簡介：（申請工學碩士學位論文）全自動血凝儀機械手控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)培養(yǎng)單位自動化學院學科專業(yè)電機與電器研究生周雄指導老師劉紅麗副教授2015年5月全自動血凝儀機械手控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)周雄武漢理工大學獨創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名日期學位論文使用授權書本人完全了解武漢理工大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本文授權武漢理工大學可以將本學位論文的全部內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存或匯編本學位論文。同時授權經(jīng)武漢理工大學認可的國家有關機構或論文數(shù)據(jù)庫使用或收錄本學位論文，并向社會公眾提供信息服務。保密的論文在解密后應遵守此規(guī)定研究生（簽名）研究生（簽名）導師（簽名）導師（簽名）日期期

簡介：具有靈巧的作業(yè)能力的機械手能應用在眾多工業(yè)與生活領域中。傳統(tǒng)的機械手工作環(huán)境固定，無法適應陌生環(huán)境。而移動機械手的移動能力將機械手的工作區(qū)間從單個工作臺擴展到極大的區(qū)域，應用范圍也擴展到家庭服務，倉庫，后勤，軍事，以及生產(chǎn)線等多個領域，實際應用價值更高。因此移動機器人手眼協(xié)調問題具有非常重要的研究意義。靜態(tài)環(huán)境下機器人的視覺空間和手臂本體感覺為非線性映射關系，而對于移動機械手來說，移動平臺帶來新的映射協(xié)調問題，這些都是移動機械手研究中的重點。目前機器人手眼協(xié)調問題的研究主要側重于如何將視覺刺激映射到手臂本體感覺，建立映射的方法主要有兩種一是數(shù)學建模方法，采用逆運動方程規(guī)劃二是使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的學習方法。而本文除了將視覺刺激映射到手臂本體感覺外，還引入另一條逆向的從手臂本體感覺到視覺刺激的映射，該手眼協(xié)調系統(tǒng)能雙向轉換眼和手之間的刺激。通過使用雙向刺激傳輸通道，在機器人系統(tǒng)中建立擬人的行為模式。這種擬人的能力可提高機器人的自主適應能力和生存能力。對于移動機械手在動態(tài)環(huán)境下的手眼協(xié)調問題，目前的機器人在陌生環(huán)境下的自主性還有待提高。而本文將基于限制釋放的發(fā)展型學習方法應用于移動機械手學習過程，首先在靜態(tài)條件下建立手眼協(xié)調能力，然后轉入動態(tài)環(huán)境下建立移動手眼協(xié)調能力。通過制定限制釋放的順序，使機器人在每個新限制釋放的條件下學習新技能。兩個神經(jīng)網(wǎng)絡分別用于手眼協(xié)調和移動視覺協(xié)調的建立。最后在兩個機器人系統(tǒng)中分別進行擬人行為模式和移動抓取行為的實驗，實驗結果證實所用的學習方法可行，機器人自主探索能力和適應能力得到提高。

