD控制器基础上添加重力矩补偿模型,能够有效解决因为机器人各关节连杆重力造成的跟踪误差问题。通过相关仿真表明:基于机器人模型的重力前馈补偿PD控制方法在补偿模型精准的前提下,能够有效提高系统轨迹跟踪的精度。针对补偿模型与系统实际模型匹配程度不高时,控制效果变差,系统出现轨迹跟踪误差的问题,第五章分析了补偿模型不完全匹配时重力前馈PD控制器的局限性,然后在原控制策略的基础上加入自适应迭代控制器,解决了补偿模型不完全时出现的轨迹跟踪误差问题。仿真结果表明,所设计的自适应迭代控制器,能够在系统存在非线性、不确定和扰动的问题时有效提高系统的跟踪和响应能力。综上,针对机器人运动控制过程种的重力补偿问题。本文研究了几种具有不同补偿策略的机器人控制算法,并进行了相应的仿真分析,对每一种控制器的特点进行分析,并针对每一种方法的缺点提出相应的改进方法。最后提出一种能够应对机器人系统不确定性的自适应迭代控制方法,具有良好的控制效果。
段伟雄[8]（2020）在《拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究》文中研究指明核退役工作中,拆除机器人通过快换装置可以换装破碎锤、液压剪和抓斗等工具,以对核设施进行破碎、剪切和搬运等工作,是目前代替人工进入辐射环境对核设施进行拆除解体的主要工具。但是快换装置与工具结构特殊,须由操作员在安全区近距离评估并反复调节两者的相对位姿才能准确对接,这导致了拆除机器人在核退役拆除工作中作业效率低,成本消耗大的问题。为使拆除机器人能够在辐射环境自动、准确的与工具对接,本文在已有快换装置和工具结构的基础上,对拆除机器人与工具的对接过程进行轨迹规划和实时监测研究。主要研究内容如下:第一,介绍拆除机器人基本结构和特点,基于几何法解析拆除机器人液压油缸长度与关节转角的转换关系,基于蒙特卡洛法得出拆除机器人的工作范围,明确了拆除机器人与工具对接的可行距离。第二,建立拆除机器人D-H连杆模型,运用解析法求解拆除机器人机械臂的正运动学问题,对比运用通用数值方法和提出改进几何法求解拆除机器人机械臂的逆运动学问题,并利用RTB工具箱对正逆运动学解进行了验证。第三,对拆除机器人与工具对接路径进行分析,在此基础上,研究对比关节空间关节3-3-3次、4-4-5次和5-5-5次多项式分段轨迹规划方法以及笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法,通过数值仿真和基于Simscape Multibody工具箱的动画仿真结果表明,相对于关节空间多项式分段轨迹规划方法,笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划方法更适用于拆除机器人与工具对接过程轨迹规划。最后,为对拆除机器人工具对接过程进行实时监测,设计并实现了一种拆除机器人工具对接过程实时监测系统。通过实验测试,该系统可以准确、实时的以动画形式在远程PC上显示拆除机器人与工具的对接过程,方便操作员直观地对拆除机器人与工具的对接过程进行实时监测。
孟少飞[9]（2020）在《工业机器人离线编程系统的研究与设计》文中指出随着科技的发展和工业4.0的提出,机器人技术得到了广泛应用,随之对机器人编程技术的要求也越来越高,由于传统示教在线编程效率、精度低、安全性差等问题的存在已经远远满足不了市场需求。目前国内外许多公司都开发有自己专用的一套离线编程系统软件,但价格昂贵且不开源,只限于自己公司的机器人使用,通用性较差,为此有必要对机器人离线编程系统进行深入研究,且离线编程系统在验证机器人性能方面发挥着不可替代的作用。本文以一款六自由度模块化串联工业机器人作为研究对象,采用MVC架构模式对该离线编程系统进行设计,主要由运动学、轨迹规划、虚拟建模、离线编程、辅助功能几大模块组成,具体研究内容如下;针对运动学求解问题,采用D-H参数法对机器人连杆建模,通过连杆坐标齐次矩阵变换进行正运动学分析,针对逆运动学问题,在分析了解析法求解之外,提出q解析法+BP神经网络（q（28）0,1???6）相组合的模式进行逆解的求取,并根据不同的组合模式进行了逆解误差的分析,找到了求该机器人逆解最优的组合模式,为开发离线编程系统的运动学模块奠定了基础。针对机器人轨迹规划问题,讨论了机器人在关节空间和笛卡尔空间轨迹插值算法,然后分析了机器人在关节空间不过路径点和过路径点的三次多项式插值、五次多项式插值、抛物线过渡线性插值算法和不同算法之间的优缺点,接下来分析了机器人在笛卡尔空间直线和圆弧轨迹插值,为实现离线编程系统虚拟模型的轨迹规划和动态仿真提供了方法。针对虚拟建模实现的问题,本文采用MFC和Open GL技术对Solid Works建立的连杆模型输出的STL格式文件进行读取,当连杆文件数据信息读取完之后,通过Open GL中的旋转、平移等函数对连杆重组,完成虚拟模型的建立。针对离线编程模块的开发,在研究其他机器人编程语言的基础上,本文规范一种编程语言,并针对该规范语言的格式进行解释,编程模块又分为离线示教和离线手动编程两种方式。辅助功能模块主要有:改变背景和机器人的颜色、视图的切换、机器人手爪张开和闭合、显示机器人实时状态信息、绘制机器人末端运动曲线等。最后,使用该系统进行复杂轨迹的轴套装配实验,通过手爪运动的轨迹和状态信息显示,验证了该离线编程系统架构设计的稳定性、平台结构的灵活性和可靠性。
