簡介：河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文五自由度機(jī)械手運動性能及動力學(xué)分析與仿真姓名萬海波申請學(xué)位級別碩士專業(yè)機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師張明路20071101河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文IIKINEMATICSPERFMANCEANALYSISDYNAMICSSIMULATIONFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMABSTRACTTHEROBOTTECHNOLOGYISTHEEMERGINGCOMPREHENSIVEHIGHTECHTECHNOLOGYCROSSDISCIPLINESISTHEINTEGRATIONCROSSOFMANYDISCIPLINESUSUALLYTHESTUDYONKINEMATICSDYNAMICSOFMOBILEMANIPULATISANIMPTANTBRANCHOFROBOTICSCIENCEWITHTHEDEVELOPMENTOFPETROCHEMICALINDUSTRYOFOURCOUNTRYTHEMEASUREMENTMAINTENANCEFTHECHEMISTRYLEAKAGEFROMCHEMISTRYREACTSPIPELINESHASBECOMENECESSARYTECHNOLOGYTOPETROCHEMICALINDUSTRYBECAUSEOFTHEHARMFULNESSOFTHECHEMICALSTHEMOBILEMANIPULATWITHINDEPENDENTABILITYBECOMESTHEBESTCHOICEOFMENDINGWKREPLACINGHELPINGMANKINDFINISHTHEHIGHLYDANGEROUSWKATTHESAMETIMEMOBILEMANIPULATHASABRNEWFUTUREINSOCIALPUBLICSECURITYMILITARYAFFAIRSFEXAMPLEDISMANTLINGEXPLOSIVESTINDERANTITERRISMETCSUPPTEDBYTHENATIONALHIGHTECHRESEARCHDEVELOPMENTPROGRAMOFCHINA863PROGRAM“MULTISENSYROBOTSYSTEMFDETECTIONOFDANGEROUSGOODS“UNDERGRANTSNO2006AA04Z221THETHESISISCARRIEDONTHERESEARCHSIMULATIONTOTHEWKSPACESINGULARITYCONFIGURATIONSDYNAMICSOFTHEMOBILEMANIPULATTHEOBJECTOFRESEARCHISHEBUTⅡMOBILEROBOTTHEMAINCONTENTSAREASFOLLOWSFIRSTLYTHISPAPERINTRODUCESTHEIMPROVEMENTOFRESEARCHONMOBILEMANIPULATATHOMEABROADTHESITUATIONOFROBOTSIMULATIONDESCRIBESHEBUTⅡMOBILEMANIPULAT’SBASICSTRUCTUREACTERISTICSESTABLISHESA3DSIMULATIONMODELOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMTHROUGHTHESOFTWAREOFUGTHENTHESIMULATIONMODELISEXPTEDINTOADAMSAVIRTUALPROTOTYPEOFTHEMANIPULATISESTABLISHEDSECONDLYJACOBIMATRIXOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMISESTABLISHEDTHESINGULARITYCONFIGURATIONSOFEVERYJOINTSISANALYSEDSIMULATEDTHROUGHMATLABACCDINGTOTHEJOINTSVARIABLETHEWKSPACECRESPONDINGRELATIONSUSINGMONTECARLONUMERICALMETHODPRODUCESASFARASPOSSIBLEMANYJOINTSVARIABLECOMBINATIONUSINGTHEROMNUMBERSOLVESTHEPOINTAGGREGATIONOFMANIPULATENDTHROUGHTHEROBOTKINEMATICSEQUATIONOBTAINSTHEREACHABLEWKSPACEOFMANIPULATINTHEENDUSINGTHELAGRANGIANAPPROACHTHEDYNAMICMODELOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMISOBTAINEDONTHEBASEOFTHESETHEDYNAMICSIMULATIONOFTHEMANIPULATISFINISHEDUSINGTHEVIRTUALPROTOTYPEESTABLISHEDTHROUGHADAMSKEYWDSMANIPULATSINGULARITYCONFIGURATIONSWKSPACEDYNAMICSSIMULATION

