簡介：本課題在查閱國內(nèi)外大量資料的基礎(chǔ)上，對工業(yè)機械手研究中的重點問題進行了較為深入的學(xué)習(xí)研究。本課題主要對工業(yè)機械手系統(tǒng)的機械部分、結(jié)構(gòu)仿真部分和控制部分三大部分的相關(guān)問題進行了研究，具體安排如下第一章，概要性地說明了本課題的研究背景和研究意義、國內(nèi)外工業(yè)機械手的發(fā)展現(xiàn)狀、搬運機器人的發(fā)展歷程及工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢，總結(jié)了國內(nèi)機器人發(fā)展需要解決的問題，最后介紹了本課題的主要研究內(nèi)容。第二章，以米袋為對象，理論上分析工業(yè)機械手的設(shè)計原則，研究機械手在抓取、搬運系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了機械手的工作狀況，最后簡述了工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、和控制系統(tǒng)三大部分的組成，完成機械手的總體方案設(shè)計。第三章，首先根據(jù)常用于碼垛、搬運等的機械手類型確定了機械手的運動方案，然后根據(jù)設(shè)計要求，在綜合分析的基礎(chǔ)上，完成機械手的手部、腕部、臂部、腰部、機座部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后根據(jù)驅(qū)動、傳動常用的方式確定各部分驅(qū)動、傳動方式方案。第四章，結(jié)合機械手的結(jié)構(gòu)特點，用常規(guī)的DH法建立運動學(xué)數(shù)學(xué)模型，進行正、逆向運動學(xué)分析求解，分別得出了操作臂末端在基坐標(biāo)系下的位置關(guān)系式和各關(guān)節(jié)的參數(shù)變量，在此基礎(chǔ)上用MATLAB軟件對正運動學(xué)分析結(jié)果進行了工作空間的仿真分析，為下一步對目標(biāo)物體穩(wěn)定抓取的研究打下基礎(chǔ)。第五章，設(shè)計了以美國TI公司推出的TMS320F2812芯片為控制核心，采集接近開關(guān)及觸滑覺傳感器信號，通過反饋的信號控制步進電機轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，畫出了硬件連接圖，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計軟件流程包括主程序，觸滑覺信號數(shù)據(jù)處理程序以及步進電機控制圖。最后，總結(jié)了本課題研究內(nèi)容的成果，并針對設(shè)計的不足，對以后機械手完善設(shè)計工作提出了建議，為下一步的深入研究提供了理論依據(jù)。

簡介：在當(dāng)今大規(guī)模制造中企業(yè)為提高效率保障質(zhì)量重視生產(chǎn)過程的自動化程度機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員逐漸被企業(yè)所采用。機器人的水平和應(yīng)用程度反映了一個國家工業(yè)自動化的水平。擬人化發(fā)展是機械手發(fā)展趨勢之一。本課題所設(shè)計的擬人指關(guān)節(jié)適合目前機械手的發(fā)展趨勢能夠達到擬人仿真工業(yè)應(yīng)用等目的。首先通過分析對象應(yīng)用領(lǐng)域和工作要求擬定符合要求的結(jié)構(gòu)形式其次在滿足系統(tǒng)功能并且適應(yīng)工況條件的情況下分析擬人機械手的精度要求從而得到擬人手爪的工作受力情況、工藝尺寸和質(zhì)量大小等參數(shù)最后在以上研究的基礎(chǔ)上對擬人機械手的驅(qū)動方案和控制系統(tǒng)進行設(shè)計。在選取擬人機械手的關(guān)鍵零部件的過程中優(yōu)先考慮標(biāo)準(zhǔn)零件既簡化了設(shè)計制造過程又能滿足專用零件的互換性要求。本文設(shè)汁的擬人機械手是一種模擬人類工作的機械運動設(shè)備可以改變動作程序的操作設(shè)備適用于運動頻繁的場合。論文首先介紹了擬人機械手的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析了當(dāng)前研究中存在的一些問題并根據(jù)研究需求結(jié)合實際需要提出了課題的研究方法和實驗步驟。其次概述了機械手的定義和分類詳細(xì)地分析了常用機械手的幾種類型和對應(yīng)自由度的選擇。