景琛宁[10]（2020）在《6R串联机器人布局优化和多目标轨迹规划技术及应用研究》文中研究说明随着中小批量生产中任务的复杂性增加,在线规划和编程的可靠性差、缺乏灵活性、可重用性不足以及非常耗时的缺点使其难以满足当前工业生产的要求。离线编程能够最大程度地减少工业机器人的停机时间,并使机器人程序的灵活性、可重用性、可靠性和安全性最大化,从而改善工业机器人的使用效率和生产加工过程的自动化水平。而6R串联机器人的布局优化和轨迹规划是离线编程的关键内容,因此,本文主要针对6R串联机器人的布局优化和轨迹规划技术展开研究应用工作:针对基于串联机器人可达工作空间的机器人工作站布局优化难以适应当前复杂加工要求的问题,提出机器人末端在特定姿态下的串联机器人灵活工作空间求解方法,提出基于布谷鸟搜索算法的串联机器人工作站布局优化方法。针对基于多项式插值函数的工业机器人轨迹规划存在的轨迹曲线难以控制和修改的问题,提出基于NURBS曲线函数的串联机器人关节空间轨迹插值方法。针对单一目标轨迹规划难以满足现代生产要求的问题,提出基于改进的NSGA-II算法进行多目标综合最优轨迹规划方法。以车轮毂打磨工作站为例,应用本文提出的串联机器人工作站布局优化方法,求解了加工区域灵活度最优的布局方案。基于优化的布局,针对车轮毂辐条内缘打磨任务,运用本文提出的多目标轨迹规划方法求解了时间-能量综合最优的机器人工作轨迹。结果表明,这些方法很好地满足规划需求,对于在加工区域内机器人末端姿态变化幅度不大的打磨、喷涂等工艺场景具有一定推广价值。最后,总结了本文的研究内容,并对未来6R串联工业机器人的布局优化和轨迹规划技术的研究进行展望。
二、MOVEMASTER机器人运动学解析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、MOVEMASTER机器人运动学解析（论文提纲范文）
（1）移动机械臂及其上下料应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外移动机械臂应用发展现状 |
| 1.3 国内外移动机械臂研究现状 |
| 1.3.1 移动平台驱动形式研究现状 |
| 1.3.2 移动机械臂运动控制研究现状 |
| 1.3.3 移动机械臂工作轨迹规划研究现状 |
| 1.3.4 移动机械臂工作误差分析与补偿研究现状 |
| 1.3.5 基于多传感器融合的辅助定位研究现状 |
| 1.4 课题背景和要求及研究内容章节安排 |
| 1.4.1 课题背景和要求 |
| 1.4.2 研究内容章节安排 |
| 第二章 移动机械臂运动学建模与分析 |
| 2.1 移动机械臂运动学建模 |
| 2.1.1 机械臂运动学解析 |
| 2.1.1.1 机械臂正运动学求解 |
| 2.1.1.2 机械臂逆运动学解析 |
| 2.1.1.3 机械臂逆运动学筛选最优解 |
| 2.1.1.4 机械臂运动学验证 |
| 2.1.2 移动平台运动学分析 |
| 2.1.2.1 移动平台正运动学解析 |
| 2.1.2.2 移动平台逆运动学解析 |
| 2.1.3 求取一体化联动雅克比矩阵 |
| 2.2 移动机械臂运动空间分析 |
| 2.3 移动机械臂倾覆稳定性分析 |
| 2.3.1 基于ZMP稳定性判定计算 |
| 2.3.2 基于FA稳定性判定计算 |
| 2.3.3 稳定性分析仿真实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 移动机械臂工作误差分析与补偿方法研究 |
| 3.1 移动平台工作误差分析 |
| 3.1.1 超声波传感器误差分析 |
| 3.1.2 IMU信息误差 |
| 3.1.3 激光雷达传感器信息误差 |
| 3.1.4 移动底盘运动误差分析 |
| 3.2 机械臂工作误差分析 |
| 3.3 移动机械臂联合误差分析 |
| 3.4 基于BP神经网络算法的综合位姿误差补偿策略和纠偏 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 移动机械臂工作规划算法研究 |
| 4.1 移动平台工作规划 |
| 4.1.1 基于RBF神经网络PID算法的移动平台行驶轨迹跟踪 |
| 4.1.2 基于五次多项式的移动平台速度调整 |
| 4.1.3 基于多传感器融合下的移动平台的里程计信息处理 |
| 4.1.4 基于激光传感器信息反馈下的移动平台修正 |
| 4.2 机械臂避障轨迹规划 |
| 4.2.1 碰撞检测 |
| 4.2.2 基于A*算法的路径轨迹规划 |
| 4.2.3 基于B样条曲线的轨迹平滑处理 |
| 4.2.4 基于四元数的姿态轨迹规划 |
| 4.2.5 基于S型调速算法的机械臂轨迹平滑处理 |
| 4.2.6 机械臂避障轨迹规划仿真验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 移动机械臂软硬件系统搭建与上下料应用测试 |
| 5.1 总硬件系统搭建 |
| 5.1.1 总控制器 |
| 5.1.2 UR5协作机械臂 |
| 5.1.3 移动平台硬件系统 |
| 5.1.3.1 移动平台驱动电机 |
| 5.1.3.2 移动平台传感器选型 |
| 5.2 总系统软件搭建 |
| 5.2.1 软件登录部分设计 |
| 5.2.2 软件编程部分设计 |
| 5.2.3 软件调试部分设计 |
| 5.2.4 软件自动运行模式设计 |
| 5.3 工程应用实验 |
| 5.3.1 直线行驶实验 |
| 5.3.2 曲线行驶实验 |