簡介：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，只有提高勞動生產(chǎn)率和減低生產(chǎn)的成本，才能提高產(chǎn)品的競爭力，于是機(jī)械自動化的生產(chǎn)成為必然趨勢；因此很多不同用處的機(jī)器人應(yīng)運而生。機(jī)械手作為一種小型的機(jī)器人，運動靈活，機(jī)構(gòu)相對簡單，而且各個行業(yè)也需要專業(yè)機(jī)械手來完成其相關(guān)的工序，來提高勞動生產(chǎn)率和實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此近年來出現(xiàn)了各種用途的機(jī)械手。目前，國內(nèi)已有的機(jī)械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，大都在大中型企業(yè)中應(yīng)用。本課題針對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，設(shè)計與其配套的換刀機(jī)械手，使其既能滿足功能要求又具有良好的經(jīng)濟(jì)性。本論文設(shè)計了一種新型的三自由度數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手，機(jī)械手通過步進(jìn)電機(jī)和蝸輪蝸桿減速器帶動上支架上的中臂實現(xiàn)機(jī)械手在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；中臂上裝有中臂氣缸帶動導(dǎo)軌沿中臂方向伸縮來實現(xiàn)裝卸刀動作；前臂滑道上裝有前臂氣缸帶動前臂導(dǎo)軌沿前臂方向伸縮，配合前臂導(dǎo)軌上的手爪夾持氣缸來實現(xiàn)抓刀動作；動作簡單，運動可靠。然后運用PROE軟件進(jìn)行機(jī)械手的建模，并進(jìn)行運動仿真，進(jìn)行干涉檢查；運用ADAMS軟件對其進(jìn)行動力學(xué)仿真分析通過工作過程仿真分析，確定并優(yōu)化機(jī)械手結(jié)構(gòu)，為機(jī)械手物理樣機(jī)的制造提供依據(jù)。

簡介：臨場感數(shù)據(jù)手柄作為人機(jī)交互接口的理想裝置之一，將臨場感數(shù)據(jù)手柄與機(jī)械手相連接，從而使遙操作控制系統(tǒng)達(dá)到人機(jī)隨動的臨場感效果。本論文通過比對國內(nèi)與國外對傳統(tǒng)力反饋數(shù)據(jù)手套的研究，分析存在的問題，提出了一種新的機(jī)械手操縱方案去解決此問題。真實的人手抓取，感受到的不僅僅是對手指接觸點神經(jīng)刺激，而是包括神經(jīng)傳導(dǎo)對手部乃至腕臂的刺激。采取懸空狀態(tài)方式的人手抓取運動，除了手指接觸點難以產(chǎn)生真實的形變壓迫感，沒有腕臂受力感受，更重要的是難以通過腕臂相應(yīng)習(xí)慣性的運動方式來操縱機(jī)械手抓取前后的相應(yīng)移動，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。通過以上分析，論文主體將對數(shù)據(jù)手柄機(jī)械手的操縱端、提放端以及移動端進(jìn)行設(shè)計，在操縱端使用增量式光電編碼器采集人手關(guān)節(jié)的彎曲和伸展角度，通過STM32的軟件處理，利用輸出信號控制直流電機(jī)，從而控制機(jī)械手指的運動，實現(xiàn)人手與機(jī)械手隨動系統(tǒng)的控制裝置；在提放端也采用編碼器來采集手部的升降狀態(tài)，進(jìn)而控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而帶動導(dǎo)螺桿去完成機(jī)械手的升降功能；最后，在移動端采用霍爾傳感器控制直流電機(jī)去實現(xiàn)機(jī)械手前后的移動。其次，論文采用和搭建電刺激驅(qū)動電路，實驗測試對人體有效無害的的電刺激信號，使機(jī)械手在抓取物體的時候，通過前段手指上的硅壓阻傳感器和數(shù)據(jù)采集電路模塊，獲得抓取的信號，從而電刺激人的手指，使操作者能夠感受接觸物體施加的壓力大小，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)手柄遙操作機(jī)械手的目的。

簡介：移動機(jī)械手由操作手和移動平臺組成，操作手安裝在移動平臺上。其實質(zhì)就是操作手和移動機(jī)器人的組合體。這種結(jié)構(gòu)大大提高了系統(tǒng)的操作性能，包括擁有遠(yuǎn)大于固定基機(jī)械手的工作空間和高度的運動冗余性。因此，移動機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于多種場合，包括垃圾處理和太空作業(yè)等危險環(huán)境以及制造業(yè)等場合。但是，移動平臺和機(jī)械手的組合也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使得對它的控制和規(guī)劃變得更加困難，給控制帶來了一系列的問題。比如，移動平臺體與機(jī)械手都具有復(fù)雜的動力學(xué)模型，二者之間存在強(qiáng)耦合。