簡介：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，由于殘疾人對假肢手康復(fù)工程的高度重視和人們急于從惡劣的工作環(huán)境中解放出來，近年來，科技工作者對機(jī)械手的研究取得一定的成果，研發(fā)出的擬人化機(jī)械手雖然能完成物體的抓取和操作，但存在通用性差、成本高、控制復(fù)雜等問題，在一定程度上限制了使用范圍。基于用戶需求、操作簡單和低成本為設(shè)計(jì)的原則，研發(fā)一種成本低廉、控制簡單、體積小、能夠?qū)崿F(xiàn)隨形抓取的機(jī)械手很有必要。運(yùn)用欠驅(qū)動原理，采用差動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，單一驅(qū)動電機(jī)，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、控制簡單、成本低、具備隨形抓取能力的擬人化機(jī)械手。該機(jī)械手能夠?qū)崿F(xiàn)各手指抓取力大小的自動控制，抓取物體時能夠自動調(diào)整位姿和手指抓取力的大小。首先，通過對國內(nèi)外機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀的分析研究，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。通過驅(qū)動技術(shù)與傳動機(jī)構(gòu)方案應(yīng)用的對比分析，確定了機(jī)械手的驅(qū)動方案與傳動機(jī)構(gòu)。其次，從仿生學(xué)以及解剖學(xué)的角度出發(fā)，分析了人手結(jié)構(gòu)和功能特征，為隨形抓取機(jī)械手的設(shè)計(jì)提供了可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)和依據(jù)，并以此為依據(jù)，完成了隨形抓取機(jī)械手的食指、中指、無名指、拇指以及手掌的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，根椐設(shè)計(jì)的隨形抓取機(jī)械手的三維機(jī)構(gòu)模型，利用DH參數(shù)法建立了隨形抓取機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)模型，根據(jù)已知各關(guān)節(jié)的運(yùn)動參數(shù)，推導(dǎo)出了運(yùn)動學(xué)正解方程，求出手指末端的相對參考坐標(biāo)系的位姿根據(jù)手指末端相對參考坐標(biāo)系的位姿要求，推導(dǎo)出了機(jī)械手的逆運(yùn)動學(xué)方程，求出了各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動參數(shù)應(yīng)用雅可比矩陣分析機(jī)械手速度與相應(yīng)關(guān)節(jié)速度之間的關(guān)系通過控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動所需的運(yùn)動參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手運(yùn)動期望的位姿，為機(jī)械手的控制及實(shí)現(xiàn)抓取奠定了基礎(chǔ)。

簡介：水泥包裝生產(chǎn)過程中需要將水泥袋插入灌裝機(jī)噴嘴處，目前國內(nèi)這一環(huán)節(jié)的工作仍由人工完成。長期高粉塵條件下的工作，使得許多插袋操作工人患上呼吸系統(tǒng)疾病；由于水泥生產(chǎn)效率不斷提高，人工方式插袋已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段自動化生產(chǎn)的需求。水泥插袋機(jī)械手具有可靠性好、穩(wěn)定性好、自動化程度高的特點(diǎn)，可解決水泥包裝過程中插袋環(huán)節(jié)仍依賴人工的窘境。本文針對水泥包裝自動化生產(chǎn)中的插袋環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，并在理論基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與回轉(zhuǎn)式水泥灌裝機(jī)相配套的水泥插袋機(jī)械手。該機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)與回轉(zhuǎn)式水泥灌裝機(jī)的對接，自動完成取袋和插袋，實(shí)現(xiàn)了水泥成品物料的全程灌裝自動化。根據(jù)項(xiàng)目的參數(shù)要求以及所需實(shí)現(xiàn)的功能，首先對目前國內(nèi)外的先進(jìn)自動包裝機(jī)械進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，根據(jù)回轉(zhuǎn)式水泥灌裝機(jī)的技術(shù)參數(shù)特點(diǎn)，確定插袋機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)。然后，設(shè)計(jì)分析插袋機(jī)械手的平面布置情況，并根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定機(jī)械手結(jié)構(gòu)形式及機(jī)械手各關(guān)節(jié)驅(qū)動方式，完成插袋機(jī)械手總體方案的設(shè)計(jì)、各關(guān)節(jié)電機(jī)、減速機(jī)及附件的選型。設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，選擇合適的控制元件。利用PROENGINEER軟件進(jìn)行水泥插袋機(jī)械手各零部件的設(shè)計(jì)和分析，完成插袋機(jī)械手的三維虛擬模型建立。最后，采用ANSYS軟件對水泥插袋機(jī)械手進(jìn)行整機(jī)進(jìn)行多位姿情況下的有限元分析，分析過程的邊界設(shè)置采用極端載荷設(shè)置，主要包括高負(fù)載條件下的靜力學(xué)分析，工況下的疲勞強(qiáng)度分析和工況下的動力學(xué)分析（模態(tài)分析），通過分析的結(jié)果驗(yàn)證設(shè)計(jì)的插袋機(jī)械手整機(jī)的強(qiáng)度及剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。