| 5.3.3 原地转向试验 |
| 5.3.4 抓取测试实验 |
| 5.3.5 模拟工程应用实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果 |
（2）汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 连杆机构创新性设计 |
| 1.2.2 机器人轨迹规划技术研究 |
| 1.2.3 汽车外覆盖件冲压生产线仿真技术 |
| 1.3 本课题的研究目的和意义 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 第2章 平面连杆运动链同构判别及自动绘制 |
| 2.1 平面连杆机构 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 数学描述 |
| 2.2 同构判别 |
| 2.2.1 判别原则 |
| 2.2.2 判别方法 |
| 2.2.3 举例验证 |
| 2.3 平面连杆运动链自动绘制 |
| 2.3.1 连杆分类最优布局法 |
| 2.3.2 举例验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 送料系统机构类型综合及创新设计 |
| 3.1 基本概念 |
| 3.1.1 连杆类别 |
| 3.1.2 连杆-路径邻接矩阵 |
| 3.1.3 特征代码 |
| 3.2 纯转动副平面连杆运动链机构类型综合 |
| 3.2.1 机构类型综合方法 |
| 3.2.2 举例验证 |
| 3.3 机构创新设计 |
| 3.3.1 带移动副平面连杆运动链的机构类型综合 |
| 3.3.2 送料系统创新设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 送料系统轨迹规划 |
| 4.1 平面冗余送料机械手运动学 |
| 4.1.1 位姿描述 |
| 4.1.2 正运动学 |
| 4.1.3 逆运动学 |
| 4.2 B样条轨迹规划 |
| 4.2.1 B样条曲线方程 |
| 4.2.2 B样条曲线导数方程 |
| 4.2.3 B样条曲线修改和编辑 |
| 4.2.4 B样条曲线应用 |
| 4.3 动力学特性分析 |
| 4.3.1 动力学方法介绍 |
| 4.3.2 动力学方程推导 |
| 4.4 粒子群优化算法 |
| 4.4.1 基本思想 |
| 4.4.2 多层粒子群优化算法 |
| 4.5 轨迹规划方法应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 冲压生产线轨迹规划 |
| 5.1 汽车外覆盖件冲压生产线运动模型 |
| 5.1.1 建立特征模型 |
| 5.1.2 集成特征模型 |
| 5.2 冲压生产线运动学分析 |
| 5.2.1 运动学分析要点 |
| 5.2.2 工作流程 |
| 5.2.3 冲压生产线轨迹规划 |
| 5.2.4 冲压生产线轨迹优化 |
| 5.3 MATLAB和ADAMS联合仿真验证 |
| 5.3.1 建立仿真模型 |
| 5.3.2 运动仿真 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读溥士学位期间所发表的学术论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）6R工业机器人运动学及动力学关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.2.1 研究背景 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 工业机器人逆运动学问题研究现状 |
| 1.3.2 工业机器人动力学参数辨识问题研究现状 |
| 1.3.3 鲸鱼优化算法研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 工业机器人建模及正逆运动学问题分析 |
| 2.1 工业机器人运动模型的建立 |
| 2.1.1 机器人连杆及关节的编号 |
| 2.1.2 机器人连杆坐标系的建立 |
| 2.1.3 S-D-H与 M-D-H方法的比较 |
| 2.2 机器人正运动学分析 |
| 2.2.1 各坐标系间的齐次变换矩阵 |
| 2.2.2 机器人正运动学问题分析 |
| 2.2.3 IRB4600 型机器人运动学方程 |
| 2.3 机器人工作空间分析 |
| 2.3.1 机器人工作空间的定义 |
| 2.3.2 求解工作空间的蒙特卡罗方法 |
| 2.3.3 工作空间仿真求解结果分析 |
| 2.4 机器人逆运动学问题 |
| 2.4.1 逆运动学问题描述 |
| 2.4.2 逆运动学问题的特性 |
| 2.4.3 逆运动学问题的代数求解方法 |
| 2.4.3.1 前3 个关节角(肘部三关节角)的求解 |
| 2.4.3.2 后3 个关节角(腕部三关节角)的求解 |
| 2.4.4 优化算法求解逆运动学问题的目标函数 |
| 2.4.5 优化算法求解的适应度函数 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 6R工业机器人动力学建模及参数辨识问题分析 |
| 3.1 机器人动力学建模方法概述 |