對于輪式的移動平臺來說，存在非完整約束使得傳統(tǒng)的控制方法無法應(yīng)用。因此，移動機(jī)械手系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制問題具有重要的理論意義和實用價值。文中綜述了移動機(jī)械手的控制策略及控制方法，滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究歷史及現(xiàn)狀，對移動機(jī)械手的軌跡跟蹤控制進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究。結(jié)合移動機(jī)械手的統(tǒng)一動力學(xué)模型，開發(fā)出了滑模變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制器。全文內(nèi)容主要分為以下幾部分1提出了一種移動機(jī)械手逆運動學(xué)建模的新方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近機(jī)器人逆運動學(xué)的輸入與輸出，利用蟻群算法學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前應(yīng)用最多的智能控制方法之一。它可以逼近任意的非線性函數(shù)，具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，因而得到了廣泛的應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心是它的學(xué)習(xí)算法，它通過修正權(quán)值使得輸出誤差達(dá)到最小。但是，傳統(tǒng)的BP算法存在收斂速度低、易于陷入局部最小值，對函數(shù)要求高等缺點。作為一種新興的元啟發(fā)算法，蟻群算法受到了很多關(guān)注。蟻群算法具有分布式計算、信息正反饋和啟發(fā)式搜索等特征。單個個體容易收斂于局部最優(yōu)，而多個個體通過合作，不容易陷入局部最優(yōu)，有利于發(fā)現(xiàn)較好解。蟻群算法在難解的組合優(yōu)化問題中表現(xiàn)出了強(qiáng)大的功能。連續(xù)問題的優(yōu)化是蟻群算法的一個新的有待解決的研究領(lǐng)域。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則是典型的連續(xù)優(yōu)化問題，而且，待優(yōu)化的參數(shù)往往比較多利用蟻群算法學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，克服了傳統(tǒng)BP算法的不足。同時，針對蟻群算法主要用于組合優(yōu)化的應(yīng)用特點，對基本的蟻群算法進(jìn)行了改進(jìn)。提出了蟻群算法學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的兩種方案（1）將局部搜索與確定性搜索嵌入到基本的蟻群算法中，將基本蟻群算法的應(yīng)用范圍拓展到了連續(xù)優(yōu)化的范疇（2）將離散的信息素分布矩陣及概率分布矩陣拓展為連續(xù)的信息素分布函數(shù)和概率分布函數(shù)。將搜索的范圍擴(kuò)展到連續(xù)區(qū)域。蟻群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法兼具了蟻群算法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，而利用蟻群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)移動機(jī)械手的逆運動學(xué)建模也為機(jī)器人的逆運動學(xué)建模提供了一個新的方法，克服了機(jī)器人逆運動學(xué)建模傳統(tǒng)算法的不足。2利用牛頓歐拉方法建立了輪式移動機(jī)械手的動力學(xué)方程。針對輪式移動機(jī)械手存在非完整約束的特點，采用移動平臺左右兩輪及各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角作為廣義坐標(biāo)，分別建立各子構(gòu)件的牛頓歐拉動力學(xué)公式，合成為輪式移動機(jī)械手的動力學(xué)模型。在絕對坐標(biāo)系中建立了輪式移動機(jī)械手各子構(gòu)件的牛頓方程，在與各子構(gòu)件相固連的子坐標(biāo)系中分別建立其歐拉方程。3設(shè)計了一種移動機(jī)械手的滑模變結(jié)構(gòu)控制器?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制具有很強(qiáng)的魯棒性。當(dāng)系統(tǒng)處于滑動模態(tài)的時候，它對參數(shù)變化以及干擾不敏感。而且，滑模變結(jié)構(gòu)控制不需要精確的動力學(xué)模型，控制算法易于實現(xiàn)，非常適合于機(jī)器人控制。但是，模變結(jié)構(gòu)控制也有它自身的缺陷。一方面，傳統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制存在一個很大的缺陷，即抖振，極大的限制了其應(yīng)用；另一方面，誤差的收斂速度直接影響滑模變結(jié)構(gòu)控制的運動品質(zhì)。