簡介：傳統(tǒng)物流輸送系統(tǒng)在信息技術(shù)應(yīng)用上存在弊端，計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和對自動智能搬運(yùn)工具的迫切需求使得AGVAUTOMATICGUIDEDVEHICLE的簡稱應(yīng)運(yùn)而生。AGV的概念很簡單，根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)物流術(shù)語中的定義，是指裝有自動導(dǎo)引裝置，能夠按規(guī)定路徑行駛，在車體上具有編程和選擇的裝置、安全保護(hù)裝置以及物料移載功能的搬運(yùn)車輛。機(jī)械手是一種能自動化定位控制并可重新編程以變動的多功能機(jī)器，在現(xiàn)代物流輸送系統(tǒng)中占據(jù)著重要位置?？删幊绦蚩刂破鱌LC因其可靠性高、編程方便、配置靈活，廣泛應(yīng)用于機(jī)械手的電氣控制。論文詳細(xì)論述了PLC控制的優(yōu)勢和PLC的選型依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了三自由度直角坐標(biāo)機(jī)械手技術(shù)指標(biāo)理論體系的關(guān)鍵組成部分。為實(shí)現(xiàn)PLC對機(jī)械手的水平、上下移動和抓取控制，設(shè)計(jì)了電氣控制原理圖并進(jìn)行梯形圖編程。針對機(jī)械手關(guān)鍵技術(shù)中的動作模型、自由度模型和功能模型，提出光電編碼器的位置檢測系統(tǒng)優(yōu)化，并進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研究。論文分析了智能搬運(yùn)設(shè)備AGV車載控制系統(tǒng)差速驅(qū)動數(shù)學(xué)模型、AGV的運(yùn)動學(xué)模型和差速轉(zhuǎn)向等關(guān)鍵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，將磁導(dǎo)引的雙轉(zhuǎn)向架差速驅(qū)動AGV引入自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域，設(shè)計(jì)本系統(tǒng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)及其特征。結(jié)合傳感器、智能控制和直流電源的關(guān)鍵指標(biāo)的特點(diǎn)，提出PID糾偏算法作為尋線模式、平移模式和差速平移三種運(yùn)行模式的切入，糾偏算法關(guān)鍵過程中理論驗(yàn)證。論文搭建了AGV小車實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行了AGV試驗(yàn)車的機(jī)械設(shè)計(jì)，電氣設(shè)計(jì)與車載程序設(shè)計(jì)，經(jīng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了自動全向行駛，RFID可以實(shí)時跟蹤AGV小車的位置，自動選擇岔路，自動切換運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)了磁帶導(dǎo)引的雙轉(zhuǎn)向架驅(qū)動AGV的停位誤差小于±10MM。

簡介：分類號分類號TP242P242密級級公開UDCUDC單位代碼單位代碼1042410424學(xué)位論文助老助殘機(jī)械手控制技術(shù)研究助老助殘機(jī)械手控制技術(shù)研究王鑫王鑫申請學(xué)位級別申請學(xué)位級別碩士碩士學(xué)位學(xué)位專業(yè)專業(yè)名稱稱控制理論與控制工程控制理論與控制工程指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師姓名樊炳輝職稱稱教授山東科技大學(xué)二〇一七年五月一七年五月STUDYOFTHECONTROLTECHNOLOGYOFTHEMANIPULATORFORELDERANDDISABLEDATHESISSUBMITTEDINFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTSFORTHEDEGREEOFMASTEROFPHILOSOPHYFROMSHANDONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYBYWANGXINSUPERVISORPROFESSORFANBINGHUICOLLEGEOFELECTRICALENGINEERINGANDAUTOMATIONMAY2017

簡介：工程機(jī)械是現(xiàn)代化工業(yè)的重要組成部分，在國防建設(shè)、城市建設(shè)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、能源工業(yè)、原材料工業(yè)建設(shè)等方面有著廣泛的應(yīng)用。履帶輪是履帶式工程機(jī)械的重要組成部分，為了獲得更好的力學(xué)性能，該零件的加工必須經(jīng)過淬火和回火處理。目前履帶輪熱處理工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，自動化水平較低，工作效率不高，履帶輪淬火后搬運(yùn)時間不能保證。為了嚴(yán)格控制淬火和回火之間的準(zhǔn)備時間，保證工件的質(zhì)量，提高整個加工過程的效率，研究開發(fā)一套自動化搬運(yùn)設(shè)備顯得十分重要。本文以橫向項(xiàng)目履帶輪自動上下料生產(chǎn)線系統(tǒng)為背景，首先介紹了國內(nèi)外機(jī)器人研究現(xiàn)狀和計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展現(xiàn)狀，并著重論述了機(jī)器人視覺的發(fā)展，以及目前常用的視覺處理方案。