Diseño y verificación del sistema de interpolación de trayectorias de un mecanismo de cinemática paralela

[ES]El objetivo principal del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar un interpolador de trayectorias y programarlo en Labview. Para ello, se ha de analizar primeramente la cinemática del mecanismo a utilizar, un robot de cinemática paralela 5R, y calcular su espacio de trabajo. Después, se deducirán y programarán diversos perfiles de velocidades (trapezoidal de velocidades, trapezoidal de aceleraciones y sinusoidal) para moverse en rectas, así como el movimiento en curvas mediante splines. También se hallarán experimentalmente las características de los motores disponibles y se averiguarán las velocidades máximas que puede alcanzar el mecanismo. Así podremos presentar un software que sirva para generar trayectorias para el robot 5R. Se presentan también, entre otros, el presupuesto del proyecto y los riesgos en los que se puede incurrir. El documento finaliza con unos anexos de planos CAD, resultados y código de programación.

SCARA errobota: mugimendu gaitasunen eta ibilbide sorkuntzaren inplementazioa software grafikoan

[EU]Lan honen gaia SCARA errobot motaren mugimendu gaitasunen analisia egitea da, eta ibilbideen sorkuntzarako metodoekin batera software grafiko batean inplementatzea mugimenduaren simulazioa egin ahal izateko. Errobot serieen zinematikaren oinarrizko ezagutzatik hasita, mota konkretu batetara aplikatu egiten da eta honek aurkezten dituen berezitasunak garatu egiten dira, bi helburutara bideratuta: SCARA errobotaren mugimendu gaitasunak ezagutzea. Ibilbideen sorkuntzarako metodo baten inplementazioa. Hasteko, gaiaren egoera aztertu da, aplikazio nagusien eta ibilbide moten informazioa batzeko. Halaber ibilbideen sorkuntzarako metodoak arakatu dira, erabilera honetarako aproposena aurkitzeko. Jarraian, errobotaren analisia burutu da, ohizko erreminta matematikoak erabiliz, funtsezkoak diren lan eremua eta kokapen singularrak lortzeko. Ostean, software grafikoa garatu da mugimendu gaitasun hauek simulatzeko. Ohiko aplikazioetan oinarritutako ibilbideak sortzeko aukerak gehitu dira. Amaitzeko, oztopoak saihesten dituen ibilbideen sorkuntzarako metodoa inplementatu da, “pick and place” ibilbide motaren barruan.

Diseño cinemático de un mecanismo espacial de cinemática paralela

[ES]Este Trabajo Fin de Grado está enmarcado dentro de un proyecto del grupo de investigación CompMech. El proyecto consiste en el diseño y construcción de un mecanismo de cinemática paralela para ensayos dinámicos. Este trabajo fin de grado engloba las tareas necesarias para el estudio del espacio de trabajo del mecanismo y la determinación de las dimensiones más apropiadas desde consideraciones cinemáticas. Se partirá de tres posibles mecanismos, de los que más adelante se seleccionará uno con el que terminar el ciclo de diseño. Para ello el primer paso es el análisis cinemático de los mecanismos. Se resolverán los problemas de posición y de velocidades, que serán los necesarios para el posterior estudio del espacio de trabajo. La resolución de estos problemas se programará en un programa Matlab. Después se obtendrán los espacios de trabajo de cada uno de los mecanismos, así como las posiciones singulares dentro del mismo, y su variación ante variaciones en las dimensiones. Será también de interés determinar las regiones del espacio de trabajo en las que más fácil es efectuar el movimiento del mecanismo. Conocidos los espacios de trabajo de cada mecanismo y su variabilidad con cambios en las dimensiones, se elegirá el mecanismo más apropiado para continuar con el ciclo de diseño. Para la elección se tendrán también en cuenta consideraciones adicionales aportadas por otros miembros del grupo.

Diseño mecánico de manipulador paralelo XY.

[ES]El proyecto consiste en el desarrollo mecánico de un manipulador paralelo basado en un mecanismo de cadena cerrada y 5 pares de rotación moviéndose en un mismo plano, de modo que cubra un espacio de manipulación previamente definido. Para ello se realizan los diseños en programas de CAD y se realizan los planos de diseño y montaje con el objetivo de posteriormente llevar el diseño a la realidad.

The effect of contextual cues on the encoding of motor memories.

Several studies have shown that sensory contextual cues can reduce the interference observed during learning of opposing force fields. However, because each study examined a small set of cues, often in a unique paradigm, the relative efficacy of different sensory contextual cues is unclear. In the present study we quantify how seven contextual cues, some investigated previously and some novel, affect the formation and recall of motor memories. Subjects made movements in a velocity-dependent curl field, with direction varying randomly from trial to trial but always associated with a unique contextual cue. Linking field direction to the cursor or background color, or to peripheral visual motion cues, did not reduce interference. In contrast, the orientation of a visual object attached to the hand cursor significantly reduced interference, albeit by a small amount. When the fields were associated with movement in different locations in the workspace, a substantial reduction in interference was observed. We tested whether this reduction in interference was due to the different locations of the visual feedback (targets and cursor) or the movements (proprioceptive). When the fields were associated only with changes in visual display location (movements always made centrally) or only with changes in the movement location (visual feedback always displayed centrally), a substantial reduction in interference was observed. These results show that although some visual cues can lead to the formation and recall of distinct representations in motor memory, changes in spatial visual and proprioceptive states of the movement are far more effective than changes in simple visual contextual cues.

