簡(jiǎn)介：隨著自動(dòng)化物流業(yè)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于堆垛機(jī)器人只能針對(duì)單一貨物，按照預(yù)先示教的路線進(jìn)行搬運(yùn)的工作模式。因此對(duì)碼垛機(jī)器人智能化、高效性、高精度等方面提出了更高的要求。碼垛控制系統(tǒng)主要由控制算法設(shè)計(jì)和硬件及軟件設(shè)計(jì)兩大部分構(gòu)成?？刂扑惴ㄖ饕赡繕?biāo)識(shí)別算法和RRTA路徑規(guī)劃算法構(gòu)成。目標(biāo)識(shí)別過程中首先采用中值濾波的方式對(duì)原圖像進(jìn)行濾波降低圖像的噪聲干擾；然后采用最優(yōu)閾值分割方式對(duì)圖像進(jìn)行分割，尋找圖像中的目標(biāo)區(qū)域；再通過模板匹配法對(duì)目標(biāo)進(jìn)行匹配識(shí)別，將識(shí)別后的目標(biāo)從圖像二維坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)換至機(jī)器人三維坐標(biāo)系下。路徑規(guī)劃過程根據(jù)目標(biāo)識(shí)別算法計(jì)算出的目標(biāo)物體在機(jī)器人坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)通過RRTA算法進(jìn)行路徑規(guī)劃?；镜腞RT算法的路徑搜索具有隨機(jī)性，可以解決基于幾何構(gòu)造等傳統(tǒng)常規(guī)算法易出現(xiàn)的維數(shù)災(zāi)問題，同時(shí)路徑搜索的盲目性、規(guī)劃效率低等特點(diǎn)也導(dǎo)致規(guī)劃路徑代價(jià)較大。因此通過引入的A啟發(fā)式代價(jià)函數(shù)，來解決基本的RRT算法的不足，提高路徑規(guī)劃效率，使碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑更加靈活。本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人硬件及軟件系統(tǒng)主要由機(jī)器視覺系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、機(jī)器人控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)構(gòu)成。機(jī)器視覺系統(tǒng)主要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行圖像采集；PLC控制系統(tǒng)通過傳感器等外圍設(shè)備對(duì)傳送帶上貨物實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將貨物情況實(shí)時(shí)返回至機(jī)器人控制系統(tǒng)，協(xié)助機(jī)器人完成堆垛工作任務(wù)；機(jī)器人控制系統(tǒng)根據(jù)PLC控制系統(tǒng)發(fā)送的貨物狀態(tài)信息和計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)發(fā)送的控制指令、規(guī)劃路徑等，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人做出相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)主要由機(jī)器視覺模塊、路徑規(guī)劃模塊和控制界面構(gòu)成?？梢詫?duì)攝像頭傳感器采集的圖像進(jìn)行識(shí)別處理。并為機(jī)器人規(guī)劃出有效的搬運(yùn)路徑，同時(shí)將堆垛臺(tái)的堆垛狀態(tài)、機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸角度變化等信息在系統(tǒng)控制界面實(shí)顯示。實(shí)驗(yàn)證明，計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)可以對(duì)采集圖像進(jìn)行處理并識(shí)別出目標(biāo)位置，然后通過RRTA算法規(guī)劃出路徑。PLC控制系統(tǒng)可以對(duì)傳送帶電機(jī)、傳感器等設(shè)備進(jìn)行控制，并協(xié)助機(jī)器人的完成碼垛作業(yè)。

簡(jiǎn)介：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如何有效地提高機(jī)械手的人機(jī)合作以及工作效率始終是研究人員關(guān)注的重要內(nèi)容。本文主要研究助力機(jī)械手控制系統(tǒng)，重點(diǎn)探討一種雙控微操作助力機(jī)械手控制系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容如下首先，針對(duì)機(jī)械手在人機(jī)合作方面存在的不足，提出雙控操作法，來增強(qiáng)機(jī)械手的人機(jī)互動(dòng)性和操作選擇性。雙控操作方法主要是通過操作手柄和重量控制器實(shí)現(xiàn)，手柄操作通過外部微操作力提供搬運(yùn)負(fù)載的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)重量控制操作主要是通過外部操作力改變負(fù)載的重量來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。其中操作者可以根據(jù)搬運(yùn)負(fù)載的位置高度和個(gè)人需求來靈活選擇兩種操控方法。其次，以ARM公司的STM32F103系列芯片為主控制器來設(shè)計(jì)助力機(jī)械手控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用模塊化的思想，把系統(tǒng)劃分五個(gè)部分電源模塊、主控制器模塊、信號(hào)采集模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊以及通信模塊系統(tǒng)以主控制器為核心，實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊控制。