气动柔性五指机械手运动空间与抓取实验研究

设计了一种气动柔性五指机械手,采用单驱动型和多驱动型单向弯曲柔性关节作为单自由度手指关节,可完成多自由度抓、握、捏等人手灵活动作;搭建机械手运动学实验平台和抓取实验系统,利用3D运动捕捉系统,得到了机械手各手指运动空间,机械手可稳定抓取日常生活中不同外形和质量的物体,验证了其有类似人手的抓取能力。实验结果表明：机械手各手指基本完成了设计要求,实现各自抓取功能,具有良好的柔顺性和适应性。     

复合驱动双指柔性机械手的设计与控制

为了满足工业领域中形状多变、物性多样、尺寸不一的复杂目标件抓取需求,模仿人手指关节并依据双指贴合抓取原理,设计达到包络贴合状态的双指柔性机械手. 分析目标件外形轮廓的结构特点,提取目标件轮廓的抓取特征,获得柔性机械手的结构运动原理.根据柔性机械手运动原理,进行目标件包络夹取过程的数学建模与仿真分析, 搭建平台验证柔性机械手的性能.该机械手由柔性机械手指、驱动部件和位置补偿机构组成,可以实现圆柱体、圆锥件、长方体类零件的适应性抓取,具有较高的抓取可靠性与稳定性.     

印刷电路板抓取机械手的设计

针对手工抓取印刷电路板放入吸塑盒存在效率低且容易对PCB造成损害的问题,本文以某印刷电路板公司为研究对象,设计了印刷电路板(printed circuit board,PCB)自动化生产流水线,对PCB抓取机器人进行了总体的结构设计,通过对几种机械手抓取方案的比较,选取柔性夹钳式机械手。分析结果表明,本文设计的机械手在抓取PCB小板过程中,运动平稳,很好地实现了PCB抓取和装盒操作。该研究为PCB抓取的研究和开发提供了理论依据,具有广阔的发展前景。     

水果被动抓取末端执行器的结构设计

针对一种水果被动抓取末端执行器,提出一种以简单的曲柄滑块机构完成机械手对各种水果抓取的设计思想,通过近似苹果轮廓的抓取手指,并添加抓取力控制精确的柔性缓冲装置,可满足多种水果的抓取,能很好实现多种水果分拣和采摘作业。首先通过对苹果果实生长形态参数和果肉硬度力学参数的分析,优化抓取手指结构以及对抓取性能进行力学模型分析和验证,然后对柔性缓冲装置进行改进,使其满足不同品种水果的抓取力要求,扩大了抓取对象范围。结构优化校核和机构运动仿真表明,该设计可以实现对水果的无损抓取。     

液压机械手软抓取技术的研究

机械手常要进行抓取作业 ,为了能把物体抓住而不因夹持力过大而对物体造成伤害 ,设计了一种具有压觉和滑觉功能的机器人触觉传感器 ,对机械手抓取物体时遇到的问题及相应的施力策略进行研究 ,设计了一种比例因子可调整的模糊控制器 ,并进行了实验研究 .实验证明 ,使用机器人触觉传感器和模糊控制策略机械手能够进行软抓取作业     

一种抑制振动的平板玻璃上下片机械手的设计

设计了一种抑制振动的平板玻璃上下片机械手,主要由支撑板、固定板、玻璃吸附板、主动伸缩杆、从动伸缩杆及关节组成。机械手采用并联结构,弥补了目前单梁玻璃上下片机械手运动不平稳、受力集中等不足。采用SolidWorks软件对机械手进行三维建模及运动仿真,验证了机构的可行性。采用ADAMS软件对机械手进行动力学仿真,验证了机械手在抓取玻璃偏置的情况下,从动杆承担了抓取偏置产生的扭矩,抑制了机械手的振动,提高了机械手的强度,延长了机械手的使用寿命。     

