簡介：三維編織復(fù)合材料具有很高的強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕、耐高溫、抗沖擊等優(yōu)良特性，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。工業(yè)上對于三維編織復(fù)合材料的高效率、自動化生產(chǎn)也提出了更高的要求。目前，國內(nèi)外對于三維編織復(fù)合材料的研究多集中在編織工藝，材料參數(shù)以及性能提高等方面，而對于復(fù)合材料編織自動控制系統(tǒng)的研究較少。三維復(fù)合材料的編織多使用三維編織機(jī)，一臺三維編織機(jī)有很多編織站，每個編織站上有個圓形滑道，根據(jù)編織物的不同，滑道上裝有數(shù)量不等的攜紗器，所有攜紗器帶動紗線按照編織工藝要求的軌跡在滑道上旋轉(zhuǎn)就完成了編織過程。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一款復(fù)合材料編織機(jī)械手控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用在大型三維編織機(jī)上，通過機(jī)械手的伸縮夾住或放開攜紗器，當(dāng)夾住攜紗器的時候，機(jī)械手按照程序設(shè)定的軌跡帶動攜紗器的旋轉(zhuǎn)。在該控制系統(tǒng)中，編織機(jī)的每一個編織站都有一個85步進(jìn)電機(jī)和兩個42步進(jìn)電機(jī)，由一臺STC12C5A60S2單片機(jī)控制，構(gòu)成下位機(jī)控制系統(tǒng)，分別用作控制機(jī)械手的伸縮和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。所有的下位機(jī)通過S3C2410進(jìn)行控制，構(gòu)成上位機(jī)控制系統(tǒng)，上位機(jī)含有數(shù)字輸入和屏幕顯示。其功能為收集下位機(jī)的執(zhí)行狀況，給每一個下位機(jī)發(fā)出指令，根據(jù)下位機(jī)狀態(tài)決定執(zhí)行與否，若不能執(zhí)行，或等待，或收集錯誤信息。上位機(jī)控制器和下位機(jī)控制器之間通過CAN總線通訊。本文在對四步法編織原理做了深入闡述的基礎(chǔ)上首先對系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要有電機(jī)驅(qū)動電路，CAN總線通信電路，電源管理電路然后根據(jù)四步法工藝，編寫宏指令，將宏指令下載到下位機(jī)控制器中，并編寫電機(jī)控制程序，通信程序以及錯誤信號采集程序最后為了便于監(jiān)控和調(diào)試，還開發(fā)了編織機(jī)監(jiān)控界面，監(jiān)控界面可以反饋下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，錯誤信息以及CAN總線的收發(fā)信息。

簡介：隨著機(jī)器人模仿技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)可以根據(jù)人類動作數(shù)據(jù)以實(shí)時或離線的方式模仿人類行為，采集人類動作的各種方法和設(shè)備也越來越成熟。機(jī)器人仿真技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)器人自由度變得越來越多，機(jī)器人變得更加靈活，人類一些復(fù)雜的動作機(jī)器人可以很好地模仿。但是現(xiàn)有的研究缺少對于機(jī)器人模仿過程中機(jī)器人感知的反饋。本文針對缺少反饋的問題設(shè)計(jì)了一個感知增強(qiáng)的機(jī)械手遙操作系統(tǒng)，能夠通過遙操作的方式遠(yuǎn)程控制機(jī)械手模仿操作者的手部動作，并采集機(jī)械手運(yùn)行過程中的視覺和觸覺信息反饋給人，增強(qiáng)機(jī)械手感知。實(shí)現(xiàn)了一種基于KINECT和顏色標(biāo)記的人類動作識別方式，可以獲取到人手運(yùn)動過程中的手部動作數(shù)據(jù)；基于采集的手部動作數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個手部動作數(shù)據(jù)到機(jī)械手指令的映射算法，并對映射效果進(jìn)行了評估；基于KINECT和壓力傳感器，構(gòu)建了機(jī)械臂運(yùn)動過程中的反饋系統(tǒng)，包括視覺反饋和觸覺反饋；基于感知增強(qiáng)的機(jī)械手遙操作系統(tǒng)布置了遙操作機(jī)械手移動物體的應(yīng)用，并通過實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)進(jìn)行了評估。

