基于虚拟样机技术的六自由度机械手建模与仿真

六自由度机械手广泛地应用于工业、农业等领域中,发挥着重要的作用。为此,设计了一种六自由度机械手,并基于虚拟样机技术进行了建模与仿真。首先,利用Pro/ENGINEER软件,建立了一种六自由度机械手机械系统的三维模型;其次,利用Pro/ENGINEER的模块对机械手进行了虚拟装配;接着,采用专用接口模块Mechanism/Pro将模型导入动力学仿真软件MSC.ADAMS;之后,利用MSC.ADAMS软件对机械手进行虚拟样机动力学干涉检查,验证运动锁止位置的合理性并绘制出相关特性曲线,为加工六自由度机械手物理样机提供了依据。     

目标物体抓取机械手的设计与仿真

对机械手的整体结构进行设计,包括对电机的选型和机械臂的强度校核。运用D-H方法建立机械手的运动学方程,并对正运动学进行求解,建立机械手末端相对于基座的位姿。运用Pro/E软件建立五自由度机械手的三维实体样机模型,然后导入ADAMS软件中建立机械手的虚拟样机并进行仿真,得出关节角速度、关节力矩和末端点的位移、速度特性曲线;通过ADAMS软件仿真验证了关节电机选型计算的合理性与运动方程的正确性,为机械手的设计优化、运动控制提供数据基础。     

基于ADAMS轴承转运机械手运动学分析仿真

利用UG建模软件对四自由度轴承转运机械手进行实体建模。采用笛卡尔坐标系,通过齐次坐标变换对四自由度轴承转运机械手建立运动学模型,并对轴承转运机械手进行正运动学和逆运动学求解。将机械手模型导入ADAMS中转化为虚拟样机进行运动学仿真,分析了四自由度轴承转运机械手仿真结果的运动规律曲线。仿真结果验证了四自由度轴承转运机械手运动学方程的正确性,并获得了机械手运动时施加在滚动滑车和悬臂横梁的作用力。     

虚拟样机技术在汽车发动机盖锁设计中的应用

以虚拟样机技术为设计理念,通过UG软件,建立汽车发动机盖锁的虚拟样机模型。运用UG的Motion模块时发动机盖锁进行运动学仿真分析,建立了4个运动分析方案,在虚拟样机模型中为每个运动分析方案建立相应的装配排列。将发动机盖锁的运动模拟以MPEG电影文件形式输出,形成电影动画,并用超级解霸3000播放器进行播放。虚拟样机技术可以减少实物模型和样机的投入,缩短产品开发周期,有利于实现产品的最优设计或变形产品设计。     

汽车发动机盖锁虚拟样机建立与分析

以UG软件为设计平台,建立汽车发动机盖锁的虚拟样机模型,用UG的Motion模块对发动机盖锁进行运动学仿真分析,建立了六个运动分析方案,在虚拟样机模型中为每个运动分析方案建立相应的装配排列。将发动机盖锁的运动模拟以MPEG电影文件形式输出,形成电影动画,并用超级解霸3000播放器进行播放。虚拟样机技术可以减少实物模型和样机的投入,缩短产品开发周期,有利于实现产品的最优设计或变形产品设计。     

活塞杆搬运机械手结构设计及运动学仿真

活塞杆搬运机械手可实现活塞加工过程的自动化,能够有效降低生产成本,改善工人劳动条件。因此,设计了一种搬运机械手,并基于Solid Works软件进行了建模与仿真。首先,通过分析活塞杆工艺特征,设计了搬运机械手总体方案;其次,对机械手整机进行了三维建模及虚拟装配;最后,利用Solid Works/motion模块对设计的机械手进行运动仿真,并绘制出相关运动特性曲线。仿真结果表明,机械手设计方案合理,并可为机械手物理样机研制提供依据。     

基于虚拟样机技术的仿人机器人电机选型

针对仿人机器人设计中电机选型的问题,提出基于虚拟样机技术的电机选型方法.在初选参考电机后,设计符合要求的机器人,使用Pro/E和ADAMS联合建立仿人机器人的虚拟样机模型,运用此虚拟样机进行机器人动力学仿真,以仿真参数为依据,进行电机系统的精确选型.最后通过比较关节负载特性曲线与电机的理想机械特性曲线,验证了电机选型的合理性.     