因此，如何削弱滑模變結(jié)構(gòu)控制所固有的抖振以及提高誤差的收斂速度是滑模變結(jié)構(gòu)控制所有待解決的問題。針對滑模變結(jié)構(gòu)控制的收斂速度問題，提出了一種新的非線性滑模面，系統(tǒng)到達(dá)該滑模面上任一位置后，都能夠以高于線性滑模面和終端滑模面的速度收斂到平衡點，提高了系統(tǒng)在滑動階段的收斂速度提出了一種新的雙冪次趨近律，系統(tǒng)從任一初始狀態(tài)出發(fā)后，都能夠以高于指數(shù)趨近律和冪次趨近律的速度收斂到滑模面，提高了系統(tǒng)在到達(dá)階段的收斂速度。同時，采用雙冪次趨近律大大削弱了傳統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制所固有的抖振。4設(shè)計了基于新型滑模面的移動機(jī)械手的動態(tài)滑?？刂?。傳統(tǒng)滑?？刂品椒ㄖ星袚Q面的選取一般只依賴于系統(tǒng)狀態(tài)，而與系統(tǒng)輸入無關(guān)，因而，控制量是不連續(xù)的，引起系統(tǒng)抖振。而動態(tài)滑?？刂品椒ㄔ谶x取切換面時不僅依賴于系統(tǒng)狀態(tài)，而且與系統(tǒng)輸入甚至輸入的一階或高階導(dǎo)數(shù)有關(guān)，不連續(xù)項的影響可有相當(dāng)部分轉(zhuǎn)移到控制輸入的導(dǎo)數(shù)中去，從而獲得較連續(xù)的控制輸入，大大削弱了滑?？刂葡到y(tǒng)的抖振?？刂浦胁捎眯滦突Ｃ?，并利用指數(shù)趨近律求取控制律，在削弱抖振的同時，提高了系統(tǒng)的收斂速度。

簡介：該文以自動更換工具作業(yè)機(jī)械手為研究對象在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上采用DENAVITHARTENBERG方法建立了連桿坐標(biāo)系下的機(jī)械手運動學(xué)模型對其進(jìn)行了運動學(xué)正向、逆向求解并通過運動學(xué)仿真證明該求解方法的正確性同時討論了機(jī)械手工作空間的形成、特點和求解方法根據(jù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和任務(wù)特點對機(jī)械手的工作空間軸截面進(jìn)行了仿真文中還用多種方法構(gòu)造了機(jī)械手的雅可比矩陣驗證了求解的正確性并利用雅可比矩陣條件數(shù)分析了機(jī)械手的工作特性在此基礎(chǔ)上用拉格朗日方法建立了機(jī)械手的動力學(xué)方程并對方程作了合理的簡化為機(jī)械手動態(tài)仿真和實時控制提供可靠的方法和理論依據(jù)文章的最后討論了PTP軌跡規(guī)劃和CP軌跡規(guī)劃方法并采用三次多項式插值法和CP軌跡規(guī)劃方法對機(jī)械手進(jìn)行了軌跡規(guī)劃在NT平臺上采用VISUALC開發(fā)了機(jī)械手計算機(jī)仿真軟件結(jié)合OPENGL技術(shù)實現(xiàn)了機(jī)械手與作業(yè)工具對接的運動仿真

簡介：點擊查看更多一種基于CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決三關(guān)節(jié)機(jī)械手逆運動學(xué)軌跡跟蹤的控制系統(tǒng).pdf精彩內(nèi)容。

簡介：柔性制造系統(tǒng)是一種集數(shù)控加工制造系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)于一體的自動化機(jī)械制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是能夠適應(yīng)加工對象的變換。由于采用計算機(jī)控制技術(shù)，因此只要改變計算機(jī)程序，就能對不同的加工對象進(jìn)行差異化加工。近年來，隨著對機(jī)械加工精度和效率的要求的提高，柔性制造系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。柔性制造系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用越來越普遍，尤其在物料的裝卸和運輸中最為常見。本文設(shè)計的對象是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，其功能是控制一個機(jī)械手的運動，以實現(xiàn)在三臺數(shù)控車削中心和工件交換裝置之間工件的交換。本文設(shè)計的系統(tǒng)控制的對象是一個四自由度的工業(yè)機(jī)械手，它以單片機(jī)為控制器，四個動作都是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，機(jī)械手的開合動作由氣動系統(tǒng)驅(qū)動?？紤]到系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，通過光電式接近開光進(jìn)行限位控制考慮到現(xiàn)場工作的復(fù)雜性，在部分信號輸送的連接中采用光電耦合來實現(xiàn)信號的傳遞，以增大可靠性。