以球坐標(biāo)機械手基本原理為參照對擬人機械手進行總體設(shè)計包括傳動機構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動方案設(shè)計和控制系統(tǒng)設(shè)計。然后進行了擬人機械手的運動學(xué)分析。在經(jīng)典的DH矩陣的基礎(chǔ)上對擬人機械手的關(guān)節(jié)和連桿添加了固有坐標(biāo)系并構(gòu)建了擬人機械手的運動學(xué)方程。求解了相應(yīng)的關(guān)節(jié)變量為機械手的運動控制提供了依據(jù)。再次利用AUTOCAD軟件對擬人機械手進行了二維裝配圖的繪制并用SOLIDWKS軟件對其三維模擬。對擬人機械手部分關(guān)鍵部件進行了分析和校核其中包括齒輪類零件、軸類零件和軸承類零件。最后通過SOLIDWKS與ANSYS數(shù)據(jù)共享完成了擬人機械手關(guān)鍵部件中軸的靜力學(xué)分析并在WKHENCH的仿真環(huán)境中對直齒圓柱齒輪模擬齒輪嚙合的接觸應(yīng)力驗證了中軸和直齒圓柱齒輪均符合強度要求。本文對擬人機械手進行了分析計算研究結(jié)果表明擬人機械手的設(shè)計正確合理符合實際應(yīng)用要求且關(guān)鍵零部件的力學(xué)性能可靠達到了預(yù)期效果為后續(xù)擬人機械手的研制工作奠定了基礎(chǔ)。

簡介：煤礦綜掘自動化是現(xiàn)代化煤礦的基礎(chǔ)，也是影響現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)產(chǎn)量的重要因素，而掘錨聯(lián)合技術(shù)正是綜掘自動化的發(fā)展方向，所以研究掘進機機載錨桿鉆孔機械手的動態(tài)特性和控制方法，具有巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。本文以我國煤礦巷道實際情況作為研究背景，以EBZ160型掘進機作為掘錨機的載體，研究設(shè)計了機載雙臂型錨桿鉆孔機械手及其控制方法。本文的研究方法和結(jié)論對同類產(chǎn)品的研發(fā)提供了一定的理論基礎(chǔ)。主要工作如下采用數(shù)值方法建立機械手的推移機構(gòu)、起臥機構(gòu)、伸展機構(gòu)的幾何特性方程，并進行穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計，再根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對機械手的結(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的改進。采用DH法，建立機械手、掘進機的運動學(xué)方程，并首次考慮掘進機姿態(tài)的影響，建立了掘進機位姿影響下的錨桿鉆孔機械手運動學(xué)模型，以及機械手的速度、加速度的雅克比矩陣，研究了掘進機在不同仰角、擺角、滾角條件下，機械手執(zhí)行鉆頭的運動學(xué)特性。以掘錨整機的運動學(xué)方程為基礎(chǔ)，分別求解掘進機在不同姿態(tài)條件下鉆孔機械手的運動學(xué)特性，針對巷道的實際工況及錨桿支護工藝，提出采用分段劃分法，對機械手的控制策略進行研究。建立掘錨整機振動模型，并對機械手工作過程中，整機的時域、頻域特性進行分析研究，分析了鉆頭工作過程中，振動的傳動途徑及整機的振動規(guī)律并研究了關(guān)節(jié)剛度影響下，鉆頭的穩(wěn)定性。采用了一種多維小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定量學(xué)習(xí)能力和小波基函數(shù)優(yōu)異的局部控制性能相結(jié)合，構(gòu)造一個小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識的鉆孔機械手的模型，并對機械手的各關(guān)節(jié)運動誤差進行仿真。仿真結(jié)果表明該模型具有良好的靜、動態(tài)特性。最后，根據(jù)本文所設(shè)計的機構(gòu)制造了機械手樣機，并在井下進行了工業(yè)性試驗。試驗結(jié)果表明該機械手能夠?qū)崿F(xiàn)巷道的錨桿支護工作，與原有支護工藝相比，大大提高了支護效率、減小了工人的工作強度。