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目的要求提出了機(jī)械手的整體構(gòu)建方案，并對系統(tǒng)中用到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場上下料過程中出現(xiàn)的問題以及工件的形狀特征，進(jìn)行了機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并開發(fā)出一種新型專用手爪。使整個機(jī)械手除了具有搬運(yùn)功能外，還能實(shí)時的監(jiān)測手爪與工件的位置關(guān)系，防止碰撞發(fā)生；并在出現(xiàn)抓取偏差時檢測出工件中心與手爪中心的偏移量，實(shí)時糾正偏差，完成抓取過程的自動定中要求。針對工業(yè)現(xiàn)場不利于采用標(biāo)定板進(jìn)行標(biāo)定的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)標(biāo)定方式的基礎(chǔ)上提出了一種利用工件進(jìn)行非均勻標(biāo)定的方法。根據(jù)工件出現(xiàn)在視覺區(qū)域的位置，確定可標(biāo)定的視覺范圍，即視覺的重點(diǎn)標(biāo)定區(qū)域，利用工件的實(shí)際坐標(biāo)和圖像坐標(biāo)的匹配點(diǎn)確定標(biāo)定點(diǎn)，通過一組標(biāo)定點(diǎn)采用局部線性插值完成對像機(jī)的快速標(biāo)定，并用來輔助機(jī)械手系統(tǒng)完成對工件的視覺定位。搭建試驗(yàn)平臺，進(jìn)行軟件程序編寫，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的可行性，并進(jìn)一步分析了同一區(qū)域內(nèi)，標(biāo)定點(diǎn)個數(shù)和定位誤差的關(guān)系。之后對通過實(shí)驗(yàn)獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，工件在工件框內(nèi)九個區(qū)間上符合正態(tài)分布，與所提出的非均勻標(biāo)定法的結(jié)果相吻合，進(jìn)而驗(yàn)證了基于視覺定位上下料系統(tǒng)的實(shí)用性。

簡介：機(jī)械手的廣泛運(yùn)用，使得勞動生產(chǎn)率有很大幅度的提高，同時改善了勞動者的工作環(huán)境。本文簡單分析了國內(nèi)外機(jī)械手的研究現(xiàn)狀，提出來一種全新的六自由度可折疊機(jī)械手的結(jié)構(gòu)模型。本文對所研究的可折疊機(jī)械手進(jìn)行深入的理論研究，主要集中在運(yùn)動學(xué)分析、工作空間的求解、動力學(xué)分析、軌跡規(guī)劃和虛擬軟件建模仿真分析。機(jī)械手的力學(xué)特性分析是實(shí)現(xiàn)機(jī)械手完成準(zhǔn)確運(yùn)動的基礎(chǔ)，在機(jī)械手的研發(fā)過程中都需要對機(jī)械手的運(yùn)動和動力特性進(jìn)行完整地研究。對理論研究的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析，將模型仿真得到的運(yùn)動結(jié)果與機(jī)械手理論運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行對比分析，找到機(jī)械手運(yùn)動過程中的危險受力位置，從而為進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械手結(jié)構(gòu)使其具有較好的運(yùn)動和動力特性作基礎(chǔ)。本文對一種六自由度可折疊機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)研究，根據(jù)機(jī)械手幾何特點(diǎn)得到了六自由度機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)正逆解，在關(guān)節(jié)角度變化范圍內(nèi)進(jìn)行了詳細(xì)論述逆解，并使用MATLAB軟件進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真驗(yàn)證。介紹三次多項(xiàng)式法對機(jī)械手關(guān)節(jié)控制的研究思路，利用蒙特卡洛法求解出機(jī)械手的工作空間云圖，分析機(jī)械手在實(shí)際工作過程中的液壓驅(qū)動方式和可折疊性實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選取牛頓歐拉法建立可折疊機(jī)械手的逆向動力學(xué)方程，得出牛頓歐拉迭代法所需要的程序指令，最后將可折疊機(jī)械手的三維模型導(dǎo)入虛擬樣機(jī)ADAMS軟件中，指定機(jī)械手手爪目標(biāo)狀態(tài)下的位置和姿態(tài)，利用逆向運(yùn)動學(xué)方程求解出六個連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動角度，將關(guān)節(jié)角度變化量輸入到仿真模型中驅(qū)動機(jī)械手關(guān)節(jié)運(yùn)動，驅(qū)動機(jī)械手進(jìn)行仿真運(yùn)算，考察機(jī)械手手爪是否達(dá)到預(yù)定的位置和姿態(tài)，輸出機(jī)械手在運(yùn)動過程中各個關(guān)節(jié)在不同方向上的受力情況，觀察手爪運(yùn)動特性曲線及關(guān)節(jié)受力情況曲線，能更直觀地感受機(jī)械手力學(xué)特性的關(guān)系特點(diǎn)。最后針對本文在機(jī)械手研究過程中遇到的難題和斟酌不當(dāng)?shù)牡胤竭M(jìn)行總結(jié)歸納，為將來更進(jìn)一步對機(jī)械手軌跡規(guī)劃和力控制編程的研究提供基本運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)理論基礎(chǔ)。