系統(tǒng)利用兩路AD模塊采集兩路外部操作力信號(hào)，通過STM32主控制器進(jìn)行處理分析，向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)控制，搬運(yùn)負(fù)載。同時(shí)通過通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，雙控微操作助力機(jī)械手控制系統(tǒng)能夠很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的搬運(yùn)工作，并且負(fù)載的搬運(yùn)方向與操作者提供的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向一致，負(fù)載搬運(yùn)速度可以達(dá)到023MS。同時(shí)雙控操作法增強(qiáng)了機(jī)械手在搬運(yùn)時(shí)的選擇性和靈活性，使得機(jī)械手能夠更好的輔助操作者完成物料搬運(yùn)工作，減輕勞動(dòng)力。

簡(jiǎn)介：機(jī)械手作為一種集機(jī)電技術(shù)于一身且能自動(dòng)控制的裝備。因其具有工作效率高、工作安全可靠、加工產(chǎn)品精度高等優(yōu)點(diǎn)，在勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、勞動(dòng)環(huán)境的改善和產(chǎn)品質(zhì)量的提高等方面已經(jīng)成為一個(gè)十分有效的方法，因而在近年越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，對(duì)機(jī)械手工作能力的要求隨著迅速發(fā)展的工業(yè)自動(dòng)化也越來越高。本課題在武漢凡谷自動(dòng)化有限公司研發(fā)的DR800五自由度串聯(lián)型機(jī)械手的平臺(tái)上，針對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法方面深入、細(xì)致的進(jìn)行探討。本文探討的主要內(nèi)容有如下幾點(diǎn)1分析了機(jī)械手的國(guó)內(nèi)、外發(fā)展近況與趨向、運(yùn)動(dòng)學(xué)算法發(fā)展近況、空間曲線插補(bǔ)算法發(fā)展近況以及DR800五自由度串聯(lián)機(jī)械手的硬件及軟件結(jié)構(gòu)。2研究了機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)算法建模的過程和求得其正、逆解的方法。針對(duì)機(jī)械手求正解的問題，通過對(duì)比分析經(jīng)典的DH參數(shù)法，結(jié)合本課題機(jī)械手自身特點(diǎn)，采取基本坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法求得了DR800五自由度串聯(lián)機(jī)械手的正解。對(duì)于機(jī)械手的逆解，由于機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的解具有取值不唯一的特點(diǎn)，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)特性的機(jī)械手，通常需要選取特定的求解方法。本文選取反變換法求得了本課題機(jī)械手的逆解。3分析了插補(bǔ)的定義、插補(bǔ)的分類等。通過探討機(jī)械手典型的空間曲線插補(bǔ)算法，并根據(jù)本課題機(jī)械手的具體應(yīng)用情況及控制器性能，選取時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)算法，得出DR800五自由度串聯(lián)機(jī)械手空間曲線插補(bǔ)通用算法模型。通過測(cè)量DR800五自由度串聯(lián)機(jī)械手實(shí)際設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，再與理論計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本文所提出的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的正確性。

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多基于視覺的鞋面補(bǔ)強(qiáng)生產(chǎn)線系統(tǒng)中的機(jī)械手設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：隨著我國(guó)注塑機(jī)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及工業(yè)自動(dòng)化的推進(jìn)和用工荒的日益嚴(yán)重，注塑工廠對(duì)機(jī)械手的需求會(huì)越來越大。這必將促成注塑機(jī)械手的不斷研究與開發(fā)，從而節(jié)省大量人力和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。而提高注塑機(jī)械手伺服程度，有利于提升機(jī)械手精度，進(jìn)而提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。為了提高機(jī)械手在工作過程中的精度和速度，本次設(shè)計(jì)采用的是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)直角坐標(biāo)機(jī)械手。