五自由度运动学分析与仿真（带matlab程序+solidworks模型+word报告）

以某工业串联机器人为研究对象,利用D-H方法创建机器人各个连杆坐标系并确定D-H(结构)参数,用正交变换矩阵顺次相乘完成运动学正解的推导,通过矩阵左乘使对应元素相等求解运动学逆解方程。利用Matla b软件Robotics Toolbox工具箱建立运动学模型,并进行运动学分析,分析得出有关机器人位姿、关节角加速度、角速度、位移的运动曲线,分析验证其运动学正逆解,仿真结果到达预定位置目标,证明建立的运动学正、逆解模型正确性。通过分析关节空间下的运动轨迹,证明机器人路径规划的合理性。

设计了一种新型的胶囊驱动机器人,用于控制胶囊在胃肠道内的运动和定位。首先,建立胶囊驱动机器人的三维数字化模型;其次,利用齐次变换矩阵来确定驱动机器人运动过程中的位姿,同时利用D-H坐标系法进行运动学正逆解的相关计算;最后,利用MATLAB软件完成运动学建模与仿真,进行驱动机器人的工作空间分析及运动学验证。结果表明,通过控制五自由度的驱动机器人,能在平面任何方向上引导胶囊穿过胃肠道。

针对目前绿化养护行业自动化程度低的情况,提出了一种可以对绿篱进行多种造型修剪的机械手结构。通过Pro/E三维设计软件绘制了绿修剪机械手的三维模型,根据改进的D-H矩阵理论建立了机械手的连杆坐标系,完成了机械手正、逆运动学的求解计算,并借助MATLAB软件的RoboticsToolbox工具箱对正、逆运动学分析进行仿真验证。此外,利用基于随机抽样的蒙特卡罗方法对机械手的工作空间进行了仿真分析。仿真结果证实了运动学分析的正确性,同时也显示工作空间没有空腔和空洞,说明机械手机构的设计合理可行,可以满足绿篱修剪养护的作业需求,也为后续相关研究提供了理论支撑。

机电悬挂是一种新型车辆用悬挂,能够实现主动控制和半主动控制。装有机电悬挂的车辆在行驶时,负重轮的上下摆动会经过连杆机构传递至机电执行器。针对机电悬挂中连杆机构进行运动学分析,得出连杆系的运动学特性,为连杆机构的设计和机电悬挂的力学特性分析提供了依据。

本文简单地介绍了一种用于重载车辆的机械运动模拟采用三自由度旋转并联转台的机械设计结构与其特点,该旋转并联转台本身虽然具有3个独立的方向和角度之间运动的参数,但是当一个旋转并联转台能够做出一个俯仰和方向的侧倾转动时,会导致其产生一个额外的附加平移式运动,在一定的角度区间内重载车辆附加的平移式运动量值很小,因而实现这种运动可以及被用于汽车行驶中的运动仿真器.本文主要内容是对重载车辆在其运动模拟的过程中对其并联转台的机械结构进行三自由度的设计,并论述其特点。虽然转台本身的3自由度,且方向和角度运动参数独立,但是当转台工作需要做到俯仰和两个侧倾两种运动时,会对转台进行额外的平移运动,并且在一定角度范围内,该转台产生的额外平移运动量的值非常小,在这个基础上,该转台可以被广泛应用在汽车运动的模拟器。为设计三维重载荷转台,首先考虑机构模型的建立,然后以位姿变换矩阵为理论依据,导出位置正反解的计算,其次是建模,使用matlab robotics toolbox软件,以d-h理论为依据,结合转台连杆参数,对转台进行建模,对该个转台进行了运动学的仿真分析,验证了该位置的正反理解公式进行推导计算的正确性。并进行运动学仿真分析,以此来验证位置正反解公式的正确性。

本文以我公司6自由度机械臂为例,按照改进的D-H方法构建了6自由度机械臂工作运动的数学模型,对机械臂的正运动学、逆运动学进行分析。结合机械臂关节轴的典型几何结构,正向运动学分析通过各关节的关节角度求取末端机构的位置和姿态,逆运动学则利用代数法推导出封闭解,并给出了机械臂正逆工作方程的数学函数公式和运算求解的过程。通过MATLAB软件中的Robotics Toolbox,分别运算了机械臂的正、逆工作方程,进行了仿真实验。结果表明,函数测算结果与公式推导的数值基本一致,证实了模型结构和预算方法的一致性,对同类机械臂的研究具有很大的借鉴和参考价值。

本文以六足机器人为研究对象进行运动学分析,使用旋量理论求解出六足机器人运动学正解,并以运动学正解结果为依据结合Paden-Kahan子问题求解运动学逆解,在CATIA搭建三维模型,并导入MATLAB/Simulink,而后搭建平坦路面环境下的运动仿真,为后续的六足机器人运动平稳性的分析奠定了一定的基础。

近似直线机构因组成构件少、机构的累积误差小、传动效率高,在冶金工业和轻工业自动化生产线、物流行业的物料垂直搬运与输送中起到很重要的作用。运用解析法、机构学原理来分析该近似直线机构的运动特性,分析了不同尺寸案例并在MATLAB软件平台上实现,为后续的概念设计和方案设计实施提供了便利和基础。

在对插床导杆机构进行分析的基础上,运用MATLAB/SIMULINK软件对其进行运动学分析和动力学分析,并将分析结果可视化,为应用MATLAB/SIMULINK对其他机构进行分析提供了借鉴。