簡介：手動變速器（MT）目前在世界汽車變速器市場中仍然占據(jù)著巨大的市場份額。下線檢測作為變速器生產(chǎn)制造最后也是最重要的一個環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著發(fā)現(xiàn)變速器裝配制造缺陷甚至設(shè)計(jì)缺陷，防止不合格變速器流入市場的任務(wù)。隨著國內(nèi)汽車行業(yè)的快速發(fā)展，變速器生產(chǎn)廠家對全自動下線檢測裝置的需求日益增長。但是，換擋機(jī)械手作為下線檢測臺的一個重要組成部分卻一直采用國外通用關(guān)節(jié)型機(jī)械手，這一點(diǎn)不僅制約了下線檢測臺生產(chǎn)廠家成本控制，而且也限制了臺架功能的拓展。本文依托重慶理工清研凌創(chuàng)測控科技有限公司所生產(chǎn)的手動變速器下線檢測臺，研制了一種替代六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人的專用換擋機(jī)械手。首先，本文詳細(xì)介紹了換擋機(jī)械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結(jié)合下線檢測臺上手動變速器換擋實(shí)際工況與低成本要求設(shè)計(jì)了包含有一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的四自由度直角坐標(biāo)型機(jī)械手手臂。為消除目前用作換擋機(jī)械手的六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人在測量換擋力矩時存在的附加力矩，本文提出了一種自動對中機(jī)械手末端二爪氣缸與變速器換擋搖臂軸兩者旋轉(zhuǎn)中心線的方法，并根據(jù)此方法設(shè)計(jì)了機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)上述換擋機(jī)械手平臺與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與手動變速器實(shí)際換擋過程中選換擋力矩要求，選擇并采購了所需的機(jī)械零部件與傳感器，最后組裝完成機(jī)械手實(shí)物。其次，本文根據(jù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)采用DH法建立了換擋機(jī)械手的連桿變換矩陣，繼而可以求得機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)方程。由于換擋機(jī)械手需要在已知末端執(zhí)行器位姿的情況下求得各個關(guān)節(jié)變量的解，本文繼續(xù)求解出換擋機(jī)械手的逆運(yùn)動學(xué)解。以上運(yùn)動學(xué)正解與逆解為換擋機(jī)械手控制系統(tǒng)中的運(yùn)動控制控制模塊與自動對中模塊的實(shí)現(xiàn)提供了方法與依據(jù)，以此可以實(shí)現(xiàn)在已知換擋搖臂大概位置情況下，機(jī)械手快速移動到其附近為下一步對中任務(wù)執(zhí)行做好準(zhǔn)備。第三，根據(jù)換擋機(jī)械手功能要求，設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)該方案選擇并采購控制系統(tǒng)硬件，完成電氣柜中各個電氣原件間的接線工作。為實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)功能，本文采用VB編程語言編寫了控制系統(tǒng)軟件。最后，在實(shí)際換擋試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)上述兩旋轉(zhuǎn)軸線對中過程完成后始終有較大的殘余夾角。在分析原因后，本文利用支持向量機(jī)在小樣本非線性問題中的優(yōu)勢，建立了對中誤差模型并嘗試補(bǔ)償該誤差。

簡介：隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得各行各業(yè)自動化程度的提高。在醫(yī)療領(lǐng)域，機(jī)器手應(yīng)用到微創(chuàng)手術(shù)中實(shí)現(xiàn)了手術(shù)的自動化，不僅解放了雙手，而且可以避免在手動穿刺中由于雙手顫動和人眼判斷不準(zhǔn)所帶來的誤差，使得手術(shù)更加精準(zhǔn)化，提高了手術(shù)成功率，在人們對醫(yī)療水平保持高期望的當(dāng)下具有十分重要的研究意義。本文以實(shí)現(xiàn)穿刺手術(shù)的自動靶點(diǎn)定位為目的展開工作，從系統(tǒng)功能架構(gòu)和軟、硬件的控制設(shè)計(jì)上進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)思，通過設(shè)計(jì)應(yīng)用于穿刺手術(shù)的機(jī)械從手所對應(yīng)的運(yùn)動控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)位置定位。主要研究內(nèi)容和成果為1完成了輔助定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了整個定位運(yùn)動控制系統(tǒng)的功能架構(gòu)；設(shè)計(jì)了6自由度的機(jī)械臂本體作為定位操作機(jī)構(gòu)；并選擇了混合式步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)和光電旋轉(zhuǎn)編碼器作位置檢測元件，搭建了硬件平臺。2建立了定位機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)模型。運(yùn)用機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的相關(guān)知識，對機(jī)械臂本體機(jī)構(gòu)進(jìn)行POE建模，求得了正逆運(yùn)動學(xué)方程并進(jìn)行解算；軟件仿真驗(yàn)證了模型的正確性；求得了機(jī)械臂的“腕部”活動范圍為270MM175MM200MM的長方體空間及手術(shù)有效規(guī)劃空間范圍為906MM175MM5775MM的長方體空間。3完成了DSP定位系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)。采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)了串口通信、位置控制、編碼器反饋信號處理、復(fù)位等功能。4測試了系統(tǒng)的定位功能。通過以DSP為控制核心對定位系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，驗(yàn)證了控制軟件的正確性。通過PC上位機(jī)給DSP發(fā)送隨機(jī)設(shè)置的位置坐標(biāo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置定位，并且通過樣機(jī)的軟、硬件聯(lián)調(diào)，優(yōu)化控制參數(shù)提高位置定位精度。