簡介：點(diǎn)擊查看更多基于預(yù)定軌跡的機(jī)械手最優(yōu)關(guān)節(jié)加速度研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：針對進(jìn)行重復(fù)作業(yè)的機(jī)械手臂控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的基于系統(tǒng)模型的算法已很難處理系統(tǒng)參數(shù)不確定性和拒絕外部干擾，難以讓機(jī)械手臂的軌跡跟蹤誤差迅速收斂。通過視覺獲取的信息反饋到控制系統(tǒng)以提升機(jī)械手臂軌跡跟蹤精度，分析了圖像處理中的目標(biāo)定位與坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，為重復(fù)控制系統(tǒng)的期望軌跡提供了依據(jù)。通過對視覺反饋機(jī)械手臂控制算法學(xué)習(xí)研究后，本文采用基于增益矩陣估計(jì)的迭代學(xué)習(xí)算法來提高機(jī)械手臂在重復(fù)任務(wù)中的軌跡跟蹤精度。本文分析了機(jī)械手臂的正、逆運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)，通過對不同自由度的機(jī)械手臂仿真和不同增益矩陣的迭代學(xué)習(xí)控制算法的軌跡跟蹤誤差收斂速度對比分析，研究了控制系統(tǒng)對重復(fù)軌跡的跟蹤精度問題。針對PD型迭代學(xué)習(xí)控制軌跡跟蹤誤差收斂速度不理想問題，提出基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)控制優(yōu)化控制律的增益參數(shù)。仿真對比PD型迭代學(xué)習(xí)控制的軌跡跟蹤的誤差收斂速度，結(jié)果表明優(yōu)化后的控制算法提升了機(jī)械手臂軌跡跟蹤誤差收斂速度。針對不同的增益矩陣對軌跡跟蹤控制誤差收斂的影響，采用了控制系統(tǒng)頻域特征方程求解方法，提出了將重復(fù)控制器中增益矩陣轉(zhuǎn)換成傾斜增益矩陣以提高系統(tǒng)的誤差收斂速度。仿真對比基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)迭代學(xué)習(xí)控制的軌跡跟蹤誤差的收斂速度，結(jié)果表明基于傾斜矩陣的控制系統(tǒng)提升了機(jī)械手臂軌跡跟蹤誤差收斂速度，并為控制系統(tǒng)的軌跡跟蹤精度分析提供了以提升誤差收斂速度的實(shí)際增益矩陣數(shù)據(jù)。本文通過完成優(yōu)化的迭代學(xué)習(xí)控制器設(shè)計(jì)，提高了機(jī)械手臂跟蹤重復(fù)軌跡的誤差收斂性能。在上述研究的基礎(chǔ)上，在可以與實(shí)際機(jī)械手臂無縫銜接的ROS操作系統(tǒng)與VREP軟件平臺模擬，最后基于VS軟件平臺實(shí)現(xiàn)。

簡介：隨著工業(yè)自動化水平的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械手得到了越來越廣泛的應(yīng)用。DELTA并聯(lián)機(jī)械手被公認(rèn)為是設(shè)計(jì)和應(yīng)用最為成功的并聯(lián)機(jī)械手之一。該機(jī)械手構(gòu)型簡單，具有結(jié)構(gòu)剛度大、負(fù)載能力強(qiáng)和定位精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。本文以三自由度DELTA并聯(lián)機(jī)械手為研究對象，針對其機(jī)構(gòu)特性與剛?cè)狁詈线M(jìn)行分析與研究，進(jìn)而為該機(jī)械手的實(shí)際工程應(yīng)用提供參考性的意見。論文的主要內(nèi)容如下首先，對DELTA并聯(lián)機(jī)械手進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕?，使用解析法得到了機(jī)械手的運(yùn)動學(xué)正解和逆解，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出了機(jī)械手的雅可比矩陣和速度加速度模型，并進(jìn)一步分析和討論了機(jī)械手可能存在的奇異位型；在運(yùn)動學(xué)正解的基礎(chǔ)上分析了機(jī)械手的可達(dá)工作空間，并驗(yàn)證了上述分析的正確性；其次，對DELTA并聯(lián)機(jī)械手的軌跡規(guī)劃進(jìn)行了分析，對比了三種加速度規(guī)律的優(yōu)缺點(diǎn)，最后基于修正梯形規(guī)律對機(jī)械手進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。使用ADAMS和MATLAB對軌跡規(guī)劃進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明，在采用修正梯形規(guī)律對機(jī)械手進(jìn)行軌跡規(guī)劃時，機(jī)械手運(yùn)行平穩(wěn)，可以滿足使用要求；然后，使用虛功原理建立了DELTA并聯(lián)機(jī)械手的剛體逆動力學(xué)模型，借助有限元分析軟件對機(jī)械手的靜動態(tài)特性進(jìn)行了分析，找到了影響機(jī)械手工作性能的薄弱環(huán)節(jié)，為接下來的工作指明了方向；最后，使用ADAMS和ANSYS建立了DELTA并聯(lián)機(jī)械手的剛?cè)狁詈咸摂M樣機(jī)模型。針對機(jī)械手常見的“門”字形運(yùn)動軌跡，對比分析了機(jī)械手在剛體模型和剛?cè)狁詈夏Ｐ蜁r，驅(qū)動電機(jī)的動力學(xué)特性和動平臺的定位精度。在特定的工作空間要求下，針對機(jī)械手從動臂的尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，在經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，得到了機(jī)械手從動臂最優(yōu)的尺寸參數(shù)，為該機(jī)械手的實(shí)際工程應(yīng)用提供了參考性意見。