在分析國(guó)內(nèi)外機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究重點(diǎn)后，根據(jù)實(shí)際需求，針對(duì)三軸機(jī)械手控制系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)建模、軌跡跟蹤算法、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以及算法試驗(yàn)等問題進(jìn)行了細(xì)致的研究首先，論文對(duì)專門設(shè)計(jì)的高速注塑機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。并介紹了以固高GUS600TG02HD運(yùn)動(dòng)控制器、手持器和臺(tái)達(dá)伺服電機(jī)為主的硬件控制系統(tǒng)。其次，分析三軸伺服機(jī)械手機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，介紹了機(jī)電伺服系統(tǒng)建模方法，進(jìn)而建立起注塑機(jī)械手的控制系統(tǒng)模型。第三，對(duì)注塑機(jī)械手進(jìn)行三點(diǎn)圓弧插補(bǔ)的軌跡規(guī)劃，并建立起正弦S形速度曲線，最后提出基于H∝控制迭代學(xué)習(xí)前饋的伺服控制系統(tǒng)算法，并通過仿真驗(yàn)證算法的有效性。第四，對(duì)注塑機(jī)械手控制系統(tǒng)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，并設(shè)計(jì)出機(jī)械手示教的控制界面。最后對(duì)本文研究的注塑機(jī)械手進(jìn)行工作總結(jié)，同時(shí)提出有待改進(jìn)的地方，并對(duì)注塑機(jī)械手進(jìn)行了未來發(fā)展的展望。

簡(jiǎn)介：在現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域中，隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)化程度的不斷提高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)線已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求，同時(shí)極大浪費(fèi)了人工成本、資源、財(cái)力，用自動(dòng)化程度越來越高的機(jī)器來替代落后的生產(chǎn)設(shè)備不可避免。為提高生產(chǎn)，企業(yè)已經(jīng)逐步采用自動(dòng)送料裝置來滿足高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)要求。相比人工參與的半自動(dòng)裝置，自動(dòng)送料高效率，低成本，安全可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。本課題選取是基于沖壓生產(chǎn)線上自動(dòng)化送料機(jī)械手的研發(fā)，以提高自動(dòng)化程度為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)快速送料，移送過程中對(duì)工件的翻轉(zhuǎn)再加工，以及檢測(cè)出廢件的循環(huán)加工。提高整個(gè)沖壓生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，降低勞動(dòng)力成本，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品品質(zhì)。首先，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求確定送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案，提出了整個(gè)送料機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，確定了驅(qū)動(dòng)裝置、執(zhí)行裝置并對(duì)重要零部件進(jìn)行了選型及其可靠性分析，確保機(jī)械結(jié)構(gòu)能夠滿足工作需求。其次，為了驗(yàn)證機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性和機(jī)械手爪能夠順利抓取工件，對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行干涉曲線的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)上和軌跡上保證了工作過程中能夠順利進(jìn)行。最后，對(duì)三次元送料機(jī)械手進(jìn)行了軌跡的規(guī)劃和軌跡的優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)對(duì)比。通過上述工作，保證了機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性和運(yùn)動(dòng)軌跡的合理性，從而提高送料機(jī)械手移送工件的速度，也能減少工作時(shí)能源的消耗，提高了生產(chǎn)效率、和自動(dòng)化程度。

簡(jiǎn)介：自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手是機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面，隨著人工成本的逐年上升，工廠對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的需求越來越大，搬運(yùn)機(jī)械手具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，釹鐵硼材料憑借著價(jià)格低且綜合磁性能高的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用在科研、生產(chǎn)的各方面。國(guó)內(nèi)釹鐵硼磁性材料的生產(chǎn)企業(yè)非常多，但國(guó)內(nèi)釹鐵硼磁性材料的生產(chǎn)企業(yè)普遍存在自動(dòng)化生產(chǎn)程度偏低的情況，特別是在釹鐵硼壓制成型過程中需要較多人工搬運(yùn)和擺放。