簡介：深達11000米的馬里亞納海溝富含多金屬結合礦區(qū)、富鈷結合礦區(qū)等多種珍貴資源，不僅如此，由于其位于海底最深處，對于探索地球的發(fā)展史也極具價值。隨著詹姆斯卡梅隆乘坐“深海探索者號”成功潛入馬里亞納海溝，人們認識到了海底最深處。但海底最深處的環(huán)境條件遠比人們想象中復雜，尤其是對液壓系統(tǒng)的影響。因此，全海深環(huán)境條件對液壓機械手控制系統(tǒng)提出了更高的要求。本論文針對全海深環(huán)境的“高壓低溫”特性，重新設計機械手所用油缸中O型密封圈對應的溝槽尺寸根據(jù)液壓油的“粘壓關系”和“粘溫關系”，建立適用于全海深環(huán)境的機械手控制模型利用負載傳感技術提出適用于全海深液壓機械手的變增益控制算法。全文共分六章第一章，介紹了論文研究背景，通過分析全海深環(huán)境的“高壓低溫”特性對機械手控制系統(tǒng)的影響，并分析常用機械手控制算法，提出本論文的研究意義與研究的主要內容。第二章，從硬件、軟件架構和控制算法三個方面分析了全海深環(huán)境的“高壓低溫”特性對機械手控制系統(tǒng)的要求，著重研究了海水深度與控制系統(tǒng)、壓力反饋與負載計算方法。第三章，針對全海深環(huán)境的“高壓低溫”特性，利用粘度與壓力和溫度的關系，建立萬米深海環(huán)境對應的壓損模型利用閥控非對稱缸的經(jīng)典模型建立并分析機械手單關節(jié)控制模型最后，通過拉格朗曰能量法建立機械手的運動學和動力學模型。第四章，通過建立并分析機械手的靜負載模型，設計基于固定增益的機械手控制算法通過分析機械手動態(tài)負載，其負載變化較大但可通過機械手的動力學模型建立對應的動態(tài)負載模型，對此設計了基于動態(tài)負載模型的基于變增益的負載傳感液壓機械手控制算法。第五章，利用建立的機械手模型進行仿真分析，基于實驗室機械手的實驗平臺，使用LABVIEW界面模擬上位機功能，分別獲得了機械手手爪持重負載未知和已知的對比實驗數(shù)據(jù)。最后通過仿真和實驗數(shù)據(jù)，驗證了基于變增益的負載傳感機械手控制方法的有效性。第六章，總結歸納了本論文研究的主要內容，指出創(chuàng)新點的同時針對該論文中的不足提出了改進方法。

簡介：隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和工業(yè)自動化生產(chǎn)的要求，焊接機械手臂以其特有的優(yōu)點越來越受到重視，廣泛應用于汽車、造船、航空以及其他多種領域。焊接機械手臂的關鍵技術之一就是驅動系統(tǒng)的設計，隨著相關技術的逐漸成熟，永磁同步電機由于結構簡單、易于維護、能夠實現(xiàn)高性能控制等特點，已經(jīng)成為焊接機械手臂驅動系統(tǒng)中應用最多的一類電機。本文在充分認識焊接機械手臂及其驅動技術發(fā)展背景和現(xiàn)狀的前提下，查閱大量相關文獻，掌握本設計用到的相關知識。闡述了矢量控制的基本原理，以及用于產(chǎn)生驅動波形的SVPWM技術，為驅動系統(tǒng)設計工作的展開做好理論基礎。結合項目背景，在分析焊接機械手臂驅動系統(tǒng)總體需求和技術指標的前提下，給出了驅動系統(tǒng)的總體設計方案，在此基礎上進行硬件部分設計。出于安全以及穩(wěn)定性考慮，將驅動系統(tǒng)硬件分成三塊獨立的電路板，它們之間用導線或者電纜進行信號傳輸。主控板是整個系統(tǒng)的核心，負責控制算法的實現(xiàn)，產(chǎn)生需要的PWM波形，對各種故障信號采取保護處理措施，以及與上位機進行通信等。驅動板主要負責對主控板的PWM信號進行隔離放大，并將各種檢測信號調理后送入DSP。逆變器將直流電轉換為永磁同步電機需要的交流電。最后結合驅動系統(tǒng)設計目標以及相應的控制理論，完成驅動系統(tǒng)的軟件設計，闡述了主要軟件流程。最后對焊接機械手臂驅動系統(tǒng)進行了硬件和軟件基本功能測試，做了大量的測試和實驗，測試結果表明，本文設計的驅動系統(tǒng)運行可靠，能夠實現(xiàn)各部分功能，滿足各項參數(shù)要求。