簡介：目前ROV（水下機(jī)器人）在海洋研究與開發(fā)中的應(yīng)用愈來愈廣泛。但是因海洋環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致操作ROV作業(yè)難度極高，對ROV操控人員的培訓(xùn)也非常困難。本研究中所涉及的“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”使得在陸地上對作業(yè)人員進(jìn)行崗位培訓(xùn)成為可能。作業(yè)人員通過“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”，認(rèn)識和感知ROV水下操作的要求和作業(yè)流程，學(xué)習(xí)操作規(guī)程；最終提高作業(yè)效率和作業(yè)安全性。7功能機(jī)械手是“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”的重要組成部分，作業(yè)人員通過對ROV模擬培訓(xùn)系統(tǒng)機(jī)械手的操作，完成ROV機(jī)械手的操作培訓(xùn)，預(yù)演ROV機(jī)械手在海底作業(yè)的操作。本研究圍繞“ROV水下作業(yè)培訓(xùn)系統(tǒng)”中七功能機(jī)械手（6R1，串聯(lián)機(jī)器人，1為手爪開合自由度）的設(shè)計(jì)展開研究。應(yīng)用AUTOCAD、SOLIDWKS等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件完成了，七功能機(jī)械手臂，機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動方式的設(shè)計(jì)。通過ANSYS有限元分析軟件的拓?fù)鋬?yōu)化完成了對機(jī)械手臂，主要部件的輕量化設(shè)計(jì)；并利用有限元軟件校核了7功能機(jī)械手臂關(guān)鍵零件的剛、強(qiáng)度，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。完成了相關(guān)電機(jī)的選型設(shè)計(jì)計(jì)算。應(yīng)用DH方法建立了機(jī)械手臂連桿坐標(biāo)系，得到機(jī)械手臂末端執(zhí)行器相對于固定基座的轉(zhuǎn)換矩陣，求得6自由度機(jī)械手臂的運(yùn)動學(xué)正解；通過數(shù)值迭代法進(jìn)行了機(jī)械手臂運(yùn)動學(xué)機(jī)械手臂運(yùn)動學(xué)逆解的求解。采用MATLAB對關(guān)節(jié)機(jī)器人工作空間進(jìn)行了仿真，運(yùn)用MATLAB機(jī)器人工具箱，建立了機(jī)械手臂的仿真模型，求得機(jī)器人運(yùn)動學(xué)正解以及逆解。分析、驗(yàn)證了機(jī)械手臂運(yùn)動學(xué)方程，判斷了運(yùn)動學(xué)方程的正確性。結(jié)合本文中所推導(dǎo)的機(jī)械手臂運(yùn)動學(xué)方程采用基于蒙特卡洛法的七功能機(jī)械手臂工作空間求取方法，結(jié)合MATLAB軟件仿真求得7功能機(jī)械手臂的工作空間。

簡介：在當(dāng)今工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中工業(yè)機(jī)械手起到非常重要的作用其控制系統(tǒng)一般采用集中式控制體系結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中暴露出諸多不足如可靠性低、維修困難、局限性無法滿足迅速發(fā)展的工業(yè)需求。為此本文設(shè)計(jì)更高效、靈活、快捷、安全性和可靠性高的分布式機(jī)械手控制系統(tǒng)。本文首先分析機(jī)械手控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀學(xué)習(xí)注塑機(jī)機(jī)械手電氣接口標(biāo)準(zhǔn)EU67、機(jī)械手運(yùn)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(diǎn)根據(jù)注塑機(jī)機(jī)械手控制系統(tǒng)的工作環(huán)境和任務(wù)要求依據(jù)TMS320F28035硬件外設(shè)接口進(jìn)行系統(tǒng)資源劃分最后提出控制系統(tǒng)總體方案。詳細(xì)介紹各功能板卡的電路設(shè)計(jì)思想及原理圖主要包括SCI轉(zhuǎn)RS232和手控器通信、SPI轉(zhuǎn)RS485負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程IO數(shù)據(jù)采集、主控器和伺服控制器利用CAN總線實(shí)現(xiàn)多主串行通信、IO口擴(kuò)展電路、I2C存儲電路以及伺服控制系統(tǒng)。針對注塑機(jī)機(jī)械手復(fù)雜的電磁環(huán)境設(shè)計(jì)相應(yīng)的信號隔離電路和硬件抗干擾電路。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和工廠驗(yàn)證可知本文所設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)滿足工業(yè)需求。