簡介：沖壓自動化生產(chǎn)線是機電產(chǎn)品研發(fā)的熱點領(lǐng)域，采用機器人所構(gòu)成自動化生產(chǎn)單元或柔性自動化生產(chǎn)線，是進行高速、高效、高質(zhì)量的沖壓生產(chǎn)的一種有效方法，也是沖壓技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。沖壓機械手主要工作是按照預(yù)先規(guī)定的程序，完成對沖壓件的傳送與定位。本文根據(jù)沖壓的實際工藝要求，設(shè)計開發(fā)一種沖壓專用機器人，其本身具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊和工作范圍大等特點，能滿足沖壓的工藝要求，還能節(jié)省整個沖壓自動生產(chǎn)線占用的空間。基于機器人運動學(xué)的基礎(chǔ)理論，運用DH法建立沖壓機械手的連桿坐標(biāo)系，得出各個連桿之間的連桿變換矩陣，最后求得運動學(xué)方程。解得運動學(xué)方程正解與逆解，并通過MATLAB驗證解法的正確性。對于大型沖壓件和工作范圍小的場合，必須預(yù)先對其進行軌跡規(guī)劃，以免在運動的過程中與周圍設(shè)備或其本身發(fā)生碰撞。論述了軌跡規(guī)劃的一般問題，闡述笛卡爾空間位置規(guī)劃的基礎(chǔ)理論，并通過實際沖壓工藝在笛卡爾空間規(guī)劃一條直線路徑。在虛擬樣機中建立沖壓機械手的模型，選末端參考點作為點驅(qū)動，得出其在空間坐標(biāo)中的位移曲線以及各個關(guān)節(jié)的位移曲線，并在關(guān)節(jié)空間中進行驗證，得出其軌跡與預(yù)先規(guī)劃的軌跡在允許的誤差范圍之內(nèi)，為軌跡的優(yōu)化提供參考數(shù)據(jù)。在笛卡爾空間軌跡規(guī)劃有直觀、方便等特點，但對控制要求高，難以實現(xiàn)實時控制，但關(guān)節(jié)空間中軌跡規(guī)劃能解決以上問題。通過采用有界偏差的理論，對所規(guī)劃的直線進行二次規(guī)劃，根據(jù)不同性質(zhì)的關(guān)節(jié)采取不同的中間點算法，最后通過虛擬樣機驗證。最后在關(guān)節(jié)空間對插值點分別運用三次多項式、五次多項式和B樣條函數(shù)插值運算，分析其末端參考點的位移、速度、加速度可知，B樣條函數(shù)插值能使運行平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)象，滿足沖壓工藝的要求。

簡介：本文主要對反恐防暴機器人機械手進行設(shè)計和研究。該設(shè)計能夠滿足反恐防暴過程中機械手對危險物品的移除等，實現(xiàn)保護人身安全和城市安全的職能。該機械手包括腰部舵機機構(gòu)、大臂舵機機構(gòu)、小臂舵機機構(gòu)、手腕兩舵機機構(gòu)以及手部機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)腰部旋轉(zhuǎn)，大臂俯仰，小臂俯仰，手腕俯仰，手腕旋轉(zhuǎn)，手部開合六個自由度。該結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊、輕便靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)對機械手的驅(qū)動控制，模仿人體手臂，實現(xiàn)對目標(biāo)物的抓取、移除。首先根據(jù)人機工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)特點和工作空間要求及其受體實際需求設(shè)計了機械手的整體結(jié)構(gòu)以及各關(guān)節(jié)的運動和驅(qū)動方式。根據(jù)結(jié)構(gòu)原理設(shè)計并購買合適的零部件，利用SOLIDWKS對假肢各構(gòu)件進行三維建模，并進行整體裝配，直觀的發(fā)現(xiàn)二維設(shè)計中的錯誤，檢驗結(jié)構(gòu)的合理性。其次，運用混合遺傳算法對機械手大臂和小臂重力矩平衡裝置進行優(yōu)化設(shè)計，確定氣動桿的最佳安裝位置以及所需的推力的大小，為物理樣機提供數(shù)據(jù)支持。再次，利用ADAMS對各自由度進行動力學(xué)仿真并輸出力矩曲線，得到各關(guān)節(jié)所需要的驅(qū)動力矩，為舵機的選擇提供理論依據(jù)。最后使用ANSYS對機械手中各關(guān)鍵零部件進行靜力分析，得到相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等靜力學(xué)參數(shù)，為機械手零件的改進提供依據(jù)，保證其工作的安全性。