釹鐵硼磁瓦的成型搬運(yùn)過程，需要頻繁重復(fù)地進(jìn)行抓取和放下工件動(dòng)作，工人需要長(zhǎng)時(shí)間不斷重復(fù)地工作同時(shí)，由于在釹鐵硼粉末壓制過程中會(huì)產(chǎn)生多余粉末，長(zhǎng)期在金屬粉塵較多的地方工作不利于工人的身體健康。因此，提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)力成本成為企業(yè)當(dāng)前迫切需求。工業(yè)機(jī)械手作為一種自動(dòng)化機(jī)械，非常適用于這種簡(jiǎn)單有規(guī)律的重復(fù)動(dòng)作。本文以釹鐵硼磁瓦作為研究對(duì)象，針對(duì)其磁瓦搬運(yùn)過程中的自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)成本高等問題，綜合近幾年機(jī)器人技術(shù)研究和發(fā)展的狀況，在從發(fā)揮機(jī)、電、軟、硬件各自特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的基礎(chǔ)上，對(duì)物料搬運(yùn)機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，提出了一種釹鐵硼磁瓦自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)方案。根據(jù)搬運(yùn)機(jī)械手功能要求，完成釹鐵硼磁瓦搬運(yùn)機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)，并利用SOLIDWKS三維建模軟件完成總體裝配。劃分機(jī)械手各組成功能模塊，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)磁瓦易碎，不適宜夾持抓取，設(shè)計(jì)了一種圓柱面電磁吸盤，用MAXWELL軟件對(duì)電磁吸盤的磁場(chǎng)和電磁力進(jìn)行分析，確定吸盤結(jié)構(gòu)和電磁力安匝數(shù)和最佳吸取間隙。搬運(yùn)機(jī)械手要求在液壓成型機(jī)的工作節(jié)拍內(nèi)完成搬運(yùn)工作，設(shè)計(jì)機(jī)械手伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使機(jī)械手能夠滿足給定的工作負(fù)荷、工作速度以及響應(yīng)特性。最后分析自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的工作循環(huán)過程，選擇PLC型號(hào)，分配IO口，設(shè)計(jì)和分析氣動(dòng)回路，完成自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)圖和接線圖。

簡(jiǎn)介：隨著人類對(duì)于海洋資源開發(fā)、海洋科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)于能夠代替人類在水下惡劣環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)的水下機(jī)械手，現(xiàn)在已經(jīng)得到了世界各國(guó)廣泛的重視。腕部扭矩輸出大小、各關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度、最大抓取重量、工作水深等是決定水下機(jī)械手工作能力的主要技術(shù)指標(biāo)。在水下機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部件方面，我國(guó)還沒有能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)且大扭矩輸出的規(guī)模應(yīng)用實(shí)例，這在很大程度上制約了我國(guó)水下機(jī)械手的發(fā)展。本文通過引入螺旋擺動(dòng)缸技術(shù)，通過針對(duì)水下工作條件的設(shè)計(jì)，使得螺旋擺動(dòng)缸可以滿足水下機(jī)械手在作業(yè)中對(duì)于驅(qū)動(dòng)部件大角度旋轉(zhuǎn)和大扭矩輸出的要求。本文基于液壓螺旋擺動(dòng)缸技術(shù)，根據(jù)實(shí)際的工況要求設(shè)計(jì)了水下機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)。本文一共分為5章，每一章節(jié)的主要內(nèi)容概括如下第1章，簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外水下機(jī)械手的發(fā)展與現(xiàn)狀，說明在實(shí)際工作中對(duì)于水下機(jī)械手的技術(shù)要求在不斷增加。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外機(jī)械手情況的對(duì)比分析，指出了國(guó)內(nèi)外在機(jī)械手驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的差距，并提出了本文的解決方案。最后闡述了論文的來源、研究目的及意義。第2章，設(shè)計(jì)了水下機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)方案，確定了各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方案，完成了機(jī)械手本體材料的選擇。對(duì)大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)建立力學(xué)分析方程，運(yùn)用MATLAB軟件的數(shù)據(jù)對(duì)比確定了合理參數(shù)。完成了液壓缸的設(shè)計(jì)以及校核。完成了機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。