| 3.2 牛顿-欧拉法动力学建模 |
| 3.2.1 动力学模型的一般形式 |
| 3.2.2 标准D-H系下的牛顿-欧拉动力学方程推导 |
| 3.2.3 动力学模型的验证 |
| 3.3 机器人动力学参数辨识问题 |
| 3.4 动力学参数辨识的方法 |
| 3.4.1 动力学参数辨识的常用方法 |
| 3.4.2 基于智能算法的动力学参数辨识 |
| 3.4.3 激励轨迹设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 机器人逆运动学问题求解的优化算法 |
| 4.1 鲸鱼优化算法 |
| 4.1.1 接近并包围猎物 |
| 4.1.2 发泡网攻击 |
| 4.1.3 随机搜索猎物 |
| 4.1.4 标准WOA的性能分析 |
| 4.2 鲸鱼优化算法的改进 |
| 4.2.1 种群混沌初始化 |
| 4.2.2 收敛因子非线性更新 |
| 4.2.3 自适应惯性权重位置调整 |
| 4.2.4 模拟退火策略 |
| 4.2.5 改进后鲸鱼算法的步骤 |
| 4.3 改进鲸鱼算法的性能分析 |
| 4.3.1 算法性能测试的对比试验 |
| 4.3.2 对比试验结果及分析 |
| 4.4 机器人逆运动学数值迭代算法 |
| 4.4.1 机器人的微分运动 |
| 4.4.2 数值迭代算法的原理 |
| 4.4.3 数值迭代算法的步骤 |
| 4.5 逆运动学求解的组合优化算法 |
| 4.5.1 组合优化算法的原理 |
| 4.5.2 组合优化算法的步骤 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 机器人运动学及动力学仿真试验与结果分析 |
| 5.1 逆运动学求解试验及结果分析 |
| 5.1.1 求逆运动学解的代数法验证 |
| 5.1.2 改进鲸鱼算法求逆运动学解的性能分析 |
| 5.1.3 组合算法求逆运动学解的性能分析 |
| 5.1.4 组合算法对奇异点的求逆性能分析 |
| 5.1.5 组合算法对一般6R机器人的求逆性能分析 |
| 5.2 动力学参数辨识试验及结果分析 |
| 5.2.1 仿真试验参数设置 |
| 5.2.2 动力学参数整体辨识 |
| 5.2.3 动力学参数分步辨识 |
| 5.2.4 模型验证及结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者在读期间科研成果简介 |
| 致谢 |
（4）工业机器人多模式标定及刚柔耦合误差补偿方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 机器人标定与补偿技术研究现状 |
| 1.2.1 测量设备与测量方法 |
| 1.2.2 机器人运动学标定 |
| 1.2.3 机器人非运动学标定 |
| 1.2.4 机器人误差补偿技术 |
| 1.3 机器人标定与补偿技术存在的不足 |
| 1.4 研究意义与主要研究内容 |
| 第二章 串联机器人运动学理论研究 |
| 2.1 机器人正运动学分析 |
| 2.1.1 位姿描述及坐标变换 |
| 2.1.2 欧拉角与方向余弦矩阵 |
| 2.1.3 机器人运动学模型 |
| 2.2 机器人运动学参数误差研究 |
| 2.2.1 微分运动原理分析 |
| 2.2.2 运动学位姿误差模型构建 |
| 2.3 机器人逆运动学分析 |
| 2.3.1 机器人的运动雅可比 |
| 2.3.2 解析解优化选取方法探讨 |
| 2.3.3 含几何参数误差的机器人逆解研究 |
| 2.3.4 逆解方法可行性验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 机器人非运动学标定方法研究 |
| 3.1 机器人非几何参数误差研究 |
| 3.1.1 非几何参数误差影响分析 |
| 3.1.2 柔性误差建模对象分析 |
| 3.1.3 线性柔度误差模型构建 |
| 3.2 机器人刚柔耦合位姿误差模型研究 |
| 3.2.1 刚柔耦合位姿误差模型准确性验证 |
| 3.2.2 基于参数误差分类的冗余消除法 |
| 3.2.3 几何误差与柔性误差的耦合影响 |
| 3.2.4 位姿误差模型的建模方法分析 |
| 3.3 全位姿测量优化方法研究 |
| 3.3.1 全位姿测量工具与数据获取 |
| 3.3.2 测量点智能寻优选取策略 |
| 3.3.3 最佳测量位姿数选定方法 |
| 3.3.4 智能选取策略的仿真验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多模式标定技术与快速补偿方法研究 |
| 4.1 基于模型的精度提高方法研究 |
| 4.1.1 多模式标定及模型优化方法研究 |
| 4.1.2 机器人笛卡尔空间摄动补偿方法 |
| 4.2 轨迹误差补偿技术研究 |
| 4.2.1 轨迹误差补偿问题探讨 |
| 4.2.2 多目标优化方法研究 |
| 4.2.3 轨迹修正方法的仿真验证 |
| 4.3 机器人多模式标定与补偿系统开发 |
| 4.3.1 开发与运行环境 |
| 4.3.2 软件功能及系统结构设计 |
| 4.3.3 多模式标定与离线优化系统实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 非模型法的精度综合提高方法研究 |
| 5.1 姿态变化下的定点补偿研究 |