簡介：機械手臂可以幫助人們完成危險的、單調的和乏味的工作，因此在工業(yè)、醫(yī)療、軍事等領域有著廣泛的應用。但是機械手臂是一個高度非線性的復雜系統(tǒng)，對它進行精確控制是不容易的。針對機械手臂的非線性，提出基于隸屬度函數(shù)的多模型預測控制方法。本文的主要研究內容如下1研究單變量機械手臂系統(tǒng)直流電機驅動的單桿機械手臂的多模型預測控制。首先，根據(jù)系統(tǒng)的特點，選擇電機的旋轉角度作為調度變量，將系統(tǒng)的工作空間分為兩個子空間，在每個子空間內建立線性子模型并基于它們設計局部預測控制器；然后，使用梯形函數(shù)對局部預測控制器進行加權求和得到多模型控制器，這樣就利用了梯形函數(shù)對局部控制器進行切換，避免控制器切換時產(chǎn)生的抖動；最后對系統(tǒng)進行仿真研究，將多模型預測控制與多模型PID控制進行比較。仿真結果表明，當系統(tǒng)的設定值在大范圍內變化時，多模型預測控制能使系統(tǒng)的輸出快速準確地跟蹤設定值的變化，超調很小，控制精度較高。而多模型PID控制器卻不能使系統(tǒng)的輸出迅速準確地跟蹤設定值，超調較大，控制精度低。這就體現(xiàn)了多模型預測控制要比多模型PID控制器優(yōu)越。2研究多變量機械手臂系統(tǒng)PENDUBOT系統(tǒng)的多模型預測控制。由于系統(tǒng)的平衡控制實現(xiàn)范圍較窄，針對這個問題，提出基于隸屬度函數(shù)的多模型預測控制。該控制突破了原有控制范圍窄的局限，實現(xiàn)了大范圍控制的目的。首先，選擇欠驅動臂的旋轉弧度作為調度變量，將系統(tǒng)的工作空間分為5個子空間，在每個子空間內的平衡點附近對機械手臂進行線性化，得到相應的局部模型，從而得到系統(tǒng)的多模型表示；其次，基于各個局部模型設計局部預測控制器；最后，選擇梯形函數(shù)作為權重函數(shù)，對局部控制器進行加權求和獲得總的控制器，對系統(tǒng)進行控制。為了驗證多模型預測控制的有效性，對系統(tǒng)進行仿真研究，同時為了體現(xiàn)多模型預測控制的優(yōu)越性，還為系統(tǒng)設計多模型PID控制器。仿真結果表明，多模型預測控制能使系統(tǒng)的輸出快速準確地跟蹤期望值，實現(xiàn)大范圍控制的目標。而多模型PID控制器的控制效果較差，甚至不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，遠遠不能達到控制要求。

簡介：壓鑄機送料機械手是將熔融的金屬溶液舀取并運送到指定位置的設備。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了各種用于輸送液料的裝置，但具體到壓鑄機設備，要么運行不暢，可靠性不足；要么系統(tǒng)復雜，成本較高，無法滿足工廠經(jīng)濟耐用的要求。本文在調研現(xiàn)有國內外金屬溶液送料設備的基礎上，設計了一款自動化程度高，可適用于不同壓鑄環(huán)境條件下的金屬溶液送料機械手。本文首先分析了壓鑄機送料機械手的需求和國內外發(fā)展現(xiàn)狀，深入工廠實地調研，結合現(xiàn)場使用情況，提出了整體設計方案。包括傳動形式選擇、運動路徑規(guī)劃和電氣控制系統(tǒng)等。然后，以PROE為工具，設計平面五桿機構。裝配完成后檢查全局干涉，進行機構運動學和動力學的仿真，從而優(yōu)化結構設計。根據(jù)使用環(huán)境和要求，考慮加工經(jīng)濟性等實際情況，利用AUTOCAD完成工程圖紙設計。其次，通過PLC控制變頻器來調節(jié)桿機構運行速度，利用編碼器獲得位置信號反饋給PLC從而獲得不同位置電機速度平滑過渡，實現(xiàn)機構的平滑運行。最后，將本設備單獨調試完成后與其他設備聯(lián)合調試。根據(jù)工廠實際情況和需要，對現(xiàn)有設備不斷優(yōu)化以實現(xiàn)壓鑄產(chǎn)品的全自動化生產(chǎn)。經(jīng)調試后發(fā)現(xiàn)本設備成功與取件噴霧機械手和壓鑄機模架信號交互并實現(xiàn)連續(xù)工作。本裝置可分為幾個獨立的部分，裝拆維修方便。所有配件均采用機械設計手冊可查的標準件。加工的零件多采用機械加工常見的工藝如銑，車，焊接等。本裝置能適應現(xiàn)有的絕大部分型號的壓鑄機，具有很大的推廣應用前景。