簡介：隨著電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，PCB板（PRINTEDCIRCUITBOARD）作為電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)元件，它在電子產(chǎn)品中的地位越來越重要。PCB六軸數(shù)控鉆床是用來加工PCB板的專業(yè)機(jī)床，其性能直接關(guān)系到PCB板的加工質(zhì)量。目前，在PCB的加工中大多數(shù)企業(yè)還在使用人力進(jìn)行PCB上下料，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率較低，人工成本較高。為了改善這一狀況，進(jìn)一步提高機(jī)械加工效率、降低加工成本。論文針對一種基于視覺定位的PCB數(shù)控鉆床上下料機(jī)械手進(jìn)行了研究，通過將數(shù)控鉆床、上下料機(jī)械手以及視覺處理等設(shè)備進(jìn)行組合，組成以上下料機(jī)械手為核心的自動上下料系統(tǒng)，并對其關(guān)鍵部分機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)和視覺定位技術(shù)這兩方面進(jìn)行了研究。論文主要從以下幾個方面展開研究對上下料系統(tǒng)的組成進(jìn)行了分析。通過分析工件結(jié)構(gòu)和所需測量的工件位姿數(shù)據(jù)，確定了EYETOH式手眼關(guān)系的單目視覺系統(tǒng)作為視覺模塊的方案。分析了上下料系統(tǒng)布局，確定了上下料流程。根據(jù)上下料系統(tǒng)的布局形式以及上下料過程中機(jī)械手所需要完成的動作，通過分析對比確定了機(jī)械手的負(fù)載能力、自由度、結(jié)構(gòu)類型、關(guān)節(jié)運(yùn)動副的布局方式、驅(qū)動方式和機(jī)械手運(yùn)動參數(shù)這幾個重要指標(biāo)。并通過DH方法建立機(jī)械手DH坐標(biāo)系，建立了機(jī)械手運(yùn)動學(xué)模型，求解出了機(jī)械手的位姿變換矩陣。對上下料機(jī)械手視覺定位的一些相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究。首先，研究了圖像處理基本流程。接著，對相機(jī)標(biāo)定原理進(jìn)行研究并運(yùn)用HALCON軟件對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，矯正了鏡頭的畸變。最后，分析了工件圖像的處理流程，并運(yùn)用HALCON軟件編寫了工件位姿檢測的算法。根據(jù)機(jī)械手設(shè)計(jì)指標(biāo)對機(jī)械手各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機(jī)以及傳動部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。同時，運(yùn)用SOLIDWKS軟件對機(jī)械手腰部、大臂部分、小臂部分以及末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并建立了機(jī)械手本體模型。在建立了機(jī)械手模型之后，將其進(jìn)行了簡化，并運(yùn)用ADAMS對機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動仿真。將機(jī)械手手抓軌跡數(shù)據(jù)與機(jī)械手手抓位姿矩陣的解進(jìn)行對比，驗(yàn)證了機(jī)械手運(yùn)動軌跡的正確性；根據(jù)機(jī)械手手抓速度以及加速度曲線，分析了機(jī)械手手抓吸附的穩(wěn)定性；通過提取各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動圖像以及力或力矩變化曲線，得到了各個關(guān)節(jié)力或扭矩?cái)?shù)據(jù)，并對各關(guān)節(jié)電機(jī)的選型進(jìn)行了分析驗(yàn)證。論文對機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分析了視覺系統(tǒng)方案，編寫了工件位姿檢測算法，并通過對機(jī)械手的仿真分析和對工件位姿檢測算法的測試，驗(yàn)證了機(jī)械手和位姿檢測算法的可行性。論文研究成果對實(shí)際生產(chǎn)和進(jìn)一步的理論研究都有一定的理論指導(dǎo)意義。

簡介：隨著機(jī)械自動化水平的提高，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用越來越廣，并聯(lián)機(jī)械手是一種具有精度高、慣性小、誤差小等一系列優(yōu)點(diǎn)的全新機(jī)械手，具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題設(shè)計(jì)了基于OMRON公司推出的新產(chǎn)品SYSMACNJ控制器的并聯(lián)機(jī)械手控制系統(tǒng)，采用歐姆龍G5系列伺服驅(qū)動以及NS系列觸摸屏等設(shè)備，使用軟件SYSMACSTUDIO編寫程序。與傳統(tǒng)的PLC控制的機(jī)械手相比，在性能和精度上都得到很大提高。本課題研究工作主要集中在一、介紹了工業(yè)機(jī)械手的組成和原理，總結(jié)了各類機(jī)械手的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析并聯(lián)機(jī)械手的優(yōu)缺點(diǎn)。