基于UG与ADAMS的贴片机虚拟样机设计

主要介绍运用UG建模、装配与运动模块和ADAMS运动学和动力学仿真功能建立贴片机机械系统虚拟样机.提出模块化建模思想,能够缩短建模时间并且提高模型准确性.建立的虚拟样机便于贴片机样机优化设计及模型数据处理和管理.     

基于UG/motion五轴光学检测仪的运动仿真

五轴光学检测仪通过对扫描测头的移动和被测冲压件的旋转精确控制实现五轴的运动形式,并对其建立数字化模型,利用UG/motion模块创建五轴光学检测仪运动仿真分析方案并进行了机构运动分析的应用,运动仿真结果很容易得出光学测头的运动特性,并绘制出速度,位移的关系曲线,大大简化了运动分析的过程。利用UG运动仿真模块进行运动分析的方法可以避免进行大量抽象理论的推导便可获取机构的运动特性,因此大大提高了运动分析的效率和准确性。     

基于UG的串并联机构坐标测量机虚拟样机设计与仿真

针对一种串并联机构坐标测量机进行机构分析,进而基于UG建立测量机虚拟样机,在UG下实现了坐标测量机的运动仿真,得到了测量机精确的运动数据及工作空间。     

基于人体动作姿态识别的机器人仿人运动*

以关节式机器人为对象,进行机器人仿人运动研究。从人体动作姿态识别、人-机动作映射、机器人运动控制等方面,详细阐述机器人仿人运动算法。提出人体动作姿态识别方法,利用Kinect传感器捕获人体运作的关节点位置信息,在建立人体基准坐标系的基础上,为了得到描述肩、肘运动的动作信息,计算人体手臂动作的关节角度,实现人体动作姿态的识别。在分析人体肩、肘等关节和机器人机构差异性的基础上,建立人体手臂与四自由度机械手臂的人-机动作映射规则。针对机器人自由度较少,无法完全复现人体运动的情形,分析、比较不同控制策略的优缺点和适用性,寻求适合机器人操作的复现控制策略。关节式机器人接收运动控制指令,执行相应的关节运动,从而实现机器人仿人运动。相关试验验证了人体动作姿态识别和机器人仿人运动控制算法的有效性。研究成果对于提高机器人控制和操作的简单易用性、提高人机交互能力具有借鉴意义,对于扩展机器人应用领域具有实践意义。     

基于SolidWorks和单片机的并联机器人控制系统

提出了一种新型的并联机器人运动控制方案。利用Solid Works运动仿真模块COSMOSMotion生成运动轨迹,将运动轨迹数据导出并处理成相应的机器人运动输入数据,单片机通过RS232串口与PC机通讯获得运动数据,并驱动步进电动机完成机器人的控制。该方案不需建立复杂的数学模型,就可以解决并联机器人控制系统设计,具有直观性强、运动精度高的特点。     

6自由度3-PRPS并联机器人运动规划分析及仿真

6自由度3-PRRS机构是基于Stewart平台设计出来的一种特殊构型的新型并联机构。为了准确分析该机构运动学特性并从运动规划角度研究机构关键参数与机构运动的关系,建立了有效的运动学模型对机构进行分析,给出了位置反解,同时面向工程应用提出了运动规划,然后利用ADAMS软件进行仿真分析。其中建立了不同平台尺寸比率k的模型,对动平台施加运动来观察、研究比率k的变化对连杆运动产生的影响,给出了3-PRRS机构关键参数比率k与机构运动的关系。分析结果为该类型机构位置反解研究提供了可行路径,避免了大量的数学计算和编程工作,提高了工作效率;并有助于在3-PRRS机构设计中,针对不同应用场景合理选择不同的参数模型。     

一种六自由度机械手的结构设计

在MATLAB中构建机械手的DH模型,计算并验证了机械手的正解。在CATIA三维模块中建立了六自由度机械手的模型,设置好材料,计算出各关节负载,利用ANSYS静力学仿真,验证了机械手壳体自身的强度。将模型导入ADAMS中,进行动力学仿真,通过五次多项式插值算法规划机械手的末端运动轨迹,计算出每个关节相应的力矩和转速,为电机选型提供了依据。     