簡介：隨著物流行業(yè)的快速發(fā)展，對物流效率方面的要求變得越來越高，而在各個物流環(huán)節(jié)中，裝卸搬運是最重要的環(huán)節(jié)之一。要提高物流效率，提高裝卸搬運這一環(huán)節(jié)的效率變得尤其重要，本文探討的搬物機械手它的作用就是用來裝卸和搬運，提高物流裝卸環(huán)節(jié)的效率，但是跟所有的承載構件一樣，搬物機械手也是處在高強度的交變載荷作用下，因此它也是會發(fā)生疲勞破壞的，所以對于搬物機械手在設計上強度、剛度都要滿足設計要求，而且還應滿足疲勞強度設計要求，以防止疲勞斷裂事故的發(fā)生。搬物機械手整體結構的強度直接決定整套設備使用效率和壽命，并且是安全性保障的重要一環(huán)，因此，對搬物機械手進行靜態(tài)分析、動態(tài)分析以及疲勞壽命研究是非常有必要的。以前傳統(tǒng)的對結構的力學研究方法，一般是必須對構件進行簡化和估算部分參數(shù)的，很顯然這樣做的結果就會導致計算結果出現(xiàn)偏差。因此，本文采用有限元分析軟件ABAQUS對搬物機械手相應的結構進行靜力學和動力學分析，希望這種方法能夠為以后類似搬物機械手結構的構件提供一些有價值的參考。通過對搬物機械手靜態(tài)分析，其結果表明采用拆分部件來分別計算每個構件的強度和剛度是一種行之有效的方法，并且其每個部件的分析結果也是在允許范圍之內的。插取機構的靜態(tài)分析表明應力最大的位置為插桿的根部，但應變最大的位置確是插桿的尖端，但是都是在強度和剛度的允許范圍之內。X軸行走梁的靜態(tài)分析表明，雖然行走梁中間為應力、位移較大位置，但是也是符合其基本強度和剛度要求的。本文在ABAQUS中利用模態(tài)分析模塊分別對機械手抓手插取機構以及X軸行走梁進行前6階的模態(tài)分析，模態(tài)分析的結果讓我們看到了插取機構和X軸行走梁在不同類型或者不同方向上的載荷對其所產(chǎn)生的影響作用，其實我們進行模態(tài)分析的作用無外乎就是為了避免發(fā)生共振或出現(xiàn)有害振型，同時還可以依據(jù)分析結果優(yōu)化結構。本文利用ABAQUS中顯式動力學分析模塊對該搬物機械手行走梁進行了瞬態(tài)動力學分析，其分析結果表明結構的位移、速度、加速度響應趨勢和結構所受的起升沖擊載荷的作用方式基本相符，符合搬物機械手實際工作情況。由于阻尼的作用所造成的能量消耗，隨著時間的推移，整個振動系統(tǒng)轉換為振幅不斷遞減的衰減振動，符合設計規(guī)范要求。本文采用損傷容限設計來計算搬物機械手的疲勞壽命，此方法其實是目前應用最為廣泛的一種計算疲勞壽命的方法，因為它不僅可以計算構件的疲勞壽命，還可以計算正在使用結構的剩余壽命

簡介：在當今世界日新月異的今天，工業(yè)化水平越來越高，作為工業(yè)制造業(yè)基礎的機床制造行業(yè)突飛猛進，這就要求對加工中心中與其配套的刀庫進行改進設計以滿足當今高速化、大型化生產(chǎn)。本文主要研究通過改進大型鏈式刀庫機械手換刀方式，以解決在實際使用過程中因原機械手采用葉片式回轉油缸通過反轉動作實現(xiàn)刀庫間的換刀，而經(jīng)常出現(xiàn)漏油、卡刀、換刀不平穩(wěn)等問題。經(jīng)過分析對比，確定用齒輪齒條式回轉液壓油缸來代替原有回轉裝置。以機械手最大抓刀重量30KG為已知條件為已知條件，根據(jù)受力分析得到機械手回轉需要的最大力矩100NM。然后設計計算該齒輪齒條式回轉裝置結構并對其強度校核，得出改進設計方案滿足實際使用要求。最后通過SOLIDWKS建模并進行關鍵零部件的有限元分析，得出齒輪軸的最大彎曲應力及齒條單齒的齒面接觸強度均滿足設計要求，進一步驗證了改進方案的可行性。通過本文的探討，解決了原有機械手存在的問題，從而滿足了大型鏈式刀庫換刀的要求。