PCB板自动检测装置机械手的改进设计研究

针对实际运行过程中机械手抓取印制电路板失败的问题,本文对PCB板自动检测装置机械手进行改进设计。给出PCB板自动检测装置的工艺流程,对印制电路板自动检测装置出现的问题进行分析,运用加工误差补偿和增加约束补偿方法,对滑轨进行选型和整体结构设计,为提升机械手的抓取精度,对主机械手和机械手小爪的结构精度进行改进,在机械手两侧加入滑轨对其进行约束。同时,对检测装置的部分结构进行调整,提高检测装置运行的可靠度。研究结果表明,主机械手气缸偏移角度减小至0.3°以内,主机械手的偏移量缩小至±0.2mm,机械手小爪能成功抓取电路板,不会出现抓取失败现象,有效解决了因机械手不稳定而出现运动精度不够的问题,提高了装置总体运行效率及可靠度。该研究对印制电路板板自动检测装置的改良具有实际意义和应用价值。     

气动软体驱动器的设计

根据人手指外骨骼关节结构,提出硅胶多腔体仿人柔性关节,设计了一种用于手部康复机器人的气动软体驱动器,详细阐述了驱动器的制作流程。采用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元仿真,给出不同气压下的仿真图形。仿真结果表明,提出的软体驱动器的理论模型与实验数据基本吻合,相对于其他结构,整体的稳定性,抓取能力更强,为以后仿人柔性机械手的应用提供了支撑。     

基于PLC控制的冲床上下料气动机械手

针对冲床人工上下料效率低、精度差、存在安全隐患等问题,设计了基于PLC控制的冲床上下料气动机械手,给出了机械手的总体结构及工作原理,并对其气动、控制系统进行了研究;设计了机械手可换指端夹持器。该机械手结构紧凑、工作灵敏、可靠性高、柔性好、成本低且调试维护方便,符合企业的需求。     

液压机械手软取技术的研究

机械手常枯进行抓取作业，为了能把物体抓住而不因夹持力过大而对物体造成伤害，设计了一种具有压觉和滑觉功能的机器人触觉传感器，对机械手抓取物全时遇到的问题及相应的施力策略进行研究，设计了一种比例因子可调整的模糊控制器，并进行了实验研究，实验证明，使用机器人触觉传感器和模糊控制策略机械手能够进行软抓取作业。     

基于ADAMS的柔性焊接机器人动力学仿真

在Pro/E中完成了焊接机器人的三维建模,然后导入ADAMS软件中,添加约束后建立了焊接机器人的虚拟样机模型。考虑到柔性构件对机器人系统运动性能的影响,构建了该机器人的刚柔耦合模型,并进行了动力学仿真。结果表明:柔性手臂构件对机械手的运动精度产生了较大影响。     

FAST中的宏/微机器人概念及索张力的优化配置

基于大射电望远镜ＦＡＳＴ创新设计中悬索与Ｓｔｅｗａｒｔ平台两级调节方案,提出了并联宏－微机器人的概念,建立了悬索柔性机器人的系统的逆运动学模型;针对悬索柔性的特点,在满足馈源电性能要求的前提下,提出了索系结构张力配置的优化方案,计算结果表明该方案可使悬索张力的分布更加均匀,并可避免悬虚牵,这一方案也可用于其他并联悬索结构的张力配置。     

Dynamic modeling and analysis of 3-RRS parallel manipulator with flexible links

The dynamic modeling and solution of the 3-(R)RS spatial parallel manipulators with flexible links were investigated. Firstly, a new model of spatial flexible beam element was proposed, and the dynamic equations of elements and branches of the parallel manipulator were derived. Secondly, according to the kinematic coupling relationship between the moving platform and flexible links, the kinematic constraints of the flexible parallel manipulator were proposed. Thirdly, using the kinematic constraint equations and dynamic model of the moving platform, the overall system dynamic equations of the parallel manipulator were obtained by assembling the dynamic equations of branches. Furthermore, a few commonly used effective solutions of second-order differential equation system with variable coefficients were discussed. Newmark numerical method was used to solve the dynamic equations of the flexible parallel manipulator. Finally, the dynamic responses of the moving platform and driving torques of the 3-RRS parallel mechanism with flexible links were analyzed through numerical simulation. The results provide important information for analysis of dynamic performance, dynamics optimization design, dynamic simulation and control of the 3-RRS flexible parallel manipulator.     