對(duì)機(jī)械手的大臂關(guān)節(jié)以及大臂本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，校核其材料強(qiáng)度。第3章，分析了螺旋擺動(dòng)缸的結(jié)構(gòu)原理，比較不同螺旋擺動(dòng)結(jié)構(gòu)之間的特點(diǎn)，確定了雙螺旋擺動(dòng)缸的技術(shù)方案。根據(jù)扭矩輸出要求，設(shè)計(jì)了傳動(dòng)螺紋的具體技術(shù)參數(shù)并對(duì)螺紋進(jìn)行了校核。根據(jù)輸出角度的要求，確定了兩級(jí)螺紋傳動(dòng)的分配。確定了螺旋擺動(dòng)缸的密封結(jié)構(gòu)。第4章，設(shè)計(jì)了螺旋擺動(dòng)缸的活塞桿，輸出軸結(jié)構(gòu)，完成了在SOLIDWKS軟件中的三維建模。按照耐壓性要求，設(shè)計(jì)了缸體的結(jié)構(gòu)，并完成三維建模。運(yùn)用SIMULATION模塊對(duì)三個(gè)主要零件進(jìn)行了有限元分析，對(duì)于材料的強(qiáng)度、應(yīng)力、應(yīng)變等方面進(jìn)行了校核。完成了螺旋擺動(dòng)缸的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第5章，歸納總結(jié)了文章的主要工作內(nèi)容以及文章的主要?jiǎng)?chuàng)新之處，對(duì)螺旋擺動(dòng)缸技術(shù)在水下機(jī)械手中的運(yùn)用提出了未來研究的展望。

簡(jiǎn)介：貴州大學(xué)2015屆碩士研究生學(xué)位論文硅片傳輸機(jī)械手控制策略的研究學(xué)科專業(yè)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置研究方向嵌入式系統(tǒng)與自動(dòng)化裝置導(dǎo)師文方教授研究生丁浩中國(guó)﹒貴州﹒貴陽2015年4月分類號(hào)論文編號(hào)密級(jí)貴州大學(xué)2015屆碩士學(xué)位論文I目錄摘要IVABSTRACTV第一章緒論111課題研究背景及意義112國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1121國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1122國(guó)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀213本文主要研究?jī)?nèi)容2第二章硅片傳輸機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與永磁交流同步電機(jī)模型分析321引言322硅片傳輸機(jī)械手構(gòu)型的選擇322RΘ伸縮運(yùn)動(dòng)模型的建立3221運(yùn)動(dòng)學(xué)方程523交流永磁同步電機(jī)及其矢量控制模型5231交流永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型5232矢量控制策略724本章小結(jié)10第三章硅片傳輸機(jī)械手控制策略研究與仿真分析1131引言1131控制對(duì)象分析1132路徑規(guī)劃1233軌跡規(guī)劃14331加速度為正弦函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法14332加速度為梯形函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法16

簡(jiǎn)介：工業(yè)機(jī)器人（機(jī)械手）在世界工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的位置，對(duì)其關(guān)節(jié)軌跡的跟蹤控制一直是研究的熱點(diǎn)。但機(jī)械手是一種多輸入多輸出系統(tǒng)，具有非線性，強(qiáng)耦合等特性，所以在高精度、高速度的軌跡跟蹤中，開發(fā)出高性能的控制算法是一項(xiàng)重大的挑戰(zhàn)。本文對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)算法以及在機(jī)械手控制中的應(yīng)用進(jìn)行了全面的分析，并將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近特性進(jìn)行了理論驗(yàn)證。分析了機(jī)械手系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，采用拉格朗日歐拉法推導(dǎo)了二自由度串聯(lián)機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)方程，分析了慣量特性、哥氏力和向心力特性、重力矩特性。在MATLAB中建立了基于S函數(shù)的機(jī)械臂非線性系統(tǒng)模型，并將動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為二階微分方程的形式，以便所設(shè)計(jì)算法的引入。若機(jī)械手系統(tǒng)不存在外部干擾，且動(dòng)力學(xué)方程的重力項(xiàng)精確已知，傳統(tǒng)PD控制即可獲得理想的跟蹤效果。但完全不受外力，沒有任何干擾的系統(tǒng)是不存在的。針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)了一種新的具有外界干擾和不確定性機(jī)械手定點(diǎn)跟蹤控制策略基于傳統(tǒng)PD控制，引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手重力項(xiàng)的補(bǔ)償，并采用一個(gè)魯棒控制項(xiàng)，用于克服神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近誤差，運(yùn)用李雅普諾夫方法對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。