簡介：將多自由度串聯(lián)機械手安裝到移動載體上就組成了移動機械手。較之一般的固定機械手，其工作空間大大擴大了。阻尼懸架系統(tǒng)的存在可以緩解、削弱不規(guī)則路面對機械手力與位移方面的影響。但是，移動載體與阻尼懸架的引入均大大增加了機械手動力學模型的建立難度。本文在參考前人研究成果的基礎上，對五自由度輪式懸架移動機械手的運動學與動力學做了系統(tǒng)而全面的分析。本文的研究內容主要如下1五自由度輪式懸架移動機械手的運動學分析。從機械手的完整、非完整約束方程以及末端軌跡出發(fā)，分離了機械手系統(tǒng)獨立坐標變量與關聯(lián)坐標變量，建立了五自由度輪式懸架移動機械手的正、逆運動學模型。2五自由度輪式懸架移動機械手的動力學分析及其仿真。結合運動學模型，以拉格朗日方程為核心，分析推導了機械手系統(tǒng)的質量矩陣、廣義力以及驅動力等動力學因素，然后將各動力學因素整合代入拉格朗日方程從而建立了機械手系統(tǒng)的完整正、逆動力學模型，并進行了數(shù)值仿真。通過仿真結果的分析比對，驗證了動力學模型的正確性。3基于機械手系統(tǒng)動力學分析結果的參數(shù)設計?；趧恿W模型仿真結果，進行了機械手系統(tǒng)的設計以及優(yōu)化。從力矩結果出發(fā)，推算出電機的驅動功率從而選擇合適的電機型號，并校核危險構件的彎曲強度。以動力學模型為基礎，以最小耗能為優(yōu)化目標，構件長度為優(yōu)化變量，對機械手系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計。

簡介：點擊查看更多高速并聯(lián)機械手控制方法研究.pdf精彩內容。

簡介：褲襪檢測、定型過程中，目前多采用人工完成褲襪的套裝，存在著工作重復、單調、效率不高的問題，人工套裝將會被自動套裝機械取代。論文的主要任務是完成對褲襪套裝機械手的總體方案設計，并對結構進行改進，以下是本文的主要研究內容通過分析褲襪的定型工藝，制定機械手的總體方案確定機械手坐標形式、自由度、工作過程、工步時間分配；用模塊化思想設計機械手回轉模塊、水平伸縮模塊、豎直升降模塊；氣缸、電機的選型和計算，連接件的設計；以及氣動系統(tǒng)原理圖的設計。在此基礎上，將在SOLIDWKS里建立的機械手模型導入到ANSYSWKBENCH中，對機械手的整體剛度進行分析，結果表明機械手的剛度符合要求。運用有限元法對機械手主要連接部件進行了模態(tài)分析，確定其低階頻率，為元器件間避免共振提供理論依據(jù)，在DH坐標系下確定機械手的運動參數(shù)，確定機械手質心速度和加速度運動方程。使用ADAMS仿真機械手的運動，并利用模擬結果驗證機械手設計的正確性，指導機械手的結構優(yōu)化。