簡介：機械手是一種自動化裝置，可以實現(xiàn)物料的抓取和搬運。在結(jié)合數(shù)控機床使用的自動化生產(chǎn)線上，它能夠協(xié)助完成從取料、上料及卸料回收的全過程，很大程度上節(jié)約了人力，對提高生產(chǎn)效率有著很大的意義。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，機器人、機械手也不斷更新?lián)Q代，得到了更廣泛的應(yīng)用。某企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)的一種應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線的數(shù)控機床，采用桁架機械手作為上下料裝置，利用數(shù)控程序控制其動作。對于機械手的調(diào)試一直采用實物組裝完畢后實際試運行方法，效率較低，且可能發(fā)生碰撞干涉引起不必要的損失，因此需要一個虛擬仿真平臺以便安全、快捷地實現(xiàn)調(diào)試目標(biāo)。本文作者圍繞廠家這一實際需求，對適用于自動線桁架機械手的仿真平臺進行探索開發(fā)，主要工作如下1在充分的實地調(diào)研以及查閱文獻的基礎(chǔ)上，進行了自動線用桁架機械手仿真平臺的需求分析，明確了平臺的開發(fā)任務(wù)以及功能，提出了平臺的開發(fā)方案，對其主要框架以及其功能模塊進行劃分并確定了平臺的開發(fā)環(huán)境及編程語言2研究了AUTODESKINVENT的文件數(shù)據(jù)交換、模型裝配輕量化相關(guān)知識，完成了建模及裝配過程分析比較了INVENT運動仿真相關(guān)功能，確定了模型驅(qū)動方案并進行相關(guān)配置工作，為三維模型的驅(qū)動奠定了基礎(chǔ)3研究了一般數(shù)控程序的結(jié)構(gòu)、格式、常用指令，對比分析本課題桁架機械手?jǐn)?shù)控程序的具體情況以及常用指令，同時與INVENT驅(qū)動約束相關(guān)參數(shù)需求相結(jié)合，提出了數(shù)控程序解析的方案并設(shè)計了相關(guān)算法4根據(jù)INVENTAPI及幫助文檔，對AUTODESKINVENT的二次開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，確定了平臺開發(fā)形式ADDIN，并與INVENT建立通信整合NC程序解析模塊，對仿真平臺進行交互界面的設(shè)計5通過實例測試仿真平臺的使用。

簡介：本文是針對絲網(wǎng)印刷行業(yè)而提出研制的新型半自動絲印機取料機械手控制系統(tǒng)研究。本控制系統(tǒng)以ATMEGA128為微處理器核心，以C語言編程的形式實現(xiàn)控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，采用指數(shù)S型加減速算法來實現(xiàn)步進電機加減速運動，通過文本顯示器來編輯實現(xiàn)人機交互界面，主要的研究內(nèi)容及工作如下首先從半自動絲印機取料機械手的機械結(jié)構(gòu)入手，接著引出與機械結(jié)構(gòu)相匹配運行的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)又包括微處理器模塊、電氣控制接線模塊、氣動檢測模塊的設(shè)計。與控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計相匹配，文中通過比較探究幾種常用步進電機的加減速算法原理，總結(jié)出一種指數(shù)S型加減速算法的實現(xiàn)方法和步驟，接著通過分析設(shè)計取料機械手的具體實現(xiàn)動作步驟，選擇以C語言編程的形式來完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，緊接著詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)上位機人機交互界面的設(shè)計，選擇以文本顯示器OP320為載體來設(shè)計開發(fā)人機交互界面，論述了人機交互界面所設(shè)計各參數(shù)的具體意義和作用以及具體設(shè)計方法步驟。通過以上各部分的研究和設(shè)計，已經(jīng)研制出了本款半自動絲印機取料機械手，并且已經(jīng)投產(chǎn)，經(jīng)過實驗和驗證取得了良好效果，有著很好的市場前景。