Selection and control of limb posture for stability.

Impedance control can be used to stabilize the limb against both instability and unpredictable perturbations. Limb posture influences motor noise, energy usage and limb impedance as well as their interaction. Here we examine whether subjects use limb posture as part of a mechanism to regulate limb stability. Subjects performed stabilization tasks while attached to a two dimensional robotic manipulandum which generated a virtual environment. Subjects were instructed that they could perform the stabilization task anywhere in the workspace, while the chosen postures were tracked as subjects repeated the task. In order to investigate the mechanisms behind the chosen limb postures, simulations of the neuro-mechanical system were performed. The results indicate that posture selection is performed to provide energy efficiency in the presence of force variability.

a real-time path planning approach without the computation of cspace obstacles

An important concept proposed in the early stage of robot path planning field is the shrinking of the robot to a point and meanwhile expanding of the obstacles in the workspace as a set of new obstacles. The resulting grown obstacles are called the Configuration Space (Cspace) obstacles. The find-path problem is then transformed into that of finding a collision free path for a point robot among the Cspace obstacles. However, the research experiences obtained so far have shown that the calculation of the Cspace obstacles is very hard work when the following situations occur: 1. both the robot and obstacles are not polygons and 2. the robot is allowed to rotate. This situation is even worse when the robot and obstacles are three dimensional (3D) objects with various shapes. Obviously a direct path planning approach without the calculation of the Cspace obstacles is strongly needed. This paper presents such a new real-time robot path planning approach which, to the best of our knowledge, is the first one in the robotic community. The fundamental ideas are the utilization of inequality and optimization technique. Simulation results have been presented to show its merits.

基于眼固定安装方式的机器人定位系统

研发了基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标定方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现了机械手的精确定位。

应用于自动化生产线的视觉机器人系统

应用于融动化生产线基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现丁机械手的精确定位。

一种7DOF冗余手臂构形的运动学与动力学特性研究

冗余度机构具有高度的灵活性和避障能力,利用冗余自由度可以改善仿人机器人手臂的运动性能。以实现人体手臂的运动特性和操作灵活性为目标,研制了一种7DOF冗余仿人机器人手臂,根据冗余手臂的机构学特点,研究了手臂的运动学和动力学性能,并在工作空间、肘部关节的自运动能力以及手臂自重引起的关节重力矩等方面与其它两种典型的冗余手臂构形进行了比较分析。

串并联数控机床的作业空间分析

鉴于并联机床普遍存在有效作业空间小、运动控制复杂和实用刚度还不理想等不足．采用了串并联混合式机床运动结构．针对所研究的4—4构型串并联机床,分析了影响作业性能的几何约束条件,采用基于位置逆解模型的极限边界数值搜索法,确定了机床作业空间,并通过数值仿真研究获得了机床运动参数和结构参数对作业空间的影响规律，为优化机床结构尺寸以获得尽可能大的有效作业空间奠定了基础。

基于约束的4自由度并联机床的可达工作空间分析

针对一种新型的4-DOF并联机构的结构特点,采用基于逆解计算的网格法对其工作空间求解的算法进行了详细的分析,并利用Matlab编制了相应的程序,以Matlab图的形式描绘了几种情况下的工作空间区域,并对此进行了分析。

大射电望远镜精调Stewart平台工作空间分析

针对大射电望远镜精调Stewart平台的五自由度运动特性,采用快速极坐标搜索法确定了五自由度大射电望远镜精调Stewart平台的工作空间.通过实例分析验证了所提出的工作空间分析方法的有效性.为大射电望远镜馈源轨迹跟踪实现和精调Stewart平台的设计奠定了坚实的基础.

一种离散驱动蛇形柔性臂的工作空间及优化设计研究

以一种离散驱动蛇形柔性臂为研究对象 ,分析并提出了弯曲型离散驱动机器人工作空间的表达方法。考虑到离散驱动机器人工作空间的离散性 ,为了便于对其运动学参数进行调整 ,以使末端操作器达到新指定的工作位置 ,提出了参数调整“标定”的概念 ,并依据使运动学参数调整值尽量小的优化原则对运动学参数进行了优化设计 ,从而解决了运动学参数设计的冗余度问题。

一种新型四自由度并联机器人

提出一种用铅垂导轨上 4个滑块作为原动件的新型四自由度并联机器人 .该并联机器人的动平台能够实现两个方向的移动以及绕两个方向轴线的转动 .研究了该并联机器人的运动学建模方法 ,给出了运动学正、逆解 ,用 Grassmann几何法分析了该并联机器人在其工作空间内不会出现奇异形位 .基于该四自由度并联机器人可以非常方便地开发具有大工作空间的五轴联动数控机床