| 5.1.1 位置与误差的相关性分析 |
| 5.1.2 定点误差分析与建模 |
| 5.2 空间插值补偿方法研究 |
| 5.2.1 空间IDSW插值补偿法 |
| 5.2.2 插值补偿法的仿真实验 |
| 5.3 GA-DNN非线性误差补偿方法研究 |
| 5.3.1 非线性回归预测方法分析 |
| 5.3.2 DNN模型构建与优化 |
| 5.4 非线性柔性误差补偿方法研究 |
| 5.4.1 关节非线性变形分析 |
| 5.4.2 基于线性分段法的柔度误差模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 机器人标定与误差补偿实验研究 |
| 6.1 机器人标定和补偿实验平台 |
| 6.1.1 实验平台及设备简介 |
| 6.1.2 测量系统参考坐标系构建 |
| 6.1.3 法兰坐标系与工具坐标系 |
| 6.2 机器人多模式标定与综合补偿实验 |
| 6.2.1 非运动学标定与误差补偿实验研究 |
| 6.2.2 定位误差补偿与轨迹修正实验验证 |
| 6.2.3 运动学标定优化与精度综合提高实验 |
| 6.3 机器人性能测量评定 |
| 6.3.1 位姿准确度和重复性检测 |
| 6.3.2 距离准确度和重复性检测 |
| 6.3.3 轨迹准确度和重复性检测 |
| 6.4 本章小结 |
| 主要结论与展望 |
| 主要结论 |
| 展望 |
| 创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录一 :作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
| 附录二 :实验数据 |
（5）连续机器人操作的运动规划研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 连续机器人的发展与研究现状 |
| 1.2.1 连续机器人的发展 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.2.3 国内研究现状 |
| 1.3 连续机器人关键技术研究现状 |
| 1.3.1 连续机器人构型 |
| 1.3.2 连续机器人运动学建模 |
| 1.3.3 连续机器人运动规划 |
| 1.4 论文的主要研究内容及结构安排 |
| 1.4.1 课题的主要研究内容 |
| 1.4.2 文章架构及章节安排 |
| 第二章 连续机器人的运动学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究对象介绍 |
| 2.3 连续机器人运动学建模 |
| 2.3.1 关节空间到操作空间的映射 |
| 2.3.2 操作空间到关节空间的映射 |
| 2.3.3 关节空间到驱动空间的映射 |
| 2.3.4 驱动空间到关节空间的映射 |
| 2.4 仿真分析 |
| 2.4.1 操作单元末端工作空间仿真分析 |
| 2.4.2 操作臂末端工作空间仿真分析 |
| 2.4.3 操作单元弯转运动仿真算例 |
| 2.4.4 操作臂平面运动仿真算例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 连续机器人的轨迹规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 连续机器人规划概述 |
| 3.2.1 连续机器人规划的基本概念 |
| 3.2.2 连续机器人规划层次的划分 |
| 3.2.3 规划与控制的关系 |
| 3.3 关节空间轨迹规划 |
| 3.3.1 基于五次多项式插值的关节空间轨迹规划方法 |
| 3.3.2 “多节点平面运动”仿真与实验算例 |
| 3.3.3 “空间抓取运动”仿真与实验算例 |
| 3.4 工作空间轨迹规划 |
| 3.4.1 基于速度级逆解的工作空间轨迹规划方法 |
| 3.4.2 “点到点运动”仿真与实验算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 连续机器人的运动规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 连续机器人及障碍环境建模 |
| 4.3 双空间协同规划法 |
| 4.3.1 研究背景 |
| 4.3.2 算法介绍 |
| 4.3.3 “内窥检测”规划仿真算例 |
| 4.3.4 方法特点 |
| 4.4 偏置逃逸法 |
| 4.4.1 研究背景 |
| 4.4.2 算法介绍 |
| 4.4.3 “自主避障”规划仿真算例 |
| 4.4.4 方法特点 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要工作及结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（6）七自由度机械臂的解析解和控制算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 七自由度机械臂发展现状 |
| 1.2.2 七自由度机械臂运动学与动力学研究现状 |
| 1.2.3七自由度机械臂控制算法研究现状 |
| 1.3 论文主要工作和内容安排 |