簡介：隨著海洋開發(fā)進程的加快，水下機械手等水下作業(yè)裝備的研究和應(yīng)用愈顯重要。隨著水下作業(yè)任務(wù)的復(fù)雜性及控制的自主性要求不斷提高，對水下機械手的自主作業(yè)能力及控制性能也提出了更高的要求。水下裝備工作在復(fù)雜的海洋環(huán)境，受海流等隨機干擾，同時，水下裝備自身的非線性性能使得其控制技術(shù)與陸上裝備相比又有很大不同，研究水液壓機械手及其控制技術(shù)對于提高水下裝備智能化水平，加快其實用化進程具有重要的研究意義和實用價值。本文以水液壓水下機械手為研究對象，在分析總結(jié)了基于油液壓及電機驅(qū)動的機械手的控制方式的基礎(chǔ)上，考慮本文所研究的水下機械手作業(yè)需要，研究水液壓驅(qū)動水下機械手液壓系統(tǒng)及其控制技術(shù)，分析了機械手的運動學(xué)及動力學(xué)，研究了運動控制算法，在研制的試驗平臺上進行了相關(guān)的控制試驗。本文分析了國內(nèi)外水下機械手系統(tǒng)，從驅(qū)動方式及控制系統(tǒng)等方面總結(jié)了現(xiàn)有機械手的優(yōu)缺點，為本文所研究的水液壓水下機械手系統(tǒng)指明方向；總結(jié)了水下機械手運動控制方法，分析了不同控制方式的特點及不足，為本文的控制技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。為了研究水液壓水下機械手控制技術(shù)，本文設(shè)計了水液壓系統(tǒng)，研制了其控制系統(tǒng)。通過研究液壓系統(tǒng)調(diào)速、鎖緊等液壓回路，確定了液壓系統(tǒng)總體方案，分別設(shè)計了各液壓回路，研究各液壓元件的電氣特性；根據(jù)各液壓元件的電氣特性及機械手運動控制要求，研制機械手運動控制系統(tǒng)，劃分軟硬件控制系統(tǒng)的各功能模塊，設(shè)計了各功能模塊電路，基于主、從控制方式設(shè)計了控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)，在主、從控制器中完成了相應(yīng)的軟件編程。研究水下機械手運動學(xué)、動力學(xué)及軌跡規(guī)劃問題，作為水下機械手自主作業(yè)及運動控制的基礎(chǔ)。本文通過DH法分析了機械手正向運動學(xué)，建立正向運動學(xué)運動方程；通過PAUL等人提出的反變換法分析了機械手逆向運動學(xué)，建立逆向運動學(xué)方程；通過MSION公式及拉格朗日方程分析水下機械手的水下動力學(xué)，建立機械手動力學(xué)模型；以運動平穩(wěn)、速度變化連續(xù)及時間最短為原則，規(guī)劃水下機械手的運動軌跡。水下機械手系統(tǒng)為高精度、強耦合、參數(shù)時變系統(tǒng)，本文以模糊PID控制方法作為手下機械手的控制方法。本文在PID控制器的基礎(chǔ)上，采用二維模糊控制器，基于模糊控制理論設(shè)計模糊PID控制器。從軌跡跟蹤能力的角度出發(fā)，通過仿真實驗對模糊PID控制方法的有效性進行驗證，仿真實驗結(jié)果表明與PID控制方法相比，設(shè)計的模糊PID控制器具有更高的調(diào)節(jié)精度、更快的響應(yīng)速度。為了驗證本文設(shè)計的水液壓驅(qū)動系統(tǒng)以及水下機械手控制系統(tǒng)的有效性，搭建了模擬實驗裝置，進行了實驗研究。搭建水液壓系統(tǒng)實驗平臺，設(shè)計相應(yīng)的硬件控制電路，編制軟件控制系統(tǒng)。在陸上和水中分別進行運動控制實驗，分析跟蹤軌跡的幅值和頻率對跟蹤精度的影響；進行機械手運動抗干擾實驗，根據(jù)實驗結(jié)果分析機械手控制系統(tǒng)的抗干擾能力。在實驗中分別使用PID控制器及模糊PID控制器，根據(jù)實驗結(jié)果對比分析，驗證了本文設(shè)計的模糊PID的有效性。

簡介：肌電信號伴隨著肌肉的收縮而產(chǎn)生，這種生理電信號在神經(jīng)生理學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、體育科學(xué)以及模式識別等領(lǐng)域都有很多應(yīng)用。目前肢體殘疾人的數(shù)量仍然很大，為了肢體殘疾人能得到更好的康復(fù)治療，越來越多的科研機構(gòu)著力于基于肌電的機械手控制系統(tǒng)的研究和探索。本文考慮到表面肌電信號幅值微弱、低頻易受干擾的特點，針對手部殘障人士設(shè)計了一款基于肌電的機械手控制系統(tǒng)。具體的實現(xiàn)方法包括采集電路的設(shè)計、采集軟件的設(shè)計、系統(tǒng)的算法處理以及對機械手的實時控制。