本系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對機(jī)械手運動的速度和位置控制，以及對信號的分析和處理。利用單片機(jī)內(nèi)部定時器計數(shù)器工作于定時方式，采用中斷的方式定時輸出固定寬度的脈沖，并將信號送給步進(jìn)電機(jī)控制器，實現(xiàn)速度控制利用定時器計數(shù)器工作于計數(shù)方式，對單片機(jī)送出的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)來判斷是否到達(dá)運動終止位置，以實現(xiàn)位置控制對輸入輸出信號進(jìn)行仔細(xì)分析后確定了IO口的分配，設(shè)計出IO系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上編制了部分控制程序。

簡介：隨著社會生產(chǎn)力的不斷提高，機(jī)械手在工業(yè)現(xiàn)場中的應(yīng)用越來越廣泛，但是在一些較為惡劣的環(huán)境條件下，機(jī)械手還是難以滿足人們的控制要求，機(jī)械手的速度和精度還是不能夠完成生產(chǎn)線上的生產(chǎn)要求。本課題設(shè)計了一個基于ARM處理器的機(jī)械手控制系統(tǒng)，它的主要功能就是為機(jī)械手完成各種預(yù)設(shè)任務(wù)提供一個完整的解決方案。該控制系統(tǒng)所用的主控制器是ARM920T，下位機(jī)采用的單片機(jī)P8XC591，主控制器和下位智能節(jié)點采用CAN總線來通訊，實現(xiàn)機(jī)械手關(guān)節(jié)的控制，本系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)，穩(wěn)定性高。該論文以機(jī)械手的關(guān)節(jié)運動為研究對象，設(shè)計了基于ARM處理器的機(jī)械手控制系統(tǒng)。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場特點選擇一個集散控制系統(tǒng)方案，并且詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)所選用的控制器和CAN總線通信。然后詳細(xì)介紹了硬件的設(shè)計方案，設(shè)計開發(fā)了主控制器電路板，CAN總線通訊模塊，下位單片機(jī)控制模塊，電液比例閥的控制，傳感器檢測的選擇設(shè)計軟件方面，進(jìn)行了主控制器的初始化，給出了關(guān)節(jié)控制基本流程，實現(xiàn)了CAN總線的通訊和IO口數(shù)據(jù)采集管理。本文設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械手的實時控制，有利于實現(xiàn)機(jī)械手的伸縮等更為精準(zhǔn)的動作。

簡介：本文在上海第一人民醫(yī)院自行研制的夾持機(jī)械手的基礎(chǔ)上，與上海第一人民醫(yī)院合作，提出了一種新型的串聯(lián)式鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手并分析了整個檢測機(jī)器手研制的全過程，機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)，機(jī)械手運動學(xué)及機(jī)械手關(guān)節(jié)變量的逆解，著重討論了機(jī)器手的控制方法，機(jī)械手的語音控制，機(jī)械手中多電機(jī)協(xié)調(diào)控制的方案和實現(xiàn)方法。1鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手本體的研究在比較分析了并聯(lián)和串聯(lián)機(jī)械手的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，本文著重分析了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手的模塊化結(jié)構(gòu)。特別提出了一種直流電機(jī)自鎖裝置，有效地解決了直流電機(jī)斷電后自鎖的問題。同時，本文分析了機(jī)械手各關(guān)節(jié)變量的相對關(guān)系以及機(jī)械手關(guān)節(jié)變量的逆解，為機(jī)械手的控制做了充分的準(zhǔn)備。2鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究本文針對鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手系統(tǒng)的復(fù)雜性和對動作要求的快速性，將各執(zhí)行模塊按功能進(jìn)行了分類，設(shè)計了一個集鍵盤控制和語音控制等雙重控制方式的多級集散控制系統(tǒng)。詳細(xì)描述了其設(shè)計思想，對硬件電路和軟件編程都給出了較為具體的介紹。著重介紹了一種以RSC164為內(nèi)核的語音控制電路。3直流電機(jī)的調(diào)速及多電機(jī)協(xié)調(diào)控制的研究鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機(jī)械手具有四個關(guān)節(jié)。為了加快機(jī)器人的運動速度，節(jié)省手術(shù)時間，各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)控制非常重要。本文分析了直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和直流電機(jī)調(diào)速的基本分法。比較了幾種典型的電機(jī)協(xié)調(diào)控制的基本方案。