二、介紹了NJ控制器的ETHERCAT通信和運(yùn)動控制指令，給出并聯(lián)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了電氣網(wǎng)絡(luò)圖和控制器接線圖，對運(yùn)動控制的正反解算法進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。三、根據(jù)并聯(lián)機(jī)械手的工作流程，設(shè)計(jì)控制程序。包括運(yùn)動控制程序和觸摸屏程序。運(yùn)動程序中有正反解算法、自動運(yùn)行程序、手動運(yùn)行程序、極限范圍等功能塊，觸摸屏的作用有手動獲取坐標(biāo)位置、自動運(yùn)行、顯示機(jī)械手坐標(biāo)、錯誤復(fù)位等。四、完成系統(tǒng)的總體調(diào)試。通過數(shù)據(jù)跟蹤功能仿真出機(jī)械手抓放小鐵片運(yùn)動軌跡后，在實(shí)驗(yàn)室的并聯(lián)機(jī)械手上進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對小鐵片準(zhǔn)確地重復(fù)抓取和存放。系統(tǒng)正常工作時，觸摸屏上顯示機(jī)械手運(yùn)動的軌跡曲線，實(shí)時顯示當(dāng)前坐標(biāo)。論文成功設(shè)計(jì)并調(diào)試了并聯(lián)機(jī)械手的一種新型控制系統(tǒng)，研究工作具有一定的使用價值。

簡介：機(jī)械手視覺伺服將機(jī)械手控制和視覺感知相結(jié)合，在視覺反饋信息引導(dǎo)下，機(jī)械手在工作空間內(nèi)能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物的視覺定位與跟蹤。基于視覺感知的機(jī)械手應(yīng)用不再局限于固定已知環(huán)境下的簡單重復(fù)作業(yè)，它拓展了機(jī)械手的使用范圍。在攝像機(jī)參數(shù)未標(biāo)定情況下，無標(biāo)定視覺伺服根據(jù)像平面的圖像特征誤差設(shè)計(jì)控制律，并采用視覺映射模型將圖像特征變化映射成笛卡爾空間機(jī)械手的運(yùn)動量，直接驅(qū)動機(jī)械手運(yùn)動使圖像特征誤差收斂于零。由于無標(biāo)定視覺伺服未建立圖像特征變化與機(jī)械手運(yùn)動變化的精確映射模型，且機(jī)械手對象又是一個高度非線性和時變的復(fù)雜動力學(xué)系統(tǒng)，所以機(jī)械手無標(biāo)定視覺伺服實(shí)質(zhì)是一個典型的未建模動態(tài)非線性控制問題，它也是當(dāng)前機(jī)械手智能控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與重點(diǎn)。仿人智能控制是模仿人的控制行為和控制經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)控制律。本文基于仿人智能控制理論，提出了基于仿人智能控制的機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺伺服方法，主要工作如下①針對無標(biāo)定視覺伺服笛卡爾空間機(jī)械手位姿定位，本文提出了基于仿人智能控制的機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺伺服方法。該方法采用基于點(diǎn)和角度特征的雙目視覺圖像雅可比矩陣近似描述機(jī)械手無標(biāo)定視覺伺服動態(tài)手眼映射關(guān)系，并依據(jù)機(jī)械手與攝像機(jī)先驗(yàn)知識劃分了圖像特征模態(tài)，在卡爾曼濾波估計(jì)在線更新圖像雅可比矩陣基礎(chǔ)上，結(jié)合仿人智能控制定性決策與定量控制二次映射方法，設(shè)計(jì)了機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺定位仿人智能多模態(tài)視覺伺服控制器，并給出了仿人智能多模態(tài)視覺伺服控制器的穩(wěn)定性條件。②采用PUMA560機(jī)械手模型、工業(yè)攝像機(jī)模型和SIMULINK模型，建立了基于仿人智能控制的機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺伺服仿真平臺，并進(jìn)行了機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺伺服定位仿真實(shí)驗(yàn)。③基于六自由度機(jī)械手和兩個工業(yè)攝像機(jī)搭建了機(jī)械手無標(biāo)定視覺伺服實(shí)物平臺，進(jìn)行了機(jī)械手五自由度無標(biāo)定視覺伺服定位實(shí)物實(shí)驗(yàn)并將本文所提方法與兩點(diǎn)圖像特征方法進(jìn)行了實(shí)物對比實(shí)驗(yàn)。通過仿真與實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了本文所提方法對無標(biāo)定視覺伺服笛卡爾空間機(jī)械手位姿定位的有效性。與兩點(diǎn)圖像特征方法的控制效果進(jìn)行對比表明，本文所提方法的系統(tǒng)收斂速度更快，笛卡爾空間機(jī)械手運(yùn)動軌跡更平滑，取得了更好的控制效果。

簡介：隨著自動化生產(chǎn)行業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求越來越高，新型機(jī)械手廣泛應(yīng)用到特定的自動化生產(chǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種隔軸驅(qū)動機(jī)械手，完成該機(jī)械手的軌跡路徑規(guī)劃算法，并為該機(jī)械手設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)軟件。該機(jī)械手采用隔軸驅(qū)動的方式來驅(qū)動小臂和手腕的運(yùn)動，將對應(yīng)的驅(qū)動電機(jī)安裝于轉(zhuǎn)臂架上，即大臂旋轉(zhuǎn)中心軸附近，從而有效地減少整機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量，釋放了關(guān)節(jié)處的空間，關(guān)節(jié)空間的釋放方便了手腕處二指張角手指下料管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隔軸驅(qū)動機(jī)械手是對小型平面上下料機(jī)械手的創(chuàng)新，可廣泛應(yīng)用于各類形產(chǎn)品的擺放。