簡介：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，在工業(yè)自動化生產(chǎn)中占據(jù)著重要位置。驅(qū)動方式可以液壓傳動，也可以氣壓傳動，也可以是電氣控制等方法。隨著傳感器技術(shù)、氣動技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的控制技術(shù)發(fā)展較快，其中氣動技術(shù)以經(jīng)濟(jì)、廉價(jià)、靈敏等優(yōu)點(diǎn)，而成為研究熱點(diǎn)之一。本文介紹的是氣動機(jī)械手模型基于專用計(jì)算機(jī)PLC（PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，簡稱PLC）的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。首先對搬運(yùn)機(jī)械手的基本應(yīng)用和基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，然后提出了實(shí)現(xiàn)“原點(diǎn)位置開始啟動，完成向左擺動、臂水平伸出、臂垂直下降、夾緊工件、臂垂直縮回、臂水平縮回、向右擺回、臂水平伸出、臂垂直下降、放開工件、臂垂直上升、臂水平縮回至原位”的位置控制。搬運(yùn)物料氣動技術(shù)驅(qū)動，用氣爪氣缸實(shí)現(xiàn)最大總重量為10KG搬運(yùn)。氣動技術(shù)控制采用工業(yè)專用計(jì)算機(jī)可編程控制技術(shù)（PLC）控制的設(shè)計(jì)方案。對搬運(yùn)機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)中采用氣壓傳動，控制系統(tǒng)中基于三菱公司的FX2N系列PLC為控制單元完成升降、抓物、水平與左右移動等動作的控制。之后介紹了各組成部件的作用、傳感器的選型和PLC控制系統(tǒng)的硬件連接等，通過對機(jī)械手的各功能實(shí)現(xiàn)形式和控制方式研究，給出各部分的實(shí)現(xiàn)方案。最后進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的SFCSEQUENTIALFUNCTIONT圖、梯形圖及指令表程序等軟件程序設(shè)計(jì)，選擇編程軟件錄入程序并按工作順序進(jìn)行調(diào)試，并進(jìn)行不斷優(yōu)化。設(shè)計(jì)形成的系統(tǒng)與繼電接觸器控制系統(tǒng)比較具有較有較高的控制精度，可靠性更強(qiáng)，安全性能也更好。故障率會大幅度降低。

簡介：聲明本學(xué)位論文是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下取得的研究成果，盡我所知，在本學(xué)位論文中，除了加以標(biāo)注和致謝的部分外，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得任何教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。與我一同工作的同事對本學(xué)位論文做出的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明。研究生簽名為心年絹，P日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明南京理工大學(xué)有權(quán)保存本學(xué)位論文的電子和紙質(zhì)文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容，可以向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學(xué)位論文的部分或全部內(nèi)容。對于保密論文，按保密的有關(guān)規(guī)定和程序處理。研究生簽名自芻亟勁J了年調(diào)，F(xiàn)日塑莖墮圭竺堡堡苧

簡介：石油化工液料裝卸設(shè)備的裝卸效率和使用性能隨著石油化工企業(yè)規(guī)模的日益壯大逐漸受到重視。目前，多數(shù)企業(yè)仍沿用傳統(tǒng)的純?nèi)斯げ僮餮b卸車專用設(shè)備（軟管和鶴管），存在著裝卸設(shè)備與卸料口對位不準(zhǔn)確、工人勞動強(qiáng)度大、效率低等弊病。為改善這一現(xiàn)狀，本文提出將六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)技術(shù)引用到液料裝卸設(shè)備自動化改造中，旨在研發(fā)用于汽車運(yùn)輸方式下的新型液料自動卸車裝置。