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。     

基于ADAMS机械手的动力学分析

本文在分析了机器人机械手工作原理的基础上,基于多体动力学,利用MATLAB及ADAMS动力学分析软件建立了该型机器人机械手运动仿真模型,模拟并研究了机械手大臂的动力学行为。通过机械手进行静力学、动力学等方面的分析,观察其工作姿态,判断其运动方案的合理性,为机器人的其他相关控制提供参考和借鉴。     

气动柔性机械手手指运动学研究

气动柔性五指机械手手指由自制的两种柔性关节通过连接盘串联组成。根据关节变形规律,在手指上选取特征点,通过齐次坐标变换建立了机械手手指的运动学模型。在柔性关节静力学实验的基础上,进行了柔性手指的运动学仿真,获得了机械手手指的工作空间。仿真结果表明,该柔性机械手具有较好的灵活性和较大的工作空间,通过手指间的协同配合可以完成抓、握和夹等动作。     

欠驱动手爪设计及接触力分析与仿真

针对现阶段自动化生产中末端执行器适应性较差的问题,设计了一种采用欠驱动机构的机械手爪。对欠驱动手爪的总体结构和存在的各个抓取构形进行了分析。基于虚功原理,将弹簧扭矩和被抓取目标重力纳入考虑范围,建立了较为精确的静力学模型,提出了接触力调节的方法。利用ADAMS对静力学模型和接触力调节方法进行了仿真验证,结果表明该欠驱动手爪抓取范围较大,理论计算与仿真结果误差较小,接触力调节方法切实有效。     

高抓取能力人工肌肉型柔性机械手设计与验证

针对现有柔性机械手抓取范围有限，负载能力小的问题，基于弯曲型人工肌肉设计了一种安装角度可调的四指柔性机械手。基于能量法进行了弯曲型人工肌肉的静力学分析与验证，单根执行器最大弯曲角度可达151°，最大输出力为3.2N，执行器静力学模型平均误差分别为5.25%和8.13%。进一步，基于设计的四指柔性机械手，针对不同形状和大小的物体完成了抓取实验。结果表明，机械手最大抓取物体质量为1 050 g，最大尺寸为φ226 mm，在抓取实验中单根执行器最大弯曲角度为93°。设计的机械手具有稳定的抓取性能，能够实现日常物品稳定的抓取。     

夹紧机械手的设计与优化

优化设计是工程界较为关注的领域。从夹紧机械手的实际结构出发,利用UG三维建模软件建立机械手三维建模,并以ANSYS Workbench软件作为分析手段对其进行静力学分析,得到机械手的总变形以及工作应力,并在Shape optimization模块中对结构进行改进设计,结果不仅使机械手结构总变形和应力有所降低,且质量比原结构降低了24.4%,证明了该方案设计的合理性,同时也为后续机械手的系统设计提供了借鉴和依据。     

一种导轨丝杆机构传动可靠性及稳定性分析研究

丝杠是机械手十分重要的部件,然而传统的解析方法难以完成精确全面的计算和分析。对应用于机械手上的某种导轨丝杆机构传动的稳定性设计及可靠性进行了计算分析,建立了动力学方程,还应用ANSYS进行了模拟分析验证和静力学仿真分析,验证了该机构传动的稳定性,提高了机械手的性能,对提高并优化本机构的研究提供了理论依据。     

基于球面并联机构的换档机械手换档力分析

对基于二自由度非对称直线内副驱动的球面并联机构的换档机械手进行了静力学分析。在建立机构输出力与驱动力之间的映射关系模型的基础上,通过仿真计算得出驱动杆在各档位之间变换时驱动力的变化曲线,分析最大驱动力和外部载荷之间的关系,为实际操作中换档力的控制提供理论方法。     

垂直平面三杆柔性机械手动力学建模及仿真

为解决柔性机械手动力学建模常用的有限元等方法导致模型精度不高的问题,将柔性机械手视为连续整体,用矢量法建立了机械手的动力学模型。对比了矢量法和FEM法建立的动力学模型以及理想状态下机械手刚体动力学模型的仿真结果。对比结果表明,用矢量法建立的柔性机械手动力学模型是可行的,精度也较高。     

一种3-DOF并联机械手的研制

提出了一种采用(U+UPS)P+UPS弱耦合并联机构的3-DOF机械手。首先,推导出机构的位置反解,建立机构的速度映射模型,并建立了机构的驱动、约束静力学传递方程。然后,对机构的工作空间进行分析,绘制出工作空间三维分布图以及雅可比矩阵条件数在工作空间内的三维分布图。通过定义运动灵活性评价指标对机构进行运动灵活性分析,绘制出结构参数与运动灵活性评价指标之间的关系曲线;通过定义静力承载性能评价指标对机构进行静力学分析,绘制出结构参数与机构静力承载性能评价指标之间的关系曲线。采用蒙特卡罗法进行结构参数设计,选取了一组综合性能较好的结构参数：机械手的固定平台万向副分布直角边长为240mm,运动平台球面副与参考点间距为80mm,中间连接杆球面副与主UP支链轴线间距为90mm,主UP支链与中间连接杆的固接点到万向副间距为600mm。最后,研制出机械手的实验样机,对机械手实验样机进行了力学标定,验证了机械手样机结构的合理性。     

近指节角度可调欠驱动机械手的抓取力调节性研究

基于仿生学原理,以均力抓取为目标,设计了一种抓取力可调的欠驱动机械手。针对不同尺寸的刚性球体,依据参与抓取的指节数目,进行了3种抓取模式的分类研究,并分别建立了静力学模型。对抓取力的MATLAB软件数值计算结果表明:当输入转矩一定时,通过调节机械手近指节的初始角度,可以达到接触力大小相等的良好效果;当近指节初始角度不变时,通过调节输入力矩的大小,可实现在均力抓取状态下接触力大小可调的功能。     