簡介：隨著海洋開發(fā)進(jìn)程的加快，對水下作業(yè)裝備的需求日益增加，海底探測、打撈、管線檢測與修復(fù)等復(fù)雜任務(wù)對水下機(jī)械手的性能提出了越來越高的要求，水下機(jī)械手控制技術(shù)的研究對提高作業(yè)能力及水下機(jī)器人的智能化水平具有重要的研究意義和實用價值。水下機(jī)器人搭載的作業(yè)機(jī)械手，受海洋環(huán)境及其與艇體之間耦合的影響，其控制技術(shù)與陸上機(jī)械手相比有很大不同，包括位置控制、力控制在內(nèi)的控制技術(shù)是水下機(jī)械手自主完成作業(yè)任務(wù)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。為優(yōu)化水下機(jī)械手的作業(yè)能力，對機(jī)械手結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，建立了水下機(jī)械手的運動學(xué)模型，分析了作業(yè)空間，建立了水下機(jī)器人機(jī)械手系統(tǒng)運動學(xué)模型，研究了該系統(tǒng)的運動學(xué)逆解問題。分析了水下機(jī)械手在環(huán)境約束條件下的動力學(xué)特性，針對水下環(huán)境，分析了海流、水阻力、附加質(zhì)量力對系統(tǒng)動力學(xué)的影響。建立了基于阻抗控制的水下機(jī)械手力控制系統(tǒng)，通過位置內(nèi)環(huán)和力外環(huán)的雙閉環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)目標(biāo)阻抗，分析了目標(biāo)阻抗參數(shù)對力控制性能的影響，總結(jié)出阻抗參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律。阻抗控制是通過調(diào)節(jié)參考位置間接地實現(xiàn)力控制，參考位置的設(shè)定與目標(biāo)位置與剛度有關(guān)，水下機(jī)械手工作環(huán)境的不確定性將給參考位置設(shè)定帶來困難，本文探討了估計單一特定環(huán)境位置與剛度的方法，以確定控制器的參考位置，提出了一種未知環(huán)境下參考位置的估計方法，基于力與位置反饋信息對環(huán)境位置進(jìn)行在線估計，進(jìn)而給定參考位置，規(guī)劃水下機(jī)械手下一步動作，使水下機(jī)械手跟隨目標(biāo)物并與其表面保持期望接觸力，通過力跟蹤仿真實驗驗證了所提方法的有效性。以水下機(jī)械手為實驗載體，進(jìn)行了位置與姿態(tài)控制實驗，進(jìn)行了多種約束條件下水下機(jī)械手的力跟蹤實驗、目標(biāo)物抓取實驗及模擬剪纜實驗，對提出的參考位置估計算法的有效性進(jìn)行了實驗驗證。

簡介：點擊查看更多組焊機(jī)械手的示教系統(tǒng)與焊縫跟蹤系統(tǒng)研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：隨著陸地不可再生資源的不斷減少，海洋資源的開發(fā)和利用越來越受到人類的重視，含有作業(yè)機(jī)械手的水下機(jī)器人機(jī)械手系統(tǒng)UNDERWATERVEHICLEMANIPULATSYSTEM，簡稱為UVMS將成為人類開發(fā)和利用海洋資源過程中的重要工具，也是目前唯一能在深海作業(yè)的高技術(shù)裝備。UVMS屬于高度冗余、模型非線性的多自由度機(jī)械系統(tǒng)，在給定的水下作業(yè)任務(wù)下，研究其作業(yè)過程的運動規(guī)劃及控制技術(shù)，對提高其控制性能、可靠性和智能化水平，加快其實用化進(jìn)程具有重要的研究意義和實用價值。為了開展UVMS運動規(guī)劃與控制技術(shù)的研究工作，本文研制了水下電動機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)，與小型AUV本體集成構(gòu)成UVMS實驗裝置建立了UVMS運動學(xué)與動力學(xué)模型和仿真實驗平臺研究了UVMS運動控制策略和運動規(guī)劃技術(shù)。根據(jù)課題要求，研制了適合大深度作業(yè)的小型水下電動機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)，與小型AUV本體集成構(gòu)成UVMS實驗裝置。根據(jù)設(shè)計指標(biāo)，進(jìn)行了機(jī)械手總體方案的設(shè)計。為了便于功能的擴(kuò)展和縮短機(jī)械手的研制周期，完成了機(jī)械手?jǐn)[動關(guān)節(jié)的模塊化設(shè)計，并進(jìn)行由模塊化擺動關(guān)節(jié)組合成多自由度機(jī)械臂的組裝實驗。