本文重點(diǎn)對液料自動卸車裝置的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和優(yōu)化，設(shè)計(jì)了液壓驅(qū)動式軟管接頭機(jī)構(gòu)和滿足大范圍任務(wù)工作空間的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，搭建了裝置的聯(lián)合仿真試驗(yàn)平臺，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性。首先，明確了液料自動卸車裝置的功能需求，確定關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，分析了軟管接頭與槽車卸料口對接過程，研究了考慮柔順性的自動對接方法，結(jié)合實(shí)際工況確定了將軟管固連于液壓驅(qū)動的并聯(lián)平臺上的自動對接方式，建立了基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的液料自動卸車裝置機(jī)械系統(tǒng)整體方案。其次，針對軟管接頭與槽車卸料口可靠自動對接功能，依據(jù)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)原理適應(yīng)性設(shè)計(jì)了液壓驅(qū)動式軟管接頭機(jī)構(gòu)。研究了液壓驅(qū)動式軟管接頭的機(jī)構(gòu)原理，確定了機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)，基于MATLAB對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析和動力學(xué)分析，并驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)的自動卡緊功能，完成了關(guān)鍵件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析。并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為液料自動卸車裝置核心的支撐操作平臺，其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定著卸車裝置運(yùn)動性能。依據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求初步確定了經(jīng)驗(yàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)，分析了其運(yùn)動學(xué)性能、動力學(xué)性能和工作空間。在此基礎(chǔ)上，探討了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間、液壓缸行程、靈巧度與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系。綜合考慮以上各矛盾目標(biāo)，基于遺傳算法優(yōu)化了結(jié)構(gòu)參數(shù)，使機(jī)構(gòu)綜合性能提高178％。該并聯(lián)平臺可實(shí)現(xiàn)側(cè)移05M、縱移05M、升降02M、俯仰20°、偏航20°、滾動20°的運(yùn)動范圍。最后，基于多軟件聯(lián)合仿真的方法搭建了集成化仿真實(shí)驗(yàn)平臺和研究了系統(tǒng)性能?；贛ATLABSIMULINK建立了液壓伺服系統(tǒng)仿真模型；基于ADAMS軟件建立了機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣機(jī)，完成了運(yùn)動學(xué)仿真驗(yàn)證；基于ADAMSCONTROLS接口模塊搭建了聯(lián)合仿真試驗(yàn)平臺。由聯(lián)合仿真結(jié)果得出，采用前饋補(bǔ)償?shù)腜ID控制方法優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制方法，將裝置的位移跟蹤誤差控制在05MM之內(nèi)，角度跟蹤誤差控制在0028°之內(nèi)，證明了設(shè)計(jì)方案的可行性。

簡介：點(diǎn)擊查看更多機(jī)械手的迭代學(xué)習(xí)控制研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：近年來，隨著機(jī)器人學(xué)科的發(fā)展，作為機(jī)器人末端執(zhí)行器的仿人機(jī)械手引起了很多科研機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界的重視，由于工作任務(wù)的復(fù)雜性和工作環(huán)境的未知性，使得仿人機(jī)械手在設(shè)計(jì)層面擁有較高的要求，因此要設(shè)計(jì)出形狀小巧、靈活作業(yè)的仿人機(jī)械手并不容易。目前現(xiàn)有仿人機(jī)械手要么因大量的零部件導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要么為了節(jié)省空間使得傳動方式不夠完善。因?yàn)榉桨干系耐讌f(xié)和讓步，目前這些仿人機(jī)械手在外觀和功能上都不盡如人意。