針對(duì)一個(gè)雙關(guān)節(jié)剛性機(jī)械手進(jìn)行了軌跡跟蹤仿真，仿真結(jié)果顯示了該控制算法收斂速度，跟蹤精度，抗干擾等方面都具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制在機(jī)械手中的優(yōu)缺點(diǎn)，單獨(dú)的滑?？刂圃跈C(jī)械手力矩的輸出上會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，造成軌跡跟蹤的偏差。針對(duì)此問題，設(shè)計(jì)了一種基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RBFNN的自適應(yīng)滑模控制器。其中滑模變結(jié)構(gòu)控制用來克服擾動(dòng)以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，RBFNN通過自學(xué)習(xí)能力克服系統(tǒng)不確定性以減小切換增益。將滑模函數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，切換項(xiàng)增益作為網(wǎng)絡(luò)輸出，實(shí)現(xiàn)了切換項(xiàng)增益的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過MATLAB軟件分別對(duì)兩自由度、空間三自由度剛性機(jī)械手進(jìn)行了仿真，其結(jié)果表明，在存在模型誤差和外部擾動(dòng)的情況下，本算法既能達(dá)到高精度快速跟蹤的目的，又能有效消除滑?？刂频亩秳?dòng)。

簡(jiǎn)介：機(jī)械手作為機(jī)器人研究的領(lǐng)域之一，不管在工業(yè)還是在其它行業(yè)發(fā)揮的作用越來越大。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)機(jī)械手的開發(fā)研究的支持力度越來越大，對(duì)機(jī)械手開發(fā)的投入也開始飛速增長(zhǎng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國(guó)提出了中國(guó)制造2025和“互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)”，更迎來了三自由度機(jī)械手的快速發(fā)展。論文的研究對(duì)象是在搬運(yùn)三自由度機(jī)械手的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的機(jī)械手控制系統(tǒng)，該機(jī)械手控制系統(tǒng)的控制器是基于ARM為核心設(shè)計(jì)的。其中，它是基于關(guān)節(jié)型固定式三自由度搬運(yùn)機(jī)械手，機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制是本文對(duì)機(jī)械手研究的主要內(nèi)容。本文在原有的三自由度機(jī)械手基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模、控制器的設(shè)計(jì)以及ROIDAPP的設(shè)計(jì)和開發(fā)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)以及機(jī)械手軌跡控制算法的設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下1本文在現(xiàn)有的三自由度機(jī)械手的基礎(chǔ)上，對(duì)三自由度機(jī)械手進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)分析，并基于DH方法建立了機(jī)械手的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。另外，本文基于牛頓歐拉公式方法和拉格朗日方法并在現(xiàn)有的三自由度機(jī)械手的基礎(chǔ)上建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。2在前面對(duì)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的基礎(chǔ)上，為了能有更快的跟蹤速度、軌跡跟蹤性能以及克服三自由度機(jī)械手本身不確定性的干擾，本文在對(duì)滑?？刂扑惴ㄉ钊胙芯康那疤嵯?，提出了基于高增益微分器的單關(guān)節(jié)機(jī)械手滑模控制軌跡跟蹤控制算法。通過MATLAB仿真表明本文提出的基于高增益微分器的滑?？刂扑惴ň哂锌焖俑櫤涂垢蓴_性能。3介紹了基于ARM的三自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)以及基于ROID系統(tǒng)的APP的設(shè)計(jì)和開發(fā)。三自由度機(jī)械手硬件系統(tǒng)控制器可分為電源模塊、CAN模塊、PWM信號(hào)處理模塊、串口模塊和WIFI模塊。軟件系統(tǒng)包括機(jī)械手控制系統(tǒng)控制器、交互式控制機(jī)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)以及ROIDAPP的設(shè)計(jì)與開發(fā)。該控制系統(tǒng)成本低廉、性能非常高，而且還可以通過手機(jī)、平板等移動(dòng)終端通過APP來遠(yuǎn)程控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。