根據(jù)機(jī)械手的操作對象，進(jìn)行了具有纜繩剪切功能末端執(zhí)行器的設(shè)計。建立UVMS運動學(xué)與動力學(xué)模型和仿真實驗平臺。在UVMS建模方面，建立了系統(tǒng)的正向運動模型，并根據(jù)建立的運動學(xué)模型推導(dǎo)了系統(tǒng)的雅可比矩陣和運動學(xué)逆解。為了解決運動坐標(biāo)系下速度不可積的問題，引入QUASILAGRANGE方程建立了系統(tǒng)在靜水和海流環(huán)境下的動力學(xué)模型。為了研究UVMS運動規(guī)劃與控制方法，建立了UVMS仿真實驗平臺，并給出了用于仿真的UVMS、直流電機(jī)和螺旋槳數(shù)學(xué)模型。研究UVMS運動控制策略。為了對UVMS進(jìn)行運動控制，設(shè)計了基于速度PI和位置PD的雙閉環(huán)PID運動控制器，以縮短速度響應(yīng)的時間，同時抑制或減小位置超調(diào)量。針對PD控制方法對水下機(jī)器人進(jìn)行位置控制時穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時間過長的問題，提出一種基于三次根號函數(shù)平滑切換的滑模模糊位置控制方法。在靜水和海流作用下，采用以上控制方法對UVMS進(jìn)行運動控制仿真實驗，對比分析了不同控制方法的控制性能。研究UVMS運動規(guī)劃技術(shù)。為了避免UVMS作業(yè)時機(jī)械手與水下機(jī)器人相碰以及關(guān)節(jié)運動超出極限范圍，對UVMS進(jìn)行了關(guān)節(jié)限位運動規(guī)劃。針對傳統(tǒng)關(guān)節(jié)限位算法中關(guān)節(jié)由中間值向其兩個極限位置運動時運動一直受限的問題，通過對關(guān)節(jié)勢函數(shù)和懲罰調(diào)節(jié)因子進(jìn)行重新定義，提出一種改進(jìn)的加權(quán)最小范數(shù)關(guān)節(jié)限位運動規(guī)劃方法。在靜水環(huán)境下對改進(jìn)的運動規(guī)劃方法進(jìn)行了仿真實驗。為了研究關(guān)節(jié)勢函數(shù)閾值取值對UVMS各自由度運動的影響，進(jìn)行了五種不同閾值取值情況下的UVMS仿真實驗。為了充分利用UVMS冗余自由度完成更多的二次任務(wù)，采用任務(wù)優(yōu)先級法對UVMS進(jìn)行了多任務(wù)融合運動規(guī)劃方法的研究，并采用模糊邏輯來確定多個二次任務(wù)的優(yōu)先級。在靜水環(huán)境下對多任務(wù)融合運動規(guī)劃方法進(jìn)行了仿真實驗。

簡介：首先，本文闡述機(jī)械手控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，查閱機(jī)械手電氣接口標(biāo)準(zhǔn)EU67，綜合考慮機(jī)械手運動平臺、伺服控制系統(tǒng)及手控器組件等終端設(shè)備的應(yīng)用特點，然后根據(jù)搬運機(jī)械手的特點和機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作環(huán)境、任務(wù)要求和性能要求，對可視智能自動卸磚裝磚機(jī)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動方式以及軟硬件控制系統(tǒng)進(jìn)行整體方案分析和設(shè)計。本論文主要研究內(nèi)容有根據(jù)實際需求，分析機(jī)械手控制系統(tǒng)的各個模塊的功能，確定機(jī)械手的坐標(biāo)型式和自由度，提出機(jī)械手系統(tǒng)的總體設(shè)計方案；對可視智能自動卸磚裝磚機(jī)機(jī)械手的組成、結(jié)構(gòu)形式、伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及驅(qū)動方式進(jìn)行研究分析，設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)；分析設(shè)計機(jī)械手硬件設(shè)備的相關(guān)電路并選取與PLC的接線方式等。選擇可編程控制器（PLC）的型號，設(shè)計PLC與驅(qū)動設(shè)備之間的連接以及IO口分配，控制程序流程圖以及PLC控制程序的編寫和調(diào)試，設(shè)計可視智能自動卸磚裝磚機(jī)機(jī)械手控制系統(tǒng)軟硬件；基于VC60編寫可視智能自動卸磚裝磚機(jī)機(jī)械手人機(jī)交互界面的相關(guān)程序，設(shè)計其機(jī)械手手控器控制按鈕功能以及人機(jī)交互界面。本文所設(shè)計的自動卸磚裝磚機(jī)機(jī)械手控制模塊對其它用于搬運的機(jī)器人有一定的參考價值。