本課題旨在設(shè)計(jì)一個氣動仿人機(jī)械手平臺，手指的設(shè)計(jì)和控制是整個平臺的關(guān)鍵部分，通過仿真分析與實(shí)物驗(yàn)證對其進(jìn)行運(yùn)動學(xué)與控制策略的研究。首先，根據(jù)仿生學(xué)原理，通過對人手的結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行深入研究與分析，提出了氣動仿人機(jī)械手的技術(shù)方案，其中手指、手掌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及手指關(guān)節(jié)的傳動設(shè)計(jì)基于等角度圓規(guī)動作原理，每個手指都具有全驅(qū)動特性，運(yùn)用SOLIDWKS設(shè)計(jì)軟件完成了結(jié)構(gòu)圖的繪制；驅(qū)動設(shè)計(jì)采用單作用彈簧壓回氣缸驅(qū)動，通過氣壓和氣缸彈簧的相互作用控制氣缸行程，從而控制手指彎曲程度；控制設(shè)計(jì)方面搭建了基于PLC控制的由電氣比例閥構(gòu)成的氣動回路電氣控制系統(tǒng)。其次，通過手指的正逆運(yùn)動學(xué)理論分析，并運(yùn)用MATLAB進(jìn)行手指各指節(jié)的運(yùn)行軌跡仿真；通過研究人手各種手勢形態(tài)，運(yùn)用ADAMS對機(jī)械手手指進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真得出各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等參數(shù)；使用SIMULATION對手指的材料的剛度特性進(jìn)行有限元應(yīng)力仿真和尺寸優(yōu)化。最后，通過PLC編寫相關(guān)程序就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手常用的手勢，在主從控制模式下，使用基于彎曲傳感器的數(shù)據(jù)手套可以實(shí)現(xiàn)氣動仿人機(jī)械手與操作者手的同步運(yùn)動，驗(yàn)證了機(jī)械手結(jié)構(gòu)尺寸的合理性、運(yùn)動的可行性，為仿人機(jī)械手的研發(fā)提供了一套可行的理論分析與設(shè)計(jì)方法。

簡介：隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)械手在民用和軍事領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，尤其在電子、外太空和核工業(yè)等行業(yè)發(fā)揮著難以替代的作用。因此，為使機(jī)械手能夠快速、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)行，對其進(jìn)行合理的軌跡規(guī)劃及軌跡跟蹤控制研究就顯得尤為重要。本文以六自由度的PUMA560機(jī)械手為研究對象，對機(jī)械手逆運(yùn)動學(xué)求解方法、軌跡規(guī)劃方法以及軌跡跟蹤控制策略進(jìn)行深入的研究與分析。首先，本文介紹了剛體位姿和坐標(biāo)變換等相關(guān)知識，根據(jù)PUMA560機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用DENAVITHATENBERGDH參數(shù)法建立機(jī)械手運(yùn)動學(xué)方程。利用MATLAB對其進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而驗(yàn)證了機(jī)械手運(yùn)動學(xué)正解的唯一性和逆解的不唯一性。同時，采用LAGRANGE方法建立了機(jī)械手動力學(xué)模型。其次，針對傳統(tǒng)逆運(yùn)動學(xué)求解方法存在運(yùn)算量大、精度低等缺陷，本文提出了一種基于BP和RBF并行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解機(jī)械手逆運(yùn)動學(xué)的新算法。其中，BP網(wǎng)絡(luò)采用適合處理大量數(shù)據(jù)的LEVENBERGMARQUARDTLM算法，RBF網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中自動增加徑向基神經(jīng)元。仿真研究表明，該算法簡單可靠，收斂速度快，有效地解決了機(jī)械手逆運(yùn)動學(xué)求解問題，為機(jī)械手軌跡規(guī)劃及軌跡跟蹤控制奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。然后，本文詳盡分析了機(jī)械手在關(guān)節(jié)空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃的方法。利用逆運(yùn)動學(xué)求出機(jī)械手所經(jīng)過路徑點(diǎn)的關(guān)節(jié)變量值，在充分考慮運(yùn)動學(xué)約束的條件下，本文提出一種采用五次B樣條曲線來構(gòu)建關(guān)節(jié)軌跡的平滑軌跡規(guī)劃方法。仿真結(jié)果表明，該方法保證了機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動軌跡的速度、加速度和加加速度均連續(xù)，且可以任意配置起始和終止點(diǎn)的速度、加速度和加加速度，為機(jī)械手的軌跡跟蹤控制實(shí)驗(yàn)提供了期望的運(yùn)動軌跡。