开盒机的优化设计与运动学分析

目的 为了解决现有的纸盒包装生产线上开盒机存在的开盒不可靠、工作稳定性不好的问题,设计一种工作可靠、稳定性较高的纸盒开盒机。方法 分析研究机构的功能要求,采用机构设计方法设计多连杆机构来实现对纸盒的取盒、放盒、开盒工作。采用多刚体动力学约束方程对所设计的开盒机构进行运动学分析。采用ADAMS优化设计模块对开盒机构的各个杆件尺寸进行优化。用SolidWorks软件对所设计的开盒机进行样机设计。结果 用SolidWorks的motion插件对开盒机构进行运动仿真,仿真结果表明,该机构能满足自动开盒功能,运动轨迹与用Matlab求解出的运动方程的轨迹相匹配,验证了数学模型的准确性。用Matlab对优化后的开盒机构运动方程求解,与优化前相比,机构的速度峰值减小了约34%,加速度峰值减小了约75%,机构运行平稳性得到极大改善。结论 所设计的高速开盒机构不仅满足自动开盒功能,而且运行平稳、工作可靠,为纸盒开盒自动化提供了一种适应性更强的开盒方案。     

空间非对称全柔性三平移并联机器人机构性能分析

运用型综合单开链理论对新型非对称全柔性机器人机构的型进行了分析综合,并通过ADAMS软件进行了运动输出类型的验证;对该机构的运动学的位置正解进行了理论分析,得出机构运动的位置正解方程,对理论分析的结果也进行了仿真模拟;型综合与仿真结果证明机器人机构仅能实现三维的平动;位置正解理论分析与运动学仿真结果显示机构具有良好的运动解耦特性.为全柔性并联机器人机构的运动控制的易操作性打下坚实的理论基础.     

空间非对称全柔性三平移并联机器人机构性能分析

 运用型综合单开链理论对新型非对称全柔性机器人机构的型进行了分析综合，并通过ADAMS软件进行了运动输出类型的验证; 对该机构的运动学的位置正解进行了理论分析，得出机构运动的位置正解方程，对理论分析的结果也进行了仿真模拟; 型综合与仿真结果证明机器人机构仅能实现三维的平动; 位置正解理论分析与运动学仿真结果显示机构具有良好的运动解耦特性。为全柔性并联机器人机构的运动控制的易操作性打下坚实的理论基础。     

3-CRS-S并联机构的运动学分析及仿真

目的 对3-CRS-S并联机构进行运动学分析及仿真,验证该机构是否具有优良的运动学性能.方法 运用修正的Kutzbach-Grübler公式对机构进行自由度计算,并分别采用D-H法和数值算法中的粒子群优化算法(PSO)对该3-CRS-S并联机构的位置正逆解进行分析,运用Adams软件对3-CRS-S并联机构进行角度和角速度分析.结果 得出该机构的位置逆解和正解,以及运动学仿真后的角度、角速度图像,该图像曲线均呈现为有规律、周期性的变化,且曲线没有出现有任何断点和突变点,运动范围相对稳定,说明该机构在运行过程中运行平稳.结论 该机构在运动过程中运行平稳,具有良好的运动学性能,在自动化包装机械领域具有广阔的应用前景.     

屋顶盒灌装机底部成型机构的设计及仿真

目的针对目前屋顶盒灌装机底部成型机构设计的非合理性及工作不稳定等问题,对其进行结构设计。方法结合其工艺要求,设计出屋顶盒灌装机底部成型机构。对成型机构进行设计分析,计算中心杆的运动行程、摆杆张角范围及驱动力与纸盒反推力之间的关系。通过在Solid Works软件中建立三维模型,导入ADAMS软件仿真完成成型机构的动作过程。结果屋顶盒灌装机底部成型机构的运动轨迹合理,且摆杆张角在理论计算范围内,能够在运动时间内完成盒底成型。结论该设计不仅节省了空间,降低了成本,且提高了现有屋顶盒灌装机底部封口效率,具有较高的应用价值。     

糖果包装机推糖机构运动分析

目的研究理论条件下,推糖机构末端执行件推糖头的运动情况。方法对推糖机构中连杆机构和凸轮机构建立数学模型,并进行运动特性分析,通过Matlab编程,绘制推糖机构的运动学曲线,同时借助Solid Works软件建立机构模型,并对其中的推糖头进行运动轨迹仿真。结果推导出连杆机构的运动学公式,得出推糖头的理论运动轨迹,直观形象地仿真出推糖机构的运动情况。结论针对该推糖机构所建立的数学模型,为推糖机构的设计与改进提供了重要的理论依据;该机构能够可靠、精确、稳定地实现推糖头预期的运动轨迹。     