其中，主要工作集中在肌電采集電路的設(shè)計，肌電采集電路包括模擬部分和數(shù)字部分。模擬電路中首先采用自穩(wěn)零型運算放大器和具有高共模抑制比的儀用運放構(gòu)成前置放大電路；然后設(shè)計了有源高通濾波電路濾除直流信號的影響，搭建了陷波電路去除工頻干擾；采用自穩(wěn)零型運算放大器搭建了二階有源低通濾波電路。數(shù)字部分使用到16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、DSP以及USB芯片。肌電信號在采集電路上首先經(jīng)過放大和濾波處理，然后進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后交給DSP進行預(yù)處理，并實時通過USB芯片將數(shù)據(jù)傳至PC機保存，之后在PC上進行活動段檢測、特征提取、模式分類等相應(yīng)的算法處理，獲得對各種手勢的識別結(jié)果，最后再將不同的手勢解析成相應(yīng)的命令進行輸出，實時控制機械手臂。經(jīng)過多次測試，基于肌電的機械手控制系統(tǒng)可以有效采集到人體前臂處表面肌電信號，且對選取的六種手勢識別率在92％以上，識別率高。測試結(jié)果說明本文設(shè)計的基于肌電的機械手控制系統(tǒng)性能良好，在手部殘障人士的康復(fù)訓(xùn)練，聾啞人的手勢判別，以及基于虛擬手控制的智能家居、娛樂游戲、軍事訓(xùn)練等方面，都有很大的應(yīng)用前景。

簡介：隨著氣動技術(shù)的飛速發(fā)展，氣動機械手在機械加工、食品配送及仿生機器人研發(fā)等方面有著越來越廣泛的應(yīng)用。根據(jù)校企共建氣動研究中心建設(shè)規(guī)劃，要求開發(fā)一種能夠集實驗、展示于一體的氣動機械手實驗平臺。通過對項目的調(diào)研、可行性分析及方案論證，確定對解魔方氣動組合機械手進行研究開發(fā)。該機械手以解魔方的趣味化過程展示氣動元件優(yōu)良性能，并為研究氣動元件組合運動的穩(wěn)定性、優(yōu)化氣動組合機械系統(tǒng)提供實驗平臺。對比多種解魔方的常用方法，本課題開發(fā)研究的解魔方氣動組合機械手以魔方基本還原原理為基礎(chǔ)，以適用于計算機編程的TM（THISTLETHWAITEMETHOD）為解算方法。模擬人類解魔方過程中肘關(guān)節(jié)的擺動、小臂的推進與擺動、手指的夾持作用等基本動作，對解魔方氣動組合機械手進行功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，對氣動元件進行選型計算，采用氣爪、擺動氣缸、帶導(dǎo)桿氣缸以及肘部標(biāo)準(zhǔn)氣缸完成對魔方的夾持、轉(zhuǎn)動、機械臂推進、擺動等運動，使魔方每層得以旋轉(zhuǎn)。對比RGB，HSV，HIS三種常見顏色空間模型的特性及用途，選擇RGB模型完成顏色識別。以COMS攝像頭為主要視覺媒介，通過VISIOSTUDIO對捕獲到的魔方藍、紅、黃、綠、白、橙六色的R，G，B值進行統(tǒng)計分析，劃分顏色判斷區(qū)域。利用C＃環(huán)境下EMGUCV工具，開發(fā)窗口互動式視覺系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像采集及顏色處理功能。以矩陣形式存儲魔方顏色狀態(tài)，通過點擊窗口按鍵，獲取該存儲顏色狀態(tài)并調(diào)入內(nèi)部解算系統(tǒng)，得到魔方解算方案。根據(jù)氣動機械手的工作要求，以PLC為下位機，設(shè)計PLC控制程序并對PLC控制系統(tǒng)進行分析，完成PLC控制程序調(diào)試。通過對窗口互動式魔方解算系統(tǒng)進行分析測試，可正確完成魔方圖像處理、顏色存儲及魔方解算，驗證了系統(tǒng)有效性及可靠性。該解算系統(tǒng)有利于學(xué)生進行顏色處理實驗。