4自由度简易焊接机械手结构稳定性分析

从结构稳定性方面对适用于汽车车身中呈三维空间密集分布、且近似于单轴分布焊点的4自由度机械手进行了探讨,通过借助于UG／CAE模块,对机械手主体结构进行了静力学分析,结果表明该焊接机械手的整机结构满足刚度和强度设计要求。     

双机械手协同运动模型及其工作空间分析

基于双机械手建立协同运动学模型,分析其最佳协调工作空间。首先,采用D-H变换矩阵法建立双机械手运动学模型,揭示机械手末端执行器在不同运动形态下笛卡尔坐标空间位姿与机械手各关节变量之间的转换关系;其次,利用MATLAB中Robotics Toolbox建立双RCX340机械手三维仿真模型,验证运动学模型的可靠性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对双机械手的工作空间进行了分析,得到双机械手末端执行器的最佳协调工作空间,为双机械手协调轨迹规划提供了理论依据。     

水下欠驱动机械手结构设计与仿真分析

面向水下机械手深海作业环境,研究设计了一种可用于水下环境的欠驱动机械手,机械手共有3个手指,每个手指有3个关节,是由连杆传动的欠驱动手指,欠驱动使手指抓取具有自适应性。分析了手指运动机理,研究设计了手指模块和整体结构,对手指进行了抓取静力学分析,在ADAMS软件中对机械手进行动力学仿真,验证了机械手结构的合理性与可行性。     

塔机标准节主枝焊接机械手设计及运动学分析

针对国内塔机行业焊接工人劳动强度大、作业条件差、焊接质量不易控制等问题,设计了一种六自由度塔机标准节主枝焊接机械手,采用交流伺服电机与谐波减速器相结合的传动方案。运用D-H法建立了机械手运动学模型,推导了机械手的运动学方程。利用Matlab软件的机械系统建模仿真模块SimMechanics建立机械手的机构模型,进行了机械手运动学仿真分析,验证了运动学模型的正确性。     

基于ABAQUS的模块化机械手动静态分析及结构优化

模块化机械手在焊接过程中,运动到某些位置时出现振动幅度比较大的现象,影响了焊接的精度和质量.对模块化机械手进行动静态分析,首先利用三维软件UG NX 12.0对模块化机械手进行建模,再利用有限元分析软件ABAQUS对模块化机械手进行静力学分析和模态分析.静力学分析结果表明:模块化机械手结构的刚度和强度达到工作性能要求.动力学分析结果表明:模块化机械手第1阶固有频率(f1=30.870 Hz)和减速器输入最小的转频(29.13 r/min)很接近,容易出现共振现象.在对第6轴结构优化后进行验证分析,得出第1阶固有频率为36.033 Hz,比原来提高了16.72％,远离了减速器的输入转频,避免了共振.本研究为对模块化机械手改进提供了理论依据.     

基于旋量理论的机械手并联机构刚度分析

刚度是并联机构的重要性能指标,为了评价并联机构的刚度,采用旋量理论来建立机构刚度矩阵。利用机构的静力学分析,通过一系列的积分变换得到力与弯曲变形的关系方程,建立冲床机械手并联机构中单个柔性单元的空间刚度矩阵,在此基础上推导出整个机构的刚度矩阵。通过分析计算得出了冲床机械手并联机构的平移变形量值和旋转变形量值,分析结果可用来评价机械手的动态性能和末端的定位精度,同时为机构的进一步优化设计奠定了理论依据。     

龙门机械手设计及关键零件的动静特性分析

为减轻工人的劳动强度,降低劳动成本,提高企业的工作效率,进一步减少工人的操作难度,开发设计一种搬运码垛龙门式机械手。介绍龙门式机械手的机械手架体、行走部分、治具部分、PLC控制系统和人机交互界面等结构和其功能。通过SolidWorks创建三维模型,采用ANSYS workbench进行分析,为更好地体现龙门式机械手的性能和安全度,在不稳定工况情况下,对龙门机械手架体部分进行静力学分析和模态分析,了解架体部分的强度以及振动情况,证明了所设计的机械手符合实际使用要求。     

一种带块式指节限位机构模块化机械手的研究

为了解决现有欠驱动模块化机械手指节限位机构结构复杂、更换手指不方便及功能单一的问题,基于欠驱动原理设计了一种采用块式指节限位机构的模块化机械手。块式指节限位机构结构简单,模块化手指更换方便,可以实现多功能抓取和捏取。采用机构静力学分析方法,对机械手捏取状态下的手指进行了静力学分析,推导出了末端指节的接触力计算公式。采用ADAMS软件对机械手进行了接触力分析,仿真结果表明,模块化机械手可稳定包络抓取直径为80～150 mm的3种球状物体,接触力控制在5.86～13.91 N,可包络抓取直径为60～100 mm的3种圆柱状物体,接触力控制在9.16～18.69 N,可捏取厚度为0～12 mm的2种薄片状物体,接触力可以达到任意设定值。研究设计的机械手通用性强,适用范围广,为机械手的研发提供了参考。     

机械手动力学的ADAMS与MATLAB联合仿真研究方法

ADAMS与MATLAB/simulink的联合仿真分析是一种全新的机电一体化分析方法.本文以二自由度机械手为研究对象,分析了机械手的运动学,建立了机械手的动力学模型,规划了运动轨迹,选择了控制方法,并在MATLAB/simulink中建立了机械手的控制系统模型.最后采用ADAMS与MATLAB/simulink联合仿真的方法研究了该机械手的动力学.