簡介：機器人視覺伺服是機器人研究領域的一個重要部分，其主要核心是對視覺系統(tǒng)的反饋信息進行處理，以此驅動機器人運動，完成機器人的定位、跟蹤等控制任務。機器人是一個高度非線性的系統(tǒng)，并且視覺系統(tǒng)內部也存在非線性的映射關系。因此，機器人視覺伺服控制的一個的難點在于建立機器人和視覺系統(tǒng)之間的映射關系。本文以圖像雅可比矩陣描述上述兩者間的映射關系，采用了“眼固定”和“眼在手”相結合的布局方式，分別以點和角度為圖像特征，組成圖像雅可比矩陣。采用最小二乘法估計圖像雅可比矩陣的初值，作為在線更新的基礎，以卡爾曼濾波遞推估計算法來進行圖像雅可比矩陣的在線辨識更新，主要工作如下①提出了基于圖像的無標定混合雙目機械手六自由度視覺伺服控制方法。對于機械手在任務空間中的位姿定位任務，采用基于圖像的視覺伺服閉環(huán)控制方法，用卡爾曼濾波方法在線估計圖像雅可比，通過圖像雅可比提供的手眼映射關系，在圖像平面設計期望的圖像特征位置，通過圖像特征偏差驅動、引導機械手在任務空間實現(xiàn)位姿定位的任務。設計了PID機械手視覺伺服控制器，并對控制器的穩(wěn)定性條件進行了分析。②采用澳大利亞科學家PETERCKE開發(fā)的免費開源的機器人工具箱（99版本），結合機器視覺工具箱（33版本），在MATLAB2014A環(huán)境下搭建了視覺伺服仿真平臺。以“眼在手”和“眼固定”相結合的形式布局攝像頭，并設計了基于圖像的無標定機械手六自由度視覺伺服仿真對比試驗。③利用參與搭建的由DENSOVS6556GM六自由度工業(yè)機械手，RC7M控制器和大恒水星系列工業(yè)相機等設備組成的平臺，以點和角度作為圖像特征，用常值圖像雅可比結合關節(jié)角限制，進行了實物試驗。仿真試驗結果表明，本文提出的基于圖像的無標定混合雙目機械手六自由度視覺伺服控制方法，能夠有效、準確的完成機械手六自由度的位姿定位任務，驗證了方法的可行性和有效性。同時，實物實驗采用的方法也較好的實現(xiàn)了基于圖像的無標定混合雙目機械手視覺伺服位姿定位任務。

簡介：在目前智能坐便器的檢測過程中，針對傳統(tǒng)智能坐便器檢測裝置夾具的靈活性不夠、檢驗過程人員勞動強度大、效率低等的不足，并為了提高壽命檢測機的工作可靠性，提出了一種采用移動式機械手檢測的智能坐便器檢測裝置。本文介紹了機械手的工作原理，硬件實現(xiàn)及軟件開發(fā)。本文所做的研究內容主要有以下幾個方面對原按壓檢測狀況做出分析，根據(jù)設備的工況條件設計出一種運用移動式機械手的新檢測方案，并通過對機械手的自由度的數(shù)目、精度（正確性）、重復精度（變化性）、運動范圍、最大工作速度、負荷能力等方面的研究，設計出了機械手的結構以及氣路系統(tǒng)的設計。對機械手以及部分零件，尤其是連接部件進行靜力學分析，確認了機械手設計的穩(wěn)定性。最后對機械手的運行狀態(tài)進行疲勞分析，保證了機械手的安全和穩(wěn)固。從總體上講，機械手的控制方式分為自動控制和手動控制。對系統(tǒng)的控制方式和結構進行了研究，其中包括總體構造、控制流程和各個子模塊的功能。對驅動方案的上位機監(jiān)控系統(tǒng)、控制器、驅動模塊、執(zhí)行模塊、傳感器模塊五大模塊進行研究分析，確定了機械手的控制方案以及完整的工作流程，并加入了具體的電氣安裝模塊，通過選型將以上幾個模塊組合起來實現(xiàn)機械手的智能控制?；赑LC的機械手控制系統(tǒng)設計，依據(jù)本機械手的工況條件和工作要求，從可編程控制系統(tǒng)組成的相關控制理論方面，對機械手的控制方式進行分析，從而對PLC的輸入輸出、控制系統(tǒng)前后端電路進行設計。根據(jù)機械手的實際操作情況設計具體的流程，并采用SCL語言分別設計了手動和自動操作程序及完整的PLC程序，最后描述了各部分的連接方式以及相應的控制接線等。根據(jù)上述各部分的機械結構，運用SOLIDWKS三維建模仿真軟件，將機械手各個部分的結構外形設計并繪制出來，最后裝配成三維模型。將前面設計的機械手的整體工作流程拆分成各任務步驟，然后運用SOLIDWKSMOTION插件，將每一步的任務按照時間先后的順序導入SOLIDWKSMOTION中，實現(xiàn)對機械手的虛擬運動仿真，生成動畫。最后對機械手的運動仿真結果進行每個方向上的速度、運動軌跡分析，做到了實時反映本設計方案以及各部分的參數(shù)的不足，為未來檢測方案的改進提供了直觀的理論依據(jù)。通過以上幾項工作內容，可使機械手達到預期的工作情況，改進后的檢測裝置具有自動化程度高、檢測范圍大、檢測精度好、易于維修維護的特點。也達到了本論文的設計目的和要求。