| 第二章 七自由度机械臂构型与运动学解析解 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 七自由度机械臂构型的选取 |
| 2.2.1 七自由度机械臂构型的分类 |
| 2.2.2 七自由度机械臂构型的选择与比较 |
| 2.3 七自由度机械臂运动学解析解 |
| 2.3.1 运动学正解 |
| 2.3.2 运动学逆解概述 |
| 2.3.3 臂形角参数化下的逆解算法 |
| 2.4 计算程序的精度设置 |
| 2.5 仿真与验证 |
| 2.5.1 MATLAB试验仿真 |
| 2.5.2 ROS实验仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 七自由度机械臂动力学解析解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动力学方程推导 |
| 3.2.1 旋量理论简介 |
| 3.2.2 七自由度机械臂雅克比求法 |
| 3.2.3 推导拉格朗日动力学方程 |
| 3.3 理论验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 七自由度机械臂系统的控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机械臂动力学控制方程 |
| 4.2.1 拉格朗日控制方程 |
| 4.2.2 搭建simulink控制平台 |
| 4.3 控制参数的确定 |
| 4.3.1 PD参数的初步确定 |
| 4.3.2 优化PD参数 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）多关节机器人运动控制中的重力补偿研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 机器人重力补偿技术及相关理论发展概况 |
| 1.2.1 机器人系统动力学建模方法的研究现状 |
| 1.2.2 机器人系统轨迹跟踪控制方法研究现状 |
| 1.2.3 机器人系统重力补偿方法研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 多关节机器人运动学与动力学的建模与仿真 |
| 2.1 机器人运动学建模 |
| 2.1.1 三维空间位姿描述 |
| 2.1.2 连杆坐标系与齐次变换矩阵 |
| 2.1.3 机器人正逆运动学 |
| 2.2 机器人运动学仿真验证 |
| 2.2.1 机器人正运动验证 |
| 2.2.2 机器人逆运动验证 |
| 2.3 基于Lagrange方程的机器人动力学建模 |
| 2.3.1 机器人上任意一点速度的求解 |
| 2.3.2 系统动能的求解 |
| 2.3.3 系统势能的求解 |
| 2.3.4 系统动力学方程推导 |
| 2.4 机器人动力学仿真验证 |
| 2.4.1 基于多项式插值的机器人轨迹规划 |
| 2.4.2 机器人动力学仿真验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 力学参数变化规律及外部影响因素分析 |
| 3.1 基于蒙特卡洛法的机器人工作空间求解 |
| 3.2 机器人工作空间中重力矩特性分析 |
| 3.2.1 重力矩变化规律分析 |
| 3.2.2 极端情况下重力矩对机器人位姿的影响 |
| 3.3 机器人工作空间中惯性力和科氏力特性分析 |
| 3.4 有效载荷对力学参数的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 依赖模型属性的重力前馈补偿控制策略 |
| 4.1 关节电机驱动模型 |
| 4.2 关节电机伺服控制器设计 |
| 4.2.1 电流环控制器设计 |
| 4.2.2 速度环控制器设计 |
| 4.2.3 位置环控制器设计 |
| 4.2.4 仿真及性能分析 |
| 4.3 单连杆系统控制器设计与分析 |
| 4.3.1 单连杆系统控制器设计 |
| 4.3.2 仿真及性能分析 |
| 4.4 多连杆机器人PD控制器设计与仿真 |
| 4.4.1 PD控制率设计 |
| 4.4.2 稳定性分析 |
| 4.4.3 仿真及性能分析 |
| 4.5 基于模型的多连杆机器人重力前馈PD控制器设计与仿真 |
| 4.5.1 重力补偿PD控制率设计 |
| 4.5.2 稳定性分析 |
| 4.5.3 仿真及性能分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 迭代学习轨迹跟踪控制器设计 |
| 5.1 依赖模型属性的重力前馈补偿控制策略的局限性分析 |
| 5.1.1 未知末端负载对重力前馈补偿的负面影响 |
| 5.1.2 运行速率对重力前馈补偿的负面影响 |
| 5.2 多连杆机器人的PD型迭代学习控制器设计与仿真 |
| 5.2.1 特定初始条件下的迭代学习控制器设计与仿真 |
| 5.2.2 适应任意初始条件的迭代学习控制器设计与仿真 |
| 5.3 机器人的自适应迭代学习控制器设计与仿真 |
| 5.3.1 自适应迭代学习控制器设计 |
| 5.3.2 仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 拆除机器人国内外发展现状 |
| 1.2.1 拆除机器人国外发展现状 |
| 1.2.2 拆除机器人国内发展现状 |