最后，鑒于傳統(tǒng)控制算法受限于動力學(xué)模型的不確定性，導(dǎo)致控制性能下降。因此本文提出了一種RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)魯棒控制算法，利用RBF網(wǎng)絡(luò)來逼近動力學(xué)模型中的不確定性部分，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近誤差由魯棒控制項(xiàng)予以抑制，并設(shè)計(jì)了一個三自由度的串聯(lián)機(jī)械手，使其沿著已規(guī)劃好的關(guān)節(jié)軌跡進(jìn)行軌跡跟蹤控制實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所采取的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)魯棒控制算法具有較高的控制精度以及較強(qiáng)的魯棒性，進(jìn)而驗(yàn)證了該算法的有效性及可行性。

簡介：點(diǎn)擊查看更多注塑機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與力學(xué)性能分析.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：第一款主從遙控機(jī)械手自20世紀(jì)40年代在美國問世以來，由于其行業(yè)應(yīng)用的廣泛性，無可替代性和其產(chǎn)生的巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在軍事、工業(yè)以及社會生產(chǎn)生活中起著重要的作用。結(jié)合國內(nèi)外主從遙控機(jī)械手的研究現(xiàn)狀以及所需工況條件，本文提出設(shè)計(jì)一種六自由度伸縮式、手動控制，電動增程主從遙控機(jī)械手。從力學(xué)角度對機(jī)械手的關(guān)鍵部位做進(jìn)一步的力學(xué)分析，最終得到一款設(shè)計(jì)優(yōu)良，結(jié)構(gòu)可靠，性能優(yōu)異的主從遙控機(jī)械手。并針對人力操作下，提出了輕松省力使用這款主從式機(jī)械手的軌跡規(guī)劃方法。首先，針對機(jī)械手工作設(shè)計(jì)要求，按照功能原理分析法依次確定機(jī)械手的分功能及傳動方案。然后將主從式機(jī)械手歸類分為主從手的肘部、伸縮臂和手部三大部分，完成了肘部、伸縮臂和手部的具體傳動設(shè)計(jì)。根據(jù)傳動設(shè)計(jì)，相對應(yīng)完成了其肘部、伸縮臂和手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從而完成設(shè)計(jì)一種初步滿足要求的主從式機(jī)械手。其次，在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，解決主從機(jī)械手關(guān)鍵部件力學(xué)分析中存在的難點(diǎn)。首先，將肘部的俯仰運(yùn)動齒輪軸系作為分析對象，建立齒輪軸系扭振模型，求出其固有頻率，避開臨界轉(zhuǎn)速，并提出減小齒輪軸系關(guān)節(jié)角誤差的方法。其次，對扇形齒的齒面應(yīng)力求解，通過ADAMS建立軸系模型，得到扇形齒的工況扭矩，作為有限元分析的載荷。通過瞬態(tài)動力學(xué)分析找出齒輪嚙合過程中的最大應(yīng)力位置，并對此位置通過自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化方法得到該位置的最大應(yīng)力，發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)應(yīng)力無法收斂，通過應(yīng)力線性化得到應(yīng)力奇異點(diǎn)的名義應(yīng)力值。最后應(yīng)用有限元子模型法對手爪強(qiáng)度進(jìn)行分析，對薄弱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸參數(shù)優(yōu)化，增加手爪的強(qiáng)度。最后，在完成關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部位力學(xué)分析之后，為減輕操作者的勞動強(qiáng)度，對主從式機(jī)械手進(jìn)行了基于能量最優(yōu)的軌跡力學(xué)分析。首先通過建立機(jī)器人DH坐標(biāo)系，以三次樣條曲線為關(guān)節(jié)函數(shù)，推導(dǎo)主從式機(jī)械手的關(guān)節(jié)角與動能關(guān)系式，并通過MATLAB求解計(jì)算，得到在三次樣條關(guān)節(jié)函數(shù)的最優(yōu)運(yùn)動時序，提出了一種能夠輕松省力使用這款主從式機(jī)械手的軌跡規(guī)劃，在最優(yōu)運(yùn)動軌跡下以減少人手模式下的能量輸入，達(dá)到增加主從機(jī)械手靈敏度的目的。通過設(shè)計(jì)和力學(xué)分析，得到了一款結(jié)構(gòu)可靠，操作性能優(yōu)異的主從遙控機(jī)械手。