包装送纸机构运动学及动力学仿真分析

目的 为了提高包装送纸装置的生产效率,使用一种六杆机构应用于包装送纸装置中,并对它进行运动学及动力学仿真分析,验证它在运动过程中是否满足实际工作要求。方法 使用矢量解析法和分离体法建立该六杆机构的运动学模型和动力学模型,并采用ADAMS仿真软件对该六杆机构进行运动学仿真和动力学仿真。结果 通过对六杆机构进行运动学仿真分析,得到了输出滑块4的位移、速度和加速度曲线,该机构在水平方向的行程为680.26 mm,满足实际工况要求。通过对六杆机构进行动力学仿真分析,得到了六杆机构各铰接点的受力大小和施加在曲柄1上的平衡力矩大小,该机构在送纸行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较小,该机构在送纸完成后的回返行程时,各铰接点受力和平衡力矩变化较大。结论 分析仿真结果后发现该六杆机构在运动过程中满足实际工作要求,能够较好地运用于包装送纸装置中。     

基于UG的三棱锥袋式包装机成型模具运动仿真

利用先进的三维UG软件对三棱锥袋式包装机成型模具进行实体建模,虚拟装配并对该结构加以运动学分析,在此基础上运用UG的仿真模块实现包装机成型模具的运动仿真,最后将相关运动构件的位移、速度、加速度变化情况以图表的形式输出.分析结果对缩短产品的开发周期、提高设计质量有指导意义.     

药品包装线开盒机刚柔耦合动力学仿真分析

目的研究柔性杆件从实际工况开始,随着工作转速的提高对开盒机动态性能和开盒角度的影响。方法利用Solid Works建立了开盒机的三维实体模型,通过导入ADAMS建立开盒机的纯刚体模型,利用Ansys对杆件进行柔性化处理,生成模态中性文件,将其导入纯刚体模型中建立开盒机的刚柔耦合模型,并进行动力学仿真分析,仿真结束后将载荷文件导入Ansys进行关键部件的应力分析。结果得到了开盒杆相对吸盒杆的最大转角和关键部件的受力,得出工作转速340 r/min为此开盒机的极限转速,且通过加强杆件的强度可以使开盒机提速运行,但必须进行全面的动态性能研究和优化。结论采用刚柔耦合分析方法可以更真实地仿真开盒机的实际运动状态,尤其是在工作转速较高阶段,且相对于纯刚体模型,可以更全面地分析开盒机的动态性能。     

并联机构虚拟样机的构建与仿真

通过以3-TPT并联机构作为研究对象,建立该并联机构的运动学正、逆解方程,并利用LabVIEW和MATLAB软件进行运动学逆解仿真,从而得到伸缩杆杆长理论变化曲线.在ADMAS/View环境中,构建该并联机构的虚拟样机,并对其进行运动仿真,得到各杆杆长的变化曲线.通过对比伸缩杆杆长理论变化曲线,验证了运动学逆解方程的准确性.同时也说明该并联机构在空间运动时,具有良好的平稳性.除此之外,利用虚拟样机技术对并联机床运动学进行研究,避免了复杂的数学建模与推导,从而大大缩减了运动学分析工作量.     

基于改进遗传算法的包装机器人轨迹规划

目的为了提高包装生产效率,提升直角坐标机器人的稳定性、可靠性和运动精度,避免机器人出现速度、加速度突变,对机器人运动轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的工作原理,在此基础上采用三次均匀B样条曲线对机器人关节轨迹进行逼近,给出一种基于改进遗传算法的最优时间B样条轨迹规划方法。根据功能需求,设计一种基于ARM和FPGA的控制系统。结果仿真结果表明,机器人各个关节抵达节点的用时最短,运行耗时能够缩减39%以上,验证了算法的有效性。结论所述控制系统和方法能够满足包装码垛的要求,可提高包装效率。     

基于S型曲线的包装堆垛机器人轨迹规划

目的为了保证包装堆直角坐标堆垛机器人系统能够平滑、稳定、高速运行,避免机器人出现速度、加速度的突变,并对机器人轨迹进行规划。方法首先分析直角坐标机器人的运动过程,在此基础上提出一种基于多项式的S型曲线包装堆垛机器人轨迹规划方法,并设计机器人控制系统,利用威纶TK6050ip触摸屏对机器人进行监控和参数设定,采用西门子S7-200 PLC和EM253位置控制模块实现对机器人速度和位置的控制,最后对机器人运动轨迹进行仿真实验分析。结果仿真实验结果表明,该轨迹规划方法能够保证机器人速度和加速度无突变,确保了机器人平滑稳定运行。结论该控制系统有效提高了包装堆垛机器人的运行效率,对于机器人稳定可靠运行具有重要意义。     