| 1.3 关节型机器人轨迹规划技术国内外研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 拆除机器人基本结构与工作范围 |
| 2.1 拆除机器人基本结构和特点 |
| 2.2 机器人位姿描述数学理论基础 |
| 2.2.1 机器人位姿描述 |
| 2.2.2 机器人位姿变换 |
| 2.3 拆除机器人液压油缸长度与关节转角的转换 |
| 2.4 拆除机器人工作范围 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 拆除机器人机械臂运动学分析 |
| 3.1 拆除机器人形态空间描述 |
| 3.2 建立拆除机器人D-H连杆坐标系 |
| 3.3 正运动学问题解析 |
| 3.4 逆运动学问题解析 |
| 3.4.1 通用数值法求逆解 |
| 3.4.2 改进几何法求逆解 |
| 3.5 机械臂运动学仿真验证 |
| 3.5.1 机器人工具箱RTB简介 |
| 3.5.2 正运动学解验证 |
| 3.5.3 逆运动学解验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 拆除机器人工具对接过程轨迹规划 |
| 4.1 机器人轨迹规划概述 |
| 4.2 拆除机器人工具对接路径分析 |
| 4.3 关节空间轨迹规划 |
| 4.3.1 关节空间3-3-3次多项式分段轨迹规划 |
| 4.3.2 关节空间4-4-5次多项式分段轨迹规划 |
| 4.3.3 关节空间5-5-5次多项式分段轨迹规划 |
| 4.4 笛卡尔空间轨迹规划 |
| 4.4.1 Bezier曲线 |
| 4.4.2 笛卡尔空间3次Bezier曲线轨迹规划 |
| 4.5 基于Simscape Multibody的轨迹规划仿真 |
| 4.5.1 Simscape Multibody工具箱简介 |
| 4.5.2 搭建可视化仿真平台 |
| 4.5.3 轨迹规划仿真 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 拆除机器人工具对接实时监测系统设计与实现 |
| 5.1 拆除机器人工具对接实时监测系统总体设计 |
| 5.2 硬件选取 |
| 5.2.1 位移传感器选取 |
| 5.2.2 数据采集卡选取 |
| 5.2.3 相机选取 |
| 5.3 软件实现 |
| 5.3.1 基于Apriltag的工具位姿检测 |
| 5.3.2 基于Rviz工具箱的3D动画显示 |
| 5.3.3 通信方式 |
| 5.4 实验测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（9）工业机器人离线编程系统的研究与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 离线编程技术国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 离线编程技术国外研究现状 |
| 1.2.2 离线编程技术国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 2 机器人的运动学分析与仿真 |
| 2.1 机器人结构简介 |
| 2.2 机器人运动学分析的基础 |
| 2.2.1 位置与姿态 |
| 2.2.2 齐次坐标系变换 |
| 2.3 机器人正运动学 |
| 2.4 机器人逆运动学 |
| 2.4.1 逆运动学解析解法 |
| 2.4.2 逆运动学神经网络解法 |
| 2.5 MATLAB运动学仿真 |
| 2.5.1 机器人建模 |
| 2.5.2 运动学仿真与逆解误差分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 离线编程仿真系统中轨迹规划的研究 |
| 3.1 轨迹规划概述 |
| 3.2 关节空间轨迹规划 |
| 3.2.1 三次多项式插值 |
| 3.2.2 高阶多项式插值 |
| 3.2.3 抛物线过渡的线性插值 |
| 3.3 直角坐标空间的轨迹规划 |
| 3.3.1 直线轨迹规划 |
| 3.3.2 圆弧轨迹插值 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 机器人三维虚拟模型的研究 |
| 4.1 MFC框架 |
| 4.1.1 MFC简介 |
| 4.1.2 MFC消息映射机制 |
| 4.1.3 MFC控件 |
| 4.2 OPENGL图形库 |
| 4.2.1 OPENGL简介 |
| 4.2.2 OPENGL功能函数 |
| 4.3 机器人虚拟模型的建立 |
| 4.3.1 机器人模型STL文件的生成和读取 |
| 4.3.2 机器人模型的导入 |
| 4.4 系统架构设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 离线编程仿真系统研究与设计 |
| 5.1 离线编程模块设计与实现 |
| 5.1.1 离线示教模块设计与实现 |
| 5.1.2 离线手动编程模块设计与实现 |
| 5.1.3 机器人语言解释器 |
| 5.2 离线编程系统组成 |
| 5.3 离线编程系统测试 |
| 5.3.1 实验流程 |
| 5.3.2 实验目的 |