基于刚柔混合建模的移动焊接机器人系统仿真

以某移动焊接机器人为例,在刚柔混合建模理论与方法的基础上,利用Pro/E对移动焊接机器人进行整体造型;不仅将模型导入到仿真软件ADAMS环境,而且利用ADAMS/AutoFlex模块对机器人部分构件建立柔性体,同时通过ADAMS/View构建了机器人的刚柔多体动态仿真模型。仿真分析说明：该模型能够准确的反映焊接机器人的运动和受力情况,其分析也为末端机械手的动力学研究和移动焊接机器人物理样机的开发提供可靠的方法和依据。     

柔性机械臂结构控制一体化设计

综合考虑机械结构和控制器对系统性能的影响,采用结构与控制一体化设计方法对单连杆柔性机械臂系统进行了研究,同时优化设计参数包括柔性机械臂结构参数和控制器参数.为兼顾系统鲁棒性和抑制末端柔性振动性能,采用H_∞鲁棒控制器.结构设计变量的参数寻优采用智能优化算法.设计结果表明.柔性机械臂具有非均匀截面梁结构,设计的控制器对系统参数的不确定性有较好的鲁棒性.     

外骨骼康复机器人的正向运动学仿真分析

针对外骨骼康复机器人,本文根据人手的功能和运动约束,对机器人进行模块化设计,并建立了机器人位置正向运动学方程及外骨骼康复机器人抓取杯子的仿真模型,运用ADAMS/Hydraulics模块进行运动学仿真,仿真结果表明,虚拟手指运动机构实现了角加速、匀速、减速的运动状态,并得出了康复机械手关节角速度在0～170rad/s范围内人手可以完成关节弯曲运动的康复运动。虚拟指模型的运动学分析为外骨骼康复机械设备的研究提供了必要的理论依据和参数。     

驱动器故障影响下柔性机械臂运动控制的进展与展望

随着机械臂技术的不断发展,传统刚性机械臂逐渐难以满足一些新式机械臂系统在轻质化、运动灵活性、大空间范围等方面的需求,如空间机械臂、手术机械臂、人机交互式机械臂等。越来越多的研究人员将目光投向柔性机械臂及其高精度运动控制方法的研究中。针对此类系统,目前已经有一些有效的运动控制方法被提出。然而,当机械臂的某一驱动器发生故障后,常规的控制方法难以保证原有的控制性能,甚至可能导致系统不稳定。研究驱动器故障影响下的柔性机械臂运动控制方法具有重要的理论意义和应用前景。本文首先概述柔性机械臂已有的运动控制方法。然后,从驱动器故障的类型出发,分析并综述驱动器性能故障、驱动器完全损坏故障以及驱动器突发故障对系统的影响及其克服方法的研究现状。最后,本文讨论了当前驱动器故障影响下柔性机械臂运动控制还需进一步解决的关键问题,总结了三点前景方向,对柔性机械臂运动控制的进一步研究具有一定的参考价值。     

机器视觉电动缝纫机关键技术研究

研究了一种基于机器视觉和数控技术的工业智能缝纫设备的关键技术。该设备通过图像传感器对工作台上摆放的缝片进行识别与定位,通过送料机械手实现缝片的抓取并实现精确、快速、可靠地缝片的送料,以抛弃目前电动缝纫机的模板夹具,并实现减少操作工干预。     

变电构架柱螺栓连接柱顶节点优化分析

以某500 kV变电站28 m焊接构架柱的设计条件为依据,通过螺栓构架柱和焊接构架柱的对比分析,得出螺栓构架柱可以取代焊接构架柱运用于输变电工程中;通过对螺栓构架柱柱顶各构件包括盖板、顶板和竖板厚度以及螺栓型号、螺栓布置等因素对构架柱整体刚度和强度的影响研究,得到了各因素具体影响程度的差别,为螺栓连接的新型构架柱设计和优化提供了理论依据.