簡介：隨著城市化建設(shè)步伐的加快以及城鎮(zhèn)化文明的建設(shè)，國家和地方也相繼出臺了相關(guān)的政策以加強(qiáng)城市環(huán)保建設(shè)，這對垃圾自動收集的快速發(fā)展也提供了條件。目前，我國現(xiàn)有的垃圾車存在著效率低下，自動化程度低，人工施工大等問題，這直接影響了城市環(huán)境的建設(shè)。國外的垃圾車實現(xiàn)了半自動化設(shè)計，能夠自動抓取垃圾桶并倒入到垃圾車廂中，真正達(dá)到了垃圾車的智能化收集垃圾。然而這對于垃圾車機(jī)械手的設(shè)計提出了更高的要求，對于其對垃圾桶的自動識別以及其機(jī)械手臂強(qiáng)度和剛度的設(shè)計都提出了全新要求。因此，本文在研究側(cè)裝垃圾車多功能機(jī)械手的智能化參數(shù)設(shè)計的同時，對機(jī)械手的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了分析與驗證，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了機(jī)械手的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先，對機(jī)械手運動學(xué)以及動力學(xué)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，利用ADAMS建立了機(jī)械手的虛擬仿真模型，并結(jié)合集中典型的工況，對機(jī)械手的智能抓取垃圾桶進(jìn)行了仿真分析，并得出了相關(guān)的參數(shù)，分析其受力的基礎(chǔ)上，對仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和研究。其次，應(yīng)用WKBENCH軟件，建立機(jī)械手有限元模型，在各種典型工況下，對機(jī)械手的受力進(jìn)行有限元分析，得出側(cè)裝垃圾車多功能機(jī)械手在三種典型工況下，機(jī)械手的受力應(yīng)變和應(yīng)力圖，并進(jìn)行靜強(qiáng)度剛度校核。在此基礎(chǔ)上為后續(xù)的機(jī)械手優(yōu)化設(shè)計提供了一定的依據(jù)。最后，基于WKBENCH平臺，結(jié)合機(jī)械手的受力分析，在對其優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上對機(jī)械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，符合輕量化設(shè)計的趨勢。并對優(yōu)化以后的機(jī)械手進(jìn)行了應(yīng)力分析并與優(yōu)化之前進(jìn)行了對比，達(dá)到了設(shè)計的要求。通過對側(cè)裝式垃圾車機(jī)械手動力學(xué)分析和有限元分析的基礎(chǔ)上，得出了機(jī)械手運動的軌跡以及各導(dǎo)軌的受力分析，最后結(jié)合有限元分析得到機(jī)械手應(yīng)力集中的位置，根據(jù)分析結(jié)果在確保強(qiáng)度的基礎(chǔ)上做到機(jī)械手輕量化的優(yōu)化設(shè)計。

簡介：細(xì)菌鑒定包括標(biāo)本的加樣培養(yǎng)和判讀等過程目前因為國外的全自動細(xì)菌鑒定設(shè)備價格昂貴國內(nèi)的設(shè)備自動化程度較低國內(nèi)很多小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)采用手工加樣和直接進(jìn)行培養(yǎng)板的抓取。為提高細(xì)菌的鑒定效率和精度改善醫(yī)務(wù)人員的工作環(huán)境和減輕工作強(qiáng)度等避免細(xì)菌對檢驗人員的感染有必要對整個細(xì)菌鑒定過程實現(xiàn)自動化。細(xì)菌培養(yǎng)多孔板的抓取自動化便是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)。所以本文的研究顯得十分必要。本文首先結(jié)合多孔板抓取機(jī)械手的工作要求分析了機(jī)械手的運動方式確定了機(jī)械手的坐標(biāo)形式跟空問自由度完成了機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)跟傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及PROE軟件中的建模和模型的虛擬裝配。然后根據(jù)細(xì)菌培養(yǎng)多孔板的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計了合適的機(jī)械手末端執(zhí)行器并對夾持器進(jìn)行了力與張角的分析得到了末端執(zhí)行器驅(qū)動力跟夾緊力的關(guān)系以及張角大小等數(shù)值。接著通過CAD軟件專用接口將機(jī)械手的裝配模型導(dǎo)入虛擬樣機(jī)分析軟件ADAMS中進(jìn)行機(jī)械手的運動學(xué)仿真在軟件中給模型施加約束跟驅(qū)動設(shè)置驅(qū)動函數(shù)進(jìn)行仿真分析得到分析數(shù)據(jù)曲線。最后將模型關(guān)鍵零部件導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行有限元分析得到關(guān)鍵零部件的應(yīng)力跟位移圖解為設(shè)計的合理性和改進(jìn)提供依據(jù)。本論文完成了細(xì)菌鑒定儀中多孔板抓取機(jī)械手的初步研究為整個系統(tǒng)的研究與開發(fā)奠定了基礎(chǔ)具有一定的參考與應(yīng)用價值。