直线平夹自适应机器人手抓取分析与实验

传统机器人手在平夹模式下,其手指末端的运动轨迹为圆弧,难以精确捏持薄板物体.针对传统机器人手的不足,设计一种可实现直线平夹精确捏持和自适应包络通用抓取的机器人手,分析了该机器人手的工作原理,结构组成,并且对机器人手抓取模式、平夹抓取最大抓取质量和自适应包络抓取特性进行分析,为优化机器人手设计提供依据.研制了机器人手样机...     

弹性霍肯连杆直线平夹自适应机器人手研制

平行夹持是机器人手重要的抓取模式,但由于其末端指段沿圆弧轨迹运动,因此,机器人手在桌面上夹持物体时需要机械臂配合升降,从而增加了其对不同尺寸物体的抓取难度。针对此问题,介绍了一种末端指段呈直线轨迹平动的直线平行夹持模式;基于该模式,提出了一种基于霍肯连杆机构实现的直线平夹自适应手指（SHKL手指）。SHKL手指利用霍肯连杆机构实现末端关节直线运动,利用同向等速的双平行四连杆机构实现末端指段相对手掌姿态固定,利用弹性关节、弹簧和限位等实现自适应抓取。理论分析与实验结果表明,SHKL手指具有直线平夹与自适应抓取功能,抓取稳定,控制容易。     

线性空程传动耦合自适应机器人手研制

传统耦合自适应手指采用并联的两套传动机构实现先耦合后自适应的复合抓取模式,存在机构复杂、内耗大和弹簧选型困难等不足。针对此问题,设计了一种新的耦合自适应欠驱动手指机构——COSA-LET手指。COSA-LET手指包括多个齿条、双拨杆、双限位凸块和双弹簧等,由一个电机和串联传动机构驱动两个关节。COSA-LET手指利用反向双齿条和带弹簧及凸块限位的齿轮实现耦合联动功能,利用关节轴弹簧将电机动力分解到两个关节轴,通过双拨杆线性空程传动的延时拨动效应解决了自适应阶段的解耦问题。手指抓取受力分析和实验结果表明,所研制的带有3个COSA-LET手指的COSA-LET机器人手实现了耦合与自适应复合抓取功能,能够根据被抓取物体的大小、形状和位置,在耦合与自适应之间自主切换抓取模式。     

具有自适应能力轮-履复合变形移动机器人的开发

针对非结构环境中路面软硬相间、平坦与崎岖并存的地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种对非结构环境具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人(NEZA-I).NEZA-I由控制箱体单元和两个相同的可变形轮-履复合(Transformable wheel-track,TWT)移动模块组成.每个TWT模块在一个驱动力作用下能以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动,也能根据地面约束力变化而改变运动模式(即轮-履互换)和调整运动姿态(即改变履带几何形状).对移动机构平台的设计方法不仅可提高驱动电动机的使用效率,也可简化对机器人的控制.试验表明,NEZA-I可通过调整自身机构以合理的运动模式及姿态通过复杂路面环境,具有较好的环境自适应性和越障性能,验证了该移动机构系统设计的合理性.     

基于欠驱动机构的仿人机器人手爪设分

通过研究人手的生理结构特点,模仿人手结构,设计出仿人机器人手爪。整个手爪设计有拇指、食指、中指和小指,每个手指有三个关节。采用欠驱动连杆机构设计出结构紧凑的三关节手指机构以实现包络抓取和精确捏取。设计出高度集成的大功率小体积的驱动和传动机构并通过一个电机调整拇指机构的位置,以形成多种抓取模式。最后介绍了该手爪的控制以及抓取实验。     

一种新型四自由度并联机器人机构的设计与分析

提出了一种新型四自由度并联机器人机构,该机构能实现空间的三维移动和一维转动。利用螺旋理论对机构进行自由度分析和瞬时性分析,验证了构型方法的正确性。通过对机构进行输入输出关系分析,求得机构的雅可比矩阵为4×4阶对角阵,证明了机构的完全解耦和完全各向同性。因此该机构控制简单,具有较好的运动和力传递性能以及实用价值。     

四足并联腿步行机器人动力学

基于模块化和可重构理论,提出一种助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人。该机器人既可组合成两足步行机器人,亦可作为四足步行机器人使用。运用影响系数理论和虚功原理,对四足步行机器人静态步行时的摆动腿和机体机构进行动力学建模,导出摆动腿的动力学方程和机体机构超确定输入下的协调方程,按加权最小二乘法对四足并联腿步行机器人机体机构的动载进行最优协调分配,解决了机器人在行走过程中各分支运动约束而产生的动力耦合问题。     

并联机械手运动学分析及仿真

提出适合于焊接工作的6-PTS并联机械手,针对该并联机械手的性能、运动学、工作空间等问题进行了较为深入和系统的分析。基于Matlab软件对该机械手进行速度、加速度正逆解运动学分析与仿真,确定运动平台的工作空间并进行仿真。根据仿真结果分析机械手各个关节的运动状态,得到所需的理论数据,并分析该机构主要参数对工作空间的影响。最后进行了腊模加工方式模拟焊枪运动实验。实验结果表明:该机械手运动平台灵活空间较大,可以满足焊接需求。     

同步带传动晶圆传输机械手精度分析与补偿

分析了同步带应用于晶圆传输机器人机械手的误差产生原因,针对晶圆传输机器人高速高精度的定位要求,建立了含有同步带环节的误差模型。对各误差源进行了显著性分析,并在此基础上提出了结合几何误差迭代法和基于运动学逆解的非线性参数辨识的分步标定方法,对模型进行了误差标定及误差补偿。最后经过仿真分析和实验,有效的证明此方法显著地提高了机械手的末端定位精度。     

全气动柔顺装配手的研制

在分析研究了机器人手爪刚度在轴孔装配中对装配力影响的基础上，研制开发了两种基于空气本质柔顺概念的全气动柔顺装配手。实现了间隙比为0.09%的精密轴孔装配。     

基于钢丝绳-绳套传动的手康复机器人的设计与仿真

为了帮助患者进行手指康复训练,设计了一种新型手康复机器人。首先对人手食指关节进行建模,并对食指关节的耦合运动进行分析。提出了一种连杆+铰链的组合执行结构,连杆结构可以避免相邻手指间的运动干涉,铰链结构则简化了控制方式。使用钢丝绳传动作为机器人系统的传动方式,使得驱动模块和执行模块分离,减少了手部负载。然后在Por/E中设计康复机器人的三维模型,并将模型导入ADAMS中对该机器人进行运动学仿真。仿真结果表明,各关节角度均可达到食指日常活动所需,所设计的机器人结构满足康复训练的要求。最后分析了钢丝绳传动的力学特性,推算了在任意空间姿态下,钢丝绳中的张力计算公式。