簡介：近年來，得益于相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和各國政策的推動，機械手在工業(yè)生產(chǎn)自動化解決方案中的使用量日益增長。本文針對電子元器件插件作業(yè)自動化，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)，設(shè)計一臺SCARA機械手，并對其進行相關(guān)的分析研究。首先，本文根據(jù)電子元器件裝配的實際生產(chǎn)需要，確定機械手的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，奠定結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)。通過對比相關(guān)器件性能優(yōu)劣，結(jié)合實際設(shè)計情況，選定交流伺服電機和諧波減速機應(yīng)用于機械手的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。在SOLIDWKS輔助設(shè)計軟件中，完成了各零件的具體設(shè)計和裝配。其次，本文采用DH法建立了機械手的坐標(biāo)系模型，根據(jù)機構(gòu)尺寸確定模型參數(shù)。以連桿在坐標(biāo)系中的描述和連桿間坐標(biāo)系變換理論為基礎(chǔ)，進行正運動學(xué)分析，獲取機械手的正運動學(xué)方程。運用代數(shù)法對正運動方程進行逆向求解，得到相應(yīng)關(guān)節(jié)變量的逆解表達式。運用MATLAB和ADAMS進行仿真，共同驗證了運動學(xué)求解方法的合理性和結(jié)果的正確性。接著，本文對靜態(tài)條件下連桿的受力平衡關(guān)系進行分析，得到機械手的靜力學(xué)求解方程，在模擬受力條件下仿真關(guān)節(jié)受力。推導(dǎo)運動過程中連桿的速度、加速度等運動特征量表達式。用牛頓歐拉公式計算運動過程中連桿的慣性力和力矩，建立新的受力平衡關(guān)系以求解動力學(xué)方程。同樣，使用ADAMS和MATLAB仿真驗證求解方法的合理性和結(jié)果的正確性。然后，本文基于滑?？刂茖C械手前兩關(guān)節(jié)的軌跡跟蹤控制策略進行研究。選取線性滑模面，設(shè)計了基于等效控制形式的控制器，通過比較不同參數(shù)條件下的誤差變化，確定了合理的滑模面參數(shù)，并對該控制策略進行仿真。以指數(shù)趨近律為對象，研究趨近律在控制策略中的應(yīng)用。對比在不同參數(shù)下的關(guān)節(jié)跟蹤誤差和S曲線，研究指數(shù)趨近律參數(shù)對控制效果的影響。在雙冪次趨近律基礎(chǔ)上，結(jié)合指數(shù)趨近律組成新的趨近律，設(shè)計了相應(yīng)控制器。通過仿真可直觀地看出新趨近律條件下誤差趨近于零的速度明顯加快，表明其控制效果得到改善。最后，在仿真分析基礎(chǔ)上，課題組聯(lián)合電子科技大學(xué)東莞研究院對機械手樣機進行開發(fā)，并配套開發(fā)控制單元。本文對所開發(fā)樣機的實體構(gòu)型以及控制單元作了簡單介紹。

簡介：點擊查看更多智能紗架機械手系統(tǒng)研制.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)步伐的進一步加快，混凝土濕噴技術(shù)越來越多的在大型工程中應(yīng)用，其相對干噴工藝具有高效、經(jīng)濟效益好等優(yōu)越性。混凝土濕噴機械在中國的起步較晚，設(shè)備的可靠性等相關(guān)技術(shù)還不夠成熟，其發(fā)展前景可觀?；炷翝駠姍C械手的性能直接決定了施工的效果，因此很有必要對混凝土濕噴機械相關(guān)技術(shù)進行研究。本文的主要研究內(nèi)容有1針對當(dāng)前國內(nèi)混凝土濕噴機械手的不足之處，討論了混凝土濕噴機將來的發(fā)展方向。從混凝土濕噴機械手的總體設(shè)計要求出發(fā)，分析了當(dāng)前機械手模型，采用了六動作機械手模型作為原型，確定了混凝土濕噴機械手的運動參數(shù)，利用SOLIDWKS軟件對主要部件進行了建模2建立了混凝土濕噴機械手的運動學(xué)方程，利用MATHCAD對簡化機械手模型運動空間求解得到濕噴機械手的運動空間并仿真，基于SOLIDWKS對機械手進行運動學(xué)仿真并與設(shè)計值進行比較3運用ANSYSWKBENCH對關(guān)鍵部分的小臂和中臂進行了強度校核，針對臂架鉸鏈處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的情況，進行了理論分析并得到了改進的結(jié)果4分析了混凝土濕噴機械手的遙控控制系統(tǒng)，采用了優(yōu)于傳統(tǒng)方法的控制流程，從混凝土濕噴機械手的需求出發(fā)，利用控制器開發(fā)工具CODESYS對混凝土濕噴機械手工作動作進行編程實現(xiàn)，最后對設(shè)計的混凝土濕噴機械手進行了相關(guān)測試并分析。