本文研究內(nèi)容分為以下幾個部分首先綜述了國內(nèi)外上下料機(jī)械手在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與機(jī)械手路徑規(guī)劃方面的現(xiàn)狀，并闡明了本論文的研究意義。其次對隔軸驅(qū)動機(jī)械手進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，通過建立隔軸驅(qū)動機(jī)械手坐標(biāo)系和DH參數(shù)，對機(jī)械手進(jìn)行了正運(yùn)動學(xué)與逆運(yùn)動學(xué)的分析。通過對隔軸驅(qū)動機(jī)械手的動力學(xué)模型的簡化，結(jié)合工程設(shè)計(jì)軟件建立的機(jī)械手模型所計(jì)算的機(jī)械手質(zhì)量屬性，再運(yùn)用拉格朗日法建立隔軸驅(qū)動機(jī)械手動力學(xué)方程。在機(jī)械手逆運(yùn)動學(xué)的基礎(chǔ)上研究了機(jī)械手的五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃，軌跡函數(shù)滿足運(yùn)動過程中位置，速度和加速度平滑變化的要求。本文基于遺傳算法研究了隔軸驅(qū)動機(jī)械手生產(chǎn)線上連續(xù)點(diǎn)位運(yùn)動的TSP優(yōu)化問題。利用工程仿真軟件對機(jī)械手模型進(jìn)行動力學(xué)的仿真與分析，輸出了末端一點(diǎn)的位移、速度以及加速度等數(shù)據(jù)以及各關(guān)節(jié)角速度、角加速度和力矩的變化曲線，再通過前文的理論進(jìn)行驗(yàn)證。本文通過工程有限元分析軟件對隔軸驅(qū)動機(jī)械手的轉(zhuǎn)臂架和關(guān)節(jié)芯軸進(jìn)行了有限元分析，設(shè)計(jì)了手腕組件的結(jié)構(gòu)，提出一種適應(yīng)于球狀物體的二指張角手指下料管機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手在無拾取環(huán)節(jié)下的連續(xù)擺放的功能。利用拓?fù)鋬?yōu)化方法的變密度法對機(jī)械手大臂和小臂等關(guān)鍵部位進(jìn)行了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，減少機(jī)械手結(jié)構(gòu)質(zhì)量，提高機(jī)械手的工作效率和定位精度。最后為隔軸驅(qū)動機(jī)械手設(shè)計(jì)了專門的人機(jī)交互界面，在基本運(yùn)動控制模塊通過運(yùn)動函數(shù)來擴(kuò)展機(jī)械手功能，通過離線編程模塊對機(jī)械手進(jìn)行軌跡規(guī)劃，并對機(jī)械手進(jìn)行虛擬仿真與實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)運(yùn)動曲線坐標(biāo)系與客戶區(qū)坐標(biāo)系的變換原理，實(shí)現(xiàn)了在界面對機(jī)械手各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動曲線圖的繪制。

簡介：隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域中，人與機(jī)器人之間的交互活動也就變得越來越頻繁。但是目前機(jī)器人的操控方式卻很單調(diào)、繁瑣，人與機(jī)器人之間的交互不夠直觀、自然而且效率比較低。因此，研發(fā)基于視覺的自然手勢交互系統(tǒng)不僅具有一定的學(xué)術(shù)研究價值，而且具有相當(dāng)大的實(shí)際應(yīng)用前景。本文在分析了國內(nèi)外手勢識別和機(jī)器人控制系統(tǒng)的相關(guān)研究資料及成果的基礎(chǔ)上，選取了LEAP公司出產(chǎn)的LEAPMOTION傳感器獲取人手信息，并針對單個傳感器使用時因視覺干擾或者不可避免的遮擋而導(dǎo)致手勢識別準(zhǔn)確率降低的現(xiàn)象，研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于多LEAPMOTION傳感器的機(jī)械手手勢操控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)采用多個傳感器在多方位對操作者的手勢進(jìn)行探測追蹤并進(jìn)行手勢識別，實(shí)現(xiàn)了通過自然手勢控制機(jī)械手動作的非接觸式交互。該系統(tǒng)主要包括客戶端（手勢檢測模塊）、信息服務(wù)器端（數(shù)據(jù)處理模塊）、機(jī)械手控制器及機(jī)械手機(jī)構(gòu)，文中主要對手勢采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行了研究討論。該文首先介紹了該基于手勢識別的機(jī)械手工作原理，然后在對LEAPMOTION傳感器進(jìn)行了一定的研究分析后，確定了多個傳感器位置布局，實(shí)現(xiàn)了一個基于多傳感器的手勢數(shù)據(jù)采集模塊。該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理模塊的主要作用是對從多個傳感器獲取的手勢數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，為了更加及時地響應(yīng)人手運(yùn)動狀態(tài)的變化和獲取較穩(wěn)定、準(zhǔn)確的人手位置數(shù)據(jù)，本文提出了一種改進(jìn)的基于“當(dāng)前”統(tǒng)計(jì)模型的自適應(yīng)卡爾曼濾波算法進(jìn)行濾波和軌跡追蹤對于通過手指指骨向量計(jì)算得到的關(guān)節(jié)角度，采用一種改進(jìn)的基于均值的加權(quán)滑動均值濾波算法進(jìn)行穩(wěn)定性濾波平滑處理。