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簡(jiǎn)介：果實(shí)收獲機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要裝備之一，對(duì)果實(shí)收獲機(jī)器人控制關(guān)鍵技術(shù)的研究，有助于推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施智能化和提高我國(guó)農(nóng)業(yè)智能設(shè)備研發(fā)水平。本文以一種七自由度果實(shí)收獲機(jī)械手為研究對(duì)象，分別對(duì)收獲機(jī)械手的控制系統(tǒng)、無障礙軌跡規(guī)劃、避障路徑規(guī)劃以及位置滑模變結(jié)構(gòu)控制進(jìn)行了分析與研究。根據(jù)果實(shí)收獲機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，在ROBOTICSTOOLBOX中建立機(jī)械手模型，分別采用三次多項(xiàng)式、五次多項(xiàng)式和拋物線過渡三種方法進(jìn)行了關(guān)節(jié)空間內(nèi)的無障礙軌跡規(guī)劃研究，并對(duì)仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明拋物線過渡法相對(duì)具有實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、位置勻速運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械手的高效率避障運(yùn)動(dòng)，在基于偽距離的梯度投影避障方法基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種變分法優(yōu)化關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)路徑指標(biāo)，結(jié)合梯度投影避障方法，提出一種新型動(dòng)態(tài)避障規(guī)劃方法。試驗(yàn)結(jié)果表明，新型梯度投影動(dòng)態(tài)避障方法最高可實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)量減少833％，機(jī)械手總體位移量減少317，能夠消除關(guān)節(jié)的冗余運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)械手的避障運(yùn)動(dòng)效率。在MATLAB中采用S函數(shù)建立了收獲機(jī)械手單關(guān)節(jié)控制模型，進(jìn)行了基于指數(shù)趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)位置控制研究，并分析了指數(shù)趨近律和切換函數(shù)參數(shù)對(duì)滑模控制器輸出抖振和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)響應(yīng)速度的前提下，可以通過適當(dāng)選取滑模參數(shù)以減小控制器輸出抖振。為解決滑?？刂贫墩駟栴}，采用遺傳算法動(dòng)態(tài)調(diào)整指數(shù)趨近律滑?？刂茀?shù)，以控制輸出和關(guān)節(jié)位置誤差最小為評(píng)價(jià)目標(biāo)，不斷實(shí)時(shí)搜索出最優(yōu)的滑模參數(shù)。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明，與普通滑?？刂葡啾?，該方法有效的抑制了關(guān)節(jié)滑?？刂破鞯妮敵龆墩瘳F(xiàn)象，并且當(dāng)關(guān)節(jié)受到外界干擾時(shí)，該方法具有更強(qiáng)的魯棒性。通過分析當(dāng)前主流機(jī)器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合果實(shí)收獲機(jī)器人本身特性，提出采用基于CAN總線的主控制器多關(guān)節(jié)控制器分布式控制系統(tǒng)方案。同時(shí)，針對(duì)本文機(jī)械手第六關(guān)節(jié)，設(shè)計(jì)并制作了基于STM32微控制器和AS5045的關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)硬件，并設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)位置反饋程序、位置滑模控制算法程序及CAN模塊收發(fā)程序等。搭建了第六關(guān)節(jié)電機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)關(guān)節(jié)的位置滑模控制及CAN通訊進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然關(guān)節(jié)的位置滑模控制實(shí)際應(yīng)用與系統(tǒng)仿真有所差距，響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)了05S左右，但位置滑?？刂萍癈AN通信都能夠滿足機(jī)械手的控制要求。

簡(jiǎn)介：工業(yè)上機(jī)械手臂是比較常見的機(jī)器人，但是其運(yùn)動(dòng)空間和靈活程度有限，而蛇形手臂機(jī)器人恰恰能夠彌補(bǔ)這些不足。本文是基于拉線式蛇形手臂進(jìn)行的研究，具有蛇形手臂的機(jī)器人在比如自然災(zāi)害中的搜尋工作、管道內(nèi)部的修理任務(wù)、汽車裝配流水線中的抓取動(dòng)作、軍事上執(zhí)行偵察任務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，因此對(duì)蛇形機(jī)械手臂的研究具有重要的意義。本文從蛇形機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、蛇形機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)方式以及運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了研究。首先介紹了生物界中蛇的特殊結(jié)構(gòu)，從蛇索狀的骨骼結(jié)構(gòu)我們想出了關(guān)節(jié)模塊化的設(shè)計(jì)思想。打破了以往蛇形機(jī)器人采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的形式，改用拉線式進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制，極大地減輕了手臂的重量。