簡介：本文介紹了鈑金加工設(shè)備的發(fā)展趨勢、智能折彎系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及龍門式機械手在輔助折彎過程中的優(yōu)勢。實現(xiàn)鈑金件自動化折彎對鈑金流水線化生產(chǎn)具有重要意義。本文對折彎機械手的需求進行技術(shù)調(diào)研，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果確定折彎機械手的基本參數(shù)（包括折彎機械手的最大負(fù)載，被加工對象的最大尺寸，機械手5個軸的行程以及各軸的額定速度等），并進行折彎機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。建立折彎機械手重要零部件的有限元模型，利用有限元軟件計算它在工作過程中的強度和剛度。建立折彎機械手的簡化模型，對其進行模態(tài)分析，采用LANCZOS方法求出折彎機械手的前六階固有頻率以及振型，并依據(jù)結(jié)果提出結(jié)構(gòu)的改進方案。對折彎工藝的隨動動作進行運動學(xué)特性分析（包括位移、速度、加速度分析）。根據(jù)分析結(jié)果，采用運動控制器對折彎機械手進行PVT模式控制，并采用仿真的方法進行誤差分析，在對不同厚度不同尺寸的板料進行的折彎試驗中，均實現(xiàn)了跟隨動作。對龍門式機械手的應(yīng)用進行拓展，分析了其在其他行業(yè)中的應(yīng)用。通過分析、設(shè)計與改進，最終完成該產(chǎn)品的設(shè)計。在樣機測試中，整機性能反應(yīng)良好，滿足使用需求，在后續(xù)的市場推廣中，也受到客戶的一致好評。

簡介：本文針對液壓機械手回轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動過程中存在機構(gòu)耦合因素及液壓系統(tǒng)本身的非線性不易被及時檢測和補償?shù)膯栴}設(shè)計液壓機械手雙馬達電液伺服同步驅(qū)動系統(tǒng)并在分析系統(tǒng)行星輪系耦合運動的基礎(chǔ)上建立了系統(tǒng)的非線性模型根據(jù)系統(tǒng)跟蹤性能和同步性能指標(biāo)引入定量反饋控制方法QFT提出了QFT伺服同步控制策略。液壓機械手實際操作結(jié)果顯示該策略比PID同步控制策略具有更好的驅(qū)動性能和跟蹤性能可以解決液壓機械手雙馬達回轉(zhuǎn)平臺的同步驅(qū)動控制問題。本文緒論部分介紹了同步驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用的背景和研究的意義并分類介紹國內(nèi)外相關(guān)電液伺服同步驅(qū)動技術(shù)研究的發(fā)展現(xiàn)狀。最后提出了本文研究的電液伺服QFT同步控制策略并說明了研究內(nèi)容。系統(tǒng)總體設(shè)計部分介紹了液壓機械手雙馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)的系統(tǒng)組成和工作原理機械設(shè)計部分說明了系統(tǒng)機構(gòu)的組成和裝配形式液壓設(shè)計部分解釋了系統(tǒng)的液壓原理并進行了元器件的計算與選型電氣部分解釋了電氣系統(tǒng)原理、擴展的位置模塊和編碼器相關(guān)信息。系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型部分分析了液壓馬達單通道電液伺服建模過程建立非對稱閥閥芯位移馬達負(fù)載流量的數(shù)學(xué)模型、非對稱閥控液壓馬達的數(shù)學(xué)模型。最后考慮雙馬達的相互耦合建立雙馬達同步驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。控制策略部分介紹了定量反饋控制理論基本原理及單通道、多通道電液伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用并提出了應(yīng)用于實際機械手雙馬達驅(qū)動系統(tǒng)的同步控制策略并進行了計算機仿真研究。實驗研究部分考慮實際工廠的生產(chǎn)環(huán)境搭建了液壓機械手系統(tǒng)平臺編寫PLC控制流程使用上位機監(jiān)控程序?qū)σ簤簷C械手雙馬達電液伺服同步驅(qū)動系統(tǒng)進行了實驗研究并且通過結(jié)果分析說明本文同步控制策略的有效性。結(jié)論與展望部分對文章的設(shè)計內(nèi)容進行了分析歸納并展望了液壓機械手雙馬達同步驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)的研究方向。