摘要：研究复杂作业环境中虚拟人手部避障运动的高精度控制问题,问题的关键是解决虚拟人手的设计。为了灵活操作能在操作的末端临时变换姿态,给控制过程中手臂转动路线,速度,加速度等参数的控制带来较大困难。传统的控制方法通过增加控制自由度来解决这个问题,但是一旦自由度增加,会带来冗余控制影响,弊端较为明显。提出一种采用可操作度矩阵的逆向运动学控制算法,引入可操作度模型进行肢体末端效应器运动路径的生成,与HAL链IK分析求解方法相结合,实现了真实感较强的肢体实时运动控制。通过仿真和动作捕获实验验证了算法的有效性,可应用于人机工程仿真中的避障控制和干涉检查。

摘要：介绍了一种新型的2TPT-PTT三自由度并联机器人。建立了运动学方程,求出了其正逆解。给出了雅可比矩阵,通过机构可操作度的分析,对机器人的操作性能进行了研究。研究结果表明:该机构运动学正逆解简单、不存在奇异点、具有良好的操作性能。

摘要：为提高机械臂的操作灵活度,提出了一种以机械臂可操作度为评价指标的尺寸优化方法。在对机械臂进行运动学分析的基础上,求出机械臂的雅克比矩阵,并由此得到机械臂可操作度的表达式,采用遍历法求得机械臂工作空间内大量点可操作度的平方和—总体可操作度,以此对机械臂的尺寸进行优化。这一方法准确地结合工作空间对机械臂可操作度进行研究,求得机械臂的最佳结构参数。通过对仿真结果分析,可知所提出的方法不仅能满足机械臂工作空间要求,且明显提高了可操作性能。

摘要：针对并联机构的性能分析多集中于工作空间,而针对关节空间的研究较少这一问题,以5R并联机构为研究对象,对其在无奇异工作空间和关节空间中的性能进行了分析。首先,建立了机构的运动学方程,得到了装配模式、工作模式的定义;然后,利用一种无量纲化的参数模型,将机构运动学参数的无限设计空间转化为一个有限的平面设计区域,得到了机构不同尺寸参数下的工作空间和关节空间的分布;之后,绘制了机构设计空间中奇异轨迹的分布,得到了机构的无奇异工作空间,以无奇异工作空间面积最大化为指标,对机构的尺寸参数进行了优化设计;最后,在最大无奇异工作空间和关节空间中,对机构进行了性能分析,得到了机构的最大内切矩形、可操作度与奇异边界距离性能指标分布图。研究结果表明:机构在工作空间内具有较好的运动学性能,基于可操作度对机构进行轨迹规划,平均可操作度可提高17%;并联机构的优化设计需综合考虑奇异边界距离和可操作度性能指标,确保机构在远离奇异位形的同时,保持较高的运动灵活性。

摘要：针对缓冲行走功能一体的月面探测器构型设计困难、步态分析复杂等问题,提出了一种基于相同支链构型的四足月基装备(LBE)设计分析方法与连续步态规划方案。设计复合功能着陆腿机构及整机多状态位姿;构建LBE在行走状态下的单腿运动学模型,对其进行正逆运动学求解,分析单腿与整机工作空间和运动性能;对LBE整机进行水平月面的连续步态规划,并设计单步足端轨迹,通过动力学仿真,验证LBE行走步态稳定性。仿真结果表明:LBE沿前进方向连续稳定运行,质心竖直方向浮动仅占整器高度的0.24%,俯仰角最大摆动幅度为0.34°,翻滚角最大摆动幅度为0.27°。

摘要：为了综合优化双臂救援机器人双臂协同工作空间、机械臂负载能力以及机械臂末端运动速度,研究了基于多目标函数综合优化的救援机器人双臂结构参数设计方法.由于双机械臂的协同工作空间难以进行数学描述,提出了一种基于三重积分的描述方法.针对所建立的双臂协同工作空间、机械臂末端运动速度以及机械臂负载能力三个目标函数的综合优化问题,通过模糊层次分析法,计算每个目标函数的权重从而进行线性加权以得到综合的多目标优化函数.基于该综合优化函数,通过粒子群算法进行多目标函数最优值求解,得到一组机械臂结构优化参数,使双臂救援机器人的综合性能达到最优.实验结果表明所提出的双臂救援机器人性能指标的优化方法是可行的.

摘要：由于机器人设计过程中需要反复计算机器人工作空间,提升工作空间的计算效率与精度具有重要意义。本文针对传统方法求解工作空间精度不高、速度慢的问题,提出了改进方法。用传统方法生成种子空间并离散为多个子空间,利用正态分布拓展工作空间点数量不足的子空间,并根据拓展后工作空间点的位置调整正态分布参数,得到可达工作空间。进一步,利用可操作度值评估机器人的灵活性,从可达工作空间筛选出灵活种子空间,利用可调参数的正态分布拓展灵活种子空间边界,得到灵活工作空间。以6轴机器人为对象,对本文方法进行仿真分析。结果表明,本文方法在保证求解精度的前提下可极大的提升求解效率,为后续的机器人优化设计提供了便利。

摘要：为解决多体卫星模块间连接强度低、变构过程复杂、需要外力辅助等问题,设计了一种非偏置式三自由度变构关节,可实现多体卫星模块间的可靠连接与稳定精确的相对运动。采用MDH法建立了正运动学模型并推导正运动学方程,并与偏置式变构关节在姿态可操作度与工作空间上进行了对比分析,结果表明在未降低姿态灵活性的前提下实现了工作空间封闭。在Adams中对变构过程进行了运动仿真,变构过程中末端模块的位移与速度曲线平滑无突变,验证了多体卫星结构设计的合理性与正运动学方程的正确性,结果符合预期的设计目标,为未来多体卫星的运动控制与变构规划奠定了基础。

摘要：设计了一种压电马达驱动的3-PPTRR构型的3支链6自由度并联机器人,具有结构简单,支链不易干涉,无电磁干扰等优点。介绍了这种机器人的结构特点,分别采用解析法、矢量构造法对机构位置反解和雅克比矩阵进行分析。针对雅克比矩阵条件数的局限性,采用兼顾全域条件数均值和波动性的全域可操作度指标描述机构的操作性能,并以此为目标函数,结合典型应用研究了此类并联机器人的关键尺寸优化过程,结果显示优化后的结构在整个运动空间内都具有良好的运动性能。

摘要：以残障人士和老年人最常见的10项日常活动作为辅助目标,研制了一款安装于电动轮椅上的6自由度轻型作业臂。文中对作业臂的本体、末端手爪和控制器进行了详细设计。对该作业臂安装于轮椅上可操作度的分析表明:作业臂在常见作业点上具有良好的操作性能;典型喝水服务试验则表明该作业臂能辅助残障人士和老年人的日常生活,为带作业臂智能轮椅系统进入残疾人和老年人的生活奠定了基础。