| 5.3.3 实验步骤和结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在校期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（10）6R串联机器人布局优化和多目标轨迹规划技术及应用研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 串联机器人运动学分析研究现状 |
| 1.2.2 串联机器人布局优化研究现状 |
| 1.2.3 串联机器人最优轨迹规划研究现状 |
| 1.3 本文的研究内容及组织框架 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 基于共形几何代数的串联机器人运动学分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 共形几何代数的理论基础 |
| 2.2.1 共形几何代数的基本定义 |
| 2.2.2 共形几何代数的几何元素表示 |
| 2.2.3 共形几何代数的刚体运动表达 |
| 2.3 6R串联机器人的位姿表示与几何描述 |
| 2.3.1 6R串联机器人位姿表示与坐标变换 |
| 2.3.2 6R串联机器人结构模型的几何描述 |
| 2.4 基于共形几何代数的串联机器人运动学建模 |
| 2.4.1 6R串联机器人的正运动学建模 |
| 2.4.2 6R串联机器人的逆运动学建模 |
| 2.4.3 6R串联机器人的运动学模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于布谷鸟搜索算法的串联机器人工作站布局优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 6R串联机器人的可达工作空间分析 |
| 3.2.1 6R串联机器人的可达工作空间求解 |
| 3.2.2 6R串联机器人的可达工作空间仿真 |
| 3.3 6R串联机器人的灵活工作空间分析 |
| 3.3.1 6R串联机器人的灵活性评价指标 |
| 3.3.2 6R串联机器人的灵活工作空间求解 |
| 3.4 基于布谷鸟搜索算法的机器人工作站布局优化求解 |
| 3.4.1 6R串联机器人加工区域灵活度计算 |
| 3.4.2 布谷鸟搜索算法的原理与算法流程 |
| 3.4.3 基于布谷鸟搜索算法的最优布局求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于改进NSGA-II算法的串联机器人多目标轨迹规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于三次NURBS的6R串联机器人关节轨迹构造 |
| 4.2.1 三次NURBS曲线的表达式与性质 |
| 4.2.2 三次NURBS曲线的节点矢量计算 |
| 4.2.3 三次NURBS曲线的控制顶点计算 |
| 4.3 改进NSGA-II多目标优化算法的原理与算法流程 |
| 4.3.1 NSGA-II多目标优化算法的原理与流程 |
| 4.3.2 基于NDX和 DRM的 NSGA-II算法改进 |
| 4.4 基于改进NSGA-II算法的机器人多目标最优轨迹求解 |
| 4.4.1 6R串联机器人的运动学约束分析 |
| 4.4.2 基于改进NSGA-II的多目标优化求解 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 车轮毂打磨工作站的布局优化和多目标轨迹规划 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 车轮毂打磨工作站和仿真软件介绍 |
| 5.3 车轮毂打磨工作站的布局优化求解 |
| 5.4 车轮毂打磨机器人的多目标轨迹规划 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
四、MOVEMASTER机器人运动学解析（论文参考文献）
- [1]移动机械臂及其上下料应用研究[D]. 任文强. 江南大学, 2021(01)
- [2]汽车外覆盖件冲压生产线送料系统高速稳定运行理论及方法研究[D]. 于鲁川. 山东大学, 2021
- [3]6R工业机器人运动学及动力学关键问题研究[D]. 吉阳珍. 四川大学, 2021
- [4]工业机器人多模式标定及刚柔耦合误差补偿方法研究[D]. 陈宵燕. 江南大学, 2020
- [5]连续机器人操作的运动规划研究[D]. 李凤刚. 北方工业大学, 2020
- [6]七自由度机械臂的解析解和控制算法研究[D]. 和家乐. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [7]多关节机器人运动控制中的重力补偿研究[D]. 张麟峰. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [8]拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究[D]. 段伟雄. 南华大学, 2020(01)
- [9]工业机器人离线编程系统的研究与设计[D]. 孟少飞. 郑州大学, 2020(02)
- [10]6R串联机器人布局优化和多目标轨迹规划技术及应用研究[D]. 景琛宁. 浙江大学, 2020(06)