5_DOF取皿机械臂设计与虚拟样机仿真

根据微生物培养过程中需对培养皿抓取和分拣的工作要求,设计了一款5自由度小型机械臂,通过UG软件建立其三维模型。利用D-H法建立其连杆坐标系并作运动学分析。采用MATLAB建立机械臂数学模型并对其工作空间进行分析与验证。将该三维模型导入到ADAMS软件中进行运动学/动力学仿真分析,得出机械臂各关节角速度、力矩等参数曲线,仿真结果可为该机械臂的物理样机制造与取放皿操作实验提供参考。     

可重构式机械臂运动构型与关节控制系统研究

为了服务于我国空间战略实施计划，从解决空间站复杂多样的在轨任务出发，分析任务特点， 利用已经建立的机械臂模块库中的各类运动模块搭建机械臂构型。针对机械臂构型分析关节运动特点，设 计关节控制器，并采用Ｚ- Ｎ 法结合遗传算法优化关节控制器控制参数，并对该方法进行了仿真验证，说明 该方法的可行性。     

油压机上下料机械手的设计与计算

设计了一种用于油压机加工过程中的自动上下料机械手,首先提出了机械手的总体设计方案,确定了机械手的基本结构形式、动作流程等,对机械手的运动时间进行了预分配;其次利用SolidWorks三维建模软件对机械手结构进行模块化设计,分别介绍了各模块的组成和工作原理,详述了伺服电机的计算选型过程,针对机械手抓取对象在加工前后参数发生变化的问题合理设计V型手指,最终确定了机械手的总体结构。试验表明,该机械手结构简单、运行可靠、能够大大提高生产效率。     

城市街区自助图书馆机械手运动规划与力控制系统设计

城市街区自助图书馆系统是在物联网基础上兴起的文化建设项目,是一种新型的图书馆发展模式。自助图书馆机械手作为图书传输的执行部件,具有借书传输、还书传输、自动分拣的功能,是自助服务效率和安全传输的关键。论文首先介绍了机械手图书传输的实现方式和机械手图书夹持装置的结构．然后对机械手进行了运动规划。在此基础上,基于单片机、运动控制卡和PC机对机械手控制系统进行了设计。市场反馈表明该机械手控制系统运行稳定．很大程度上提高了图书传输的安全性和自助服务的效率、     

THEORETICAL DESIGN AND MOTION PLANNING OF NONHOLONOMIC MANIPULATOR

A new nonholonomic transmission mechanism is proposed based on the nonholonomic the-ory and nonlinear control principle, and combined with conditions of the nonholonomic motion plan-ning and control, that is researched to compose method of the motion transfer chain from this transmis-sion mechanism, on which a new nonholonomic manipulator is designed. This nonholonomic manipu-lator is a controllable multi-joint manipulator that actuated only by two-servo electromotor Its motionexpresses the characteristic of nonholonomy constraint and nonlinear, and that also satisfies thechained form convertibility. And then, using the nonlinear control principle of chained system, motioncharacteristic of the nonholonomic manipulator is applied. From simulation verification and analysis,the usefulness of the theoretical design and control strategies is shown, and that is important in designand research of handiness robot and multi-finger robot hand.     

漂浮基柔性空间机械臂协调运动的非线性鲁棒自适应控制

针对具有外部扰动与参数不确定或未知的情况,讨论漂浮基柔性空间机械臂系统的协调控制与柔性振动抑制问题。基于假设模态法对柔性臂杆进行近似描述,并利用第二类拉格朗日方程与系统动量守恒关系,推导带外部扰动的漂浮基柔性空间机械臂系统的动力学方程。以此为基础,提出漂浮基柔性空间机械臂系统协调运动的非线性鲁棒控制与非线性鲁棒自适应控制方案。此两种控制方案均可克服外部扰动对系统的影响,控制漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态与机械臂各关节铰完成期望的协调运动,同时有效地抑制了臂杆的柔性振动。除此之外,非线性鲁棒自适应控制方案还可以解决系统惯性参数不确定或未知的问题。系统数值仿真结果证实了所提控制方案的有效性和可行性。