五自由度冗余机械臂运动学分析

为了完成对核聚变试验装置的日常维护工作,通过遥操作机械臂对核聚变实验堆装置进行包层维护是核聚变实验遥操作维护系统的重要任务之一。包层遥操作维护机械臂工作空间狭小,需对机械臂进行特殊设计。设计五自由度冗余机械臂方案,并进行动力学分析和Matlab仿真分析。     

可换电动机的机械臂关节

为了让机械臂具有多种控制方式,方便人们使用机械臂关节时可以在速度与精度中切换,提出了可换电动机的机械臂关节。该设计采用了左轮手枪的原理,打开外壳的一部分外壁使电动机显露出来,用拧螺丝的方式进行电动机更换,通过电动机上的齿轮与减速器轴上的齿轮进行传动。减速器采用了行星轮减速,由1个太阳轮和3个行星轮组成,减少了晃动所带来的误差,也解决了不同电动机的替换所带来的不同稳定性。     

多自由度的危险作业机械臂结构及控制系统

机械臂结构设计以及多自由度的运动控制是危险作业机器人能否胜任作业任务的关键。针对特殊的作业任务要求,采用电液比例控制和直流伺服驱动相结合的关节驱动形式,分析了无线通信系统、基于双目立体视觉的遥操作主从分级控制系统、各关节的伺服控制及所采用的先进控制策略,提出了半自助、自主两种作业模式,并对其实现原理进行了较深入的剖析。最后,创建了机械臂的虚拟样机模型,进行了机械手工作域的仿真分析,结果表明能较好地满足设计要求。     

面向网络遥操作数据臂平台的设计与实验

介绍了一种面向网络遥操作的数据臂平台的设计及其关键技术。针对网络遥操作中的不定时延和主从臂的异构控制等问题提出了解决方案。依据面向关节的思想,设计了一种对操作者主动臂关节实现最大解耦和带有部分关节力反馈的数据臂机构,以此为基础建立了面向网络遥操作的主从臂控制仿真平台,并完成了主从臂的异构控制试验。     

面向聚变堆维护的重载机械臂CMOR运动学算法设计及仿真

CMOR是一种应用于未来聚变堆部件维护的9自由度冗余重载机械臂系统首先介绍了重载机械臂构型,利用D-H法建立冗余重载机械臂坐标系,对机械臂的正运动学和逆运动学进行求解并在Matlab完成仿真;然后基于蒙特卡罗法在Matlab中计算了机械臂的工作空间,仿真结果显示可达空间满足±45°要求;最后针对重载臂稳定运动要求,对机械臂关节空间进行规划轨迹并在Matlab中进行验证,仿真结果显示机械臂末端轨迹平滑,满足要求,为下一步的遥操作维护机械臂的轨迹规划等问题提供了理论依据,这对聚变反应装置的维护具有重要意义.     

新型模块化机械臂的研制及其有限元分析研究

针对机械臂的设计特点和技术难点,对机械臂的本体结构进行了研究,提出了一种全新的模块化设计方法,该方法通过Solidworks建立了机械臂三维模型,进行了模块化机械臂伺服单元的设计。首先,对机械臂的电机和谐波减速器进行了选型,通过实验计算了不同关节角度的转矩,确定了最终的选择方案;然后,利用Ansysworkbench对机械臂的关键零部件进行了有限元分析,得出了机械臂第二关节等重要部件的应力和位移云图,从体积布局以及工作模式等角度进行了硬件设计,采用闭环控制算法和力反馈算法开发方案,实现了三闭环的伺服电机控制和一体化伺服驱动单元的力反馈;最后,在结构和算法的基础上开发出了OUR系列模块化机械臂。研究结果表明,关键零部件具有较大的刚度和强度,各关节具有高度的独立化和模块化。     

复合剪叉式机械臂的结构设计与分析

设计的复合剪叉式机械臂是基于可展开机构运动原理完成的新型机械臂,相对于关节式机械臂,省去了关节结合处的电机及减速器,减少了机械臂运动过程中的惯性力。同时其本身具有运动单元模块化、适用性强、稳定性高等特点。为了使复合剪叉式机械臂获得合理的结构参数,利用虚功原理,对复合剪叉式机械臂进行力学建模、计算与分析,并对剪叉臂极限工作状态下的受力情况进行了有限元仿真分析,结果表明剪叉臂的受力变形特性满足工作要求。     

基于非圆齿轮的机械臂重力补偿机构研究

目前大多数机器人工作过程中需要消耗大量能量来克服自身重力,为了降低能耗并提高机器人性能,提出一种用于转动关节机械臂的重力补偿装置,该装置采用非圆齿轮行星轮系扭转弹簧机构,可实现机械臂任意可达工作空间的重力补偿;建立机械臂静平衡力学模型,根据静平衡约束条件设计非圆齿轮行星轮系,对非圆齿轮行星轮系传动比分配进行讨论,得到满足力矩平衡的最简轮系;以2R平行四杆机构机械臂为例进行设计分析,并导入ADAMS中进行验证,仿真结果表明,重力补偿机构有效降低了驱动力矩。     

基于沟槽凸轮关节的交通锥回收机械臂设计及轨迹优化

基于一种双平行四杆机构与齿轮关节串联式的交通锥回收机械臂,针对其存在的回收效率低,且固定传动比的齿轮关节难以实现最优运动轨迹的问题,采用可变传动比的沟槽凸轮关节对其进行改进设计。首先,在对机械臂进行运动分析的基础上,以最小主臂转角为优化目标,根据交通锥运动要求确定约束条件,建立运动轨迹优化模型,求得机械臂最优运动轨迹;然后,根据优化后的运动轨迹,采用解析法求解沟槽凸轮的理论轮廓线,进而得到沟槽凸轮的实际轮廓线;最后,利用Adams进行仿真验证。结果表明,交通锥回收机械臂主臂转角减小8. 1%,缩短了液压缸的工作行程,改善了液压缸的受力情况,提高了交通锥回收机械臂的工作效率。     

模架式关节型机械操作臂的设计研究

根据轴孔装配机器人对机械操作臂的基本要求,在对机械操作臂传动机构进行分析的基础上,运用模块化设计思想对关节型机械操作臂进行模块化设计探讨,并简要介绍了其设计过程和结果。