每個(gè)關(guān)節(jié)都有電磁制動(dòng)器控制機(jī)械手臂的制動(dòng)，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，根據(jù)不同的環(huán)境與應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)人員可以非常方便地調(diào)節(jié)模塊的數(shù)量。其次通過觀察蛇的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型求出蛇形機(jī)械手臂的關(guān)節(jié)位置與關(guān)節(jié)速度，通過蛇形曲線研究運(yùn)動(dòng)形式，著重研究了蜿蜒運(yùn)動(dòng)與越障運(yùn)動(dòng)。最后利用仿真軟件對(duì)蜿蜒運(yùn)動(dòng)仿真，通過設(shè)定參數(shù)，達(dá)到想要的運(yùn)動(dòng)效果，并得出每個(gè)關(guān)節(jié)處的位移、速度、角速度、角加速度曲線圖以及影響蛇形手臂前進(jìn)速度的因素。

簡(jiǎn)介：在如今這樣一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的時(shí)代，機(jī)器人作為一種興盛的自動(dòng)化設(shè)備被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它具有可廣泛應(yīng)用性、工作時(shí)效高、速度響應(yīng)快、穩(wěn)定性強(qiáng)、反復(fù)精度高，可以工作數(shù)十年，自動(dòng)化水平非常高等特點(diǎn)1。以其特有的良性結(jié)構(gòu)和柔性控制方式，從而具有傳統(tǒng)機(jī)械無可比擬的優(yōu)勢(shì)，故而工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)在快速發(fā)展。由于五自由機(jī)械手的靈活度高，被廣泛的用于各個(gè)領(lǐng)域，為了使機(jī)械手的加工效率和精度大大提高，故針對(duì)五自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的研究和分析具有重要的意義。五自由度機(jī)械手末端位姿控制涉及到末端位姿的描述，傳統(tǒng)的S型加減速控制方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對(duì)末端位姿不能簡(jiǎn)單有效、準(zhǔn)確控制，無法有效兼顧精度和效率等問題并且由于五軸機(jī)械手的靈活度，故而關(guān)節(jié)角度存在多解問題，為解決五自由度機(jī)械手的逆解的多解問題，故而通過對(duì)實(shí)際工況的分析，加以關(guān)節(jié)角度的限制，將多解分為可合理選擇的八種情況。本文以五軸驅(qū)動(dòng)式串聯(lián)機(jī)械手為對(duì)象，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及動(dòng)力學(xué)研究。為了更好的分析機(jī)械手，首先根據(jù)國(guó)內(nèi)外的五軸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特征，確定五軸機(jī)械手的模型方案。用三維軟件SOLIDWKS建立機(jī)械手的模型，并以該模型設(shè)計(jì)出大概的機(jī)構(gòu)模型為本體，安裝控制系統(tǒng)，搭建好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。接著，對(duì)五自由度機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。基于DH坐標(biāo)系法，針對(duì)5R機(jī)械手進(jìn)行坐標(biāo)建模并確定其連桿參數(shù)，根據(jù)得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程完成正逆解的運(yùn)算并針對(duì)五自由度機(jī)械手的多解問題進(jìn)行分類討論，合理的取解。通過拉格朗日法則推出系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，把得到的動(dòng)力學(xué)方程編寫代碼，將建立的三維模型導(dǎo)入到MATLAB軟件中去，基于MATLAB軟件對(duì)五自由度機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的驗(yàn)證與仿真在VISAULSTUDIO的編譯環(huán)境利用OPENGL技術(shù)編寫五自由度機(jī)械手的三維可視化仿真軟件，來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可操作性的五自由度機(jī)械手的仿真系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手模型的運(yùn)動(dòng)控制，最終達(dá)到實(shí)時(shí)的動(dòng)畫效果2。本文最后對(duì)機(jī)械手的末端軌跡插補(bǔ)的研究，傳統(tǒng)方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對(duì)末端位姿不能簡(jiǎn)單有效、準(zhǔn)確控制，無法有效兼顧精度和效率等問題。為此提出了采用雙NURBS曲線對(duì)末端位姿進(jìn)行控制，利用非對(duì)稱S型加減速控制方法進(jìn)行軌跡規(guī)劃。該算法能很好的解決末端控制精度不夠高，控制過程復(fù)雜的弊端，并且能有效避免加加速度過大導(dǎo)致機(jī)構(gòu)停止時(shí)振動(dòng)過大的問題。通過仿真實(shí)驗(yàn)證明該算法簡(jiǎn)明高效、運(yùn)行穩(wěn)定、能夠有效提高機(jī)械臂加工工件的效率和精度。