當(dāng)進(jìn)行手勢的姿態(tài)識別時，將手指關(guān)節(jié)角度等手勢特征向量送入支持向量機(jī)SVM進(jìn)行手勢分類，并采用交叉編譯和網(wǎng)格搜索的方法對其參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，手勢識別準(zhǔn)確率可達(dá)985％。數(shù)據(jù)處理模塊會實(shí)時地將位置增量、旋轉(zhuǎn)角度增量或者姿態(tài)動作指令發(fā)送給機(jī)械手控制器，機(jī)械手控制器會通過內(nèi)部運(yùn)動學(xué)反解算法得到機(jī)械手各個關(guān)節(jié)軸運(yùn)動數(shù)據(jù)從而驅(qū)動各個伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動。在最后的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，操作者通過改變自身手部的空間位置和姿態(tài)達(dá)到了手勢操控機(jī)械手運(yùn)動的目的，并驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可用性以及數(shù)據(jù)處理算法的有效性。

簡介：隨著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量都得到了極大提高，人們的物質(zhì)需求也在不斷增長，對機(jī)器人技術(shù)提出了更復(fù)雜的要求。其中少自由度并聯(lián)機(jī)械手因具有剛度大、精度高、無累計(jì)誤差等優(yōu)點(diǎn)，在食品、藥品和電子等行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，具有很大的研究價值。本文以三自由度DELTA并聯(lián)機(jī)械手為研究對象，主要針對基于動力學(xué)的控制算法的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。首先介紹了DELTA并聯(lián)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)，研究了機(jī)構(gòu)逆運(yùn)動學(xué)方程與簡化逆動力學(xué)方程。并分別利用MATLAB與SOLIDWKSMOTION仿真，驗(yàn)證運(yùn)動學(xué)準(zhǔn)確性。利用MATLABSIMULINK、SIMMECHANICS分別建模仿真驗(yàn)證系統(tǒng)動力學(xué)逆解準(zhǔn)確性。重點(diǎn)研究基于動力學(xué)的控制策略，在SIMULINK中設(shè)計(jì)控制器，在SIMMECHANICS中搭建機(jī)械手物理模型，進(jìn)行軟件聯(lián)合仿真分析。首先分析了計(jì)算力矩法的控制律與穩(wěn)態(tài)誤差，針對計(jì)算力矩法中PD參數(shù)難以確定、跟蹤效果不理想等問題，設(shè)計(jì)模糊控制器，提出模糊自整定解耦控制策略，優(yōu)化了控制參數(shù)，改善了跟蹤效果。針對簡化動力學(xué)方程所帶來的被控對象具有不確定性以及存在外界環(huán)境隨機(jī)擾動等問題，提出用徑向基（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近模型的不確定性，設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償控制策略，并設(shè)計(jì)LYAPUNOV函數(shù)證明控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。之后加入外部環(huán)境擾動，仿真對比三種控制算法跟蹤期望軌跡的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果表明，三種算法在無外部擾動情況下都可以很好的完成給定軌跡跟蹤任務(wù)。在加入干擾后，計(jì)算力矩法穩(wěn)態(tài)誤差明顯增大，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤效果最優(yōu)但運(yùn)算量偏大，模糊解耦控制效果次優(yōu)但運(yùn)算量較小。最后進(jìn)行控制系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)，搭建機(jī)械手試驗(yàn)平臺。利用TWINCAT3與C、SIMULINK等共同完成機(jī)械手的控制程序，其中控制算法主要在C中實(shí)現(xiàn)。對計(jì)算力矩和模糊解耦算法進(jìn)行軌跡跟蹤試驗(yàn)，結(jié)果表明模糊解耦算法跟蹤精度更高，穩(wěn)態(tài)誤差較小，能夠較好的完成軌跡跟蹤。同時表明控制系統(tǒng)可靠有效，能夠處理較為繁重的算法計(jì)算任務(wù)，給并聯(lián)機(jī)械手優(yōu)化算法實(shí)用化提供了一種解決思路。

簡介：分類號學(xué)號M201271462學(xué)校代碼10487密級碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文模擬模擬深海深海環(huán)境下液壓環(huán)境下液壓作業(yè)機(jī)械手作業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)研究控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)學(xué)位申請人劉通學(xué)科專業(yè)輪機(jī)工程指導(dǎo)教師唐國元副教授答辯日期2015年5月獨(dú)創(chuàng)性聲明獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名日期年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在______年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。請?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”學(xué)位論文作者簽名指導(dǎo)教師簽名日期年月日日期年月日