簡介：自主式水下機器人AUVAUTONOMOUSUNDERWATERVEHICLE具有運動靈活、工作范圍大等優(yōu)點，成為了海洋環(huán)境調查與資源探測的重要裝備。AUV一般搭載小型電動機械手，其作業(yè)范圍及負載能力都遠不及ROV搭載的液壓機械手，無法滿足實際作業(yè)的需要，特別是針對復雜、狹小空間，危險、極限環(huán)境下的水下高精度作業(yè)任務，不但要保證機械手較小的收納體積來減小AUV航行阻力，還要滿足其較大的作業(yè)范圍和更高的作業(yè)精度以保障作業(yè)的安全性與可靠性。因此，研究具有大作業(yè)范圍、小型化、高靈活性、高精度的AUV用水下液壓機械手系統(tǒng)具有重要的理論研究意義和實際應用價值。本文以高精度五自由度水下水液壓機械手系統(tǒng)為主線進行了研究，重點研究了水下水液壓機械手系統(tǒng)及機械手末端精度測量裝置。針對水下作業(yè)機械手的主要功能特點，從結構形式、驅動方式角度，分析國內外AUV用水下機械手及水液壓機械手發(fā)展現(xiàn)狀，明確適用于小型AUV的水下水液壓機械手結構研究工作的方向。同時分析精度測量方法及水下機械手控制方法研究現(xiàn)狀，為本文設計的空間測量裝置及提高水液壓機械手精度提供了技術基礎。針對輕量化、模塊化、大展開長度、小收回體積的設計要求，本文分析研究水下機械手的總體設計方案，對機械手本體結構進行模塊劃分和設計。為了提高機械手結構強度、剛度，減小振動頻率，增加機械手結構的可靠性，本文對機械手關節(jié)連桿機構進行仿真優(yōu)化，并對機械手臂進行模態(tài)分析。為實現(xiàn)機械手高精度控制精度，針對機械手驅動關節(jié)的小流量控制需要，本文設計了一套小流量水液壓驅動系統(tǒng)，并分析液壓系統(tǒng)壓力損失、摩擦特性及水介質與液壓軟管的等效體積模量。研究機械手的正向運動學，基于DH法建立其正向運動學方程，基于反變換法建立逆向運動學方程。針對水液壓介質及軟管的可壓縮性，導致機械手對液壓控制系統(tǒng)命令響應慢動作滯后、調節(jié)時間長、控制誤差大等問題，本文提出一種分段PID控制方法，通過對機械手腕擺動關節(jié)進行分段PID控制及普通PID控制實驗，對比驗證本文所提方法的有效性。對機械手末端位置誤差進行仿真分析，分析計算機械手各種誤差因素對末端位置的影響；為了檢測機械手實際作業(yè)精度，研制了一套空間空間測量裝置；針對位置檢測傳感器行程與精度的矛盾，本文對其進行改進，并對測量裝置自身精度進行了誤差分析。使用改進的空間測量裝置對機械手末端靜態(tài)、動態(tài)精度進行檢測。在分析機械手末端誤差的基礎上，為了提高機械手末端精度，本文提出機械手末端位置補償方法。對自行研制的五自由度水液壓機械手和空間測量裝置進行了相關實驗研究。針對機械手手爪剪切力的技術要求，通過對手爪液壓缸手動打壓、控制機械手手爪進行真實作業(yè)實驗進行驗證。在單關節(jié)分段PID控制的基礎上，將分段PID應用到機械手前四個關節(jié)，實驗驗證分段PID控制方法對機械手系統(tǒng)的有效性。為驗證本文研究的水下機械手末端靜態(tài)精度是否滿足技術指標，使用本文研制的空間位置測量裝置對機械手末端靜態(tài)精度進行實驗研究。為提高機械手末端靜態(tài)精度，驗證本文提出誤差補償方法的有效性，本文在實驗中使用機械手肘關節(jié)、腕擺動關節(jié)對機械手末端誤差進行補償實驗驗證。

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