串联式球面剪叉机构的运动学建模与轨迹规划

目的研究一种用于球体表面装饰的串联式球面剪叉机构的运动学性能与轨迹规划。方法运用螺旋理论和修正的Kutzbach-Grübler公式计算机构的自由度,利用球面三角运算法则和坐标变换法,建立串联式球面剪叉机构的运动学模型,并采用Denavit-Hartenberg(D-H)四元数法对机构进行正运动学和逆运动学的求解,利用Matlab软件进行机构的工作空间求解,利用SolidWorks动态仿真法对机构进行轨迹规划,并进行运动性能分析。结果通过实例得出了机构在球面上按给定轨迹运行时的运动规律与实际规划轨迹的运动规律性能相符。结论串联式球面剪叉机构具有工作空间大、运动灵活、运动性能良好等优点,适用于在球体外包装表面上雕刻、喷绘以及其他相关应用领域。     

基于P-Rob六自由度机械臂运动学建模与仿真

目的为实现后续机械臂控制算法研究,检验机械臂运动学模型构建的正确性,基于PersonalRobotics,对六自由度机械臂进行运动学模型构建和轨迹仿真。方法通过标准D-H法建立运动学模型,实现机械臂的正、逆运动学方程求解,根据机械臂的结构特性,对传统逆向运动学求解的解析法进行改进。结果使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,改进的逆向运动学求解算法降低了传统求解算法的复杂度。使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,并通过Matlab对改进的逆行运动学求解方法进行了验证,结果表明,改进的逆向运动学求解速度是传统逆向运动学求解速度的一半。结论根据六自由度机械臂的运动学研究,对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。在实际的P-Rob机械臂上进行了仿真数据的测试,再次验证了运动学模型建立的准确性,仿真数据可应用于实际的机械臂控制中。实验现象表明针对此机械结构的机械臂,使用改进解析法求解逆解的方法计算简单、误差小、可行性强。     

面向大型机场草坪的割草机器人路径规划及轨迹跟踪控制研究

为了提高割草机器人的工作效率及环境适应能力,基于移动机器人平台设计了一种既受遥控操作又能自主运行的适用于大型机场草坪作业的割草机器人。首先,运用高精度差分GPS（global positioning system,全球定位系统）采集机场草坪边界和障碍物的位置信息,根据采集的信息将机场草坪分为最少数目的凸多边形工作区域;考虑到割草机器人无法原地无半径转弯,在传统迂回式路径规划算法的基础上提出一种往返直线型路径规划算法,并在凸多边形路径规划区内推导出遍历路径的显示方程表达式。其次,运用高精度差分GPS测得割草机器人实际轨迹并与规划轨迹对比,设计了一种区间判断型轨迹纠偏算法;以执行电机的PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制和区间判断型轨迹纠偏算法构造割草机器人双闭环轨迹跟踪控制器,对按传统迂回式路径和往返直线型路径行进的割草机器人进行轨迹跟踪仿真分析。最后,以自制的割草机器人为例,按往返直线型路径运行方式进行样机实验。仿真结果发现：当割草机器人跟踪当前路径到达终点后会自动调头跟踪下一条路径,验证了轨迹跟踪算法的稳定性;传统迂回式路径运行方式下割草机器人的漏割率较高,达到46.42%,而往返直线型路径运行方式下其漏割率为7.15%,明显优于传统迂回式路径仿真结果。样机实验测得的漏割率为8.89%,与仿真实验结果一致,表明所设计的轨迹跟踪算法对大型机场草坪作业割草机器人是适用的。研究结果可为大型机场草坪割草机器人的开发提供理论指导。     

基于ADAMS的4 RUPaR高速搬运并联机器人轨迹规划与运动学仿真

由于并联机构的复杂性,通过理论计算分析机器人实际规划轨迹下的运动学性能是十分困难的．为了预测4 RUPaR高速搬运并联机器人机构在搬运轨迹下的运动学性能,在ADAMS中建立了并联机构的虚拟样机,对机构进行拾取放置轨迹规划和在规划轨迹下的正逆运动学仿真．通过分析仿真结果,预测机构在规划轨迹下的运动学性能指标,为机构优化设计、控制策略研究、规划轨迹优化和物理样机制造提供参考．仿真结果表明,规划轨迹设计合理,机构运动学性能良好．     

基于机器视觉的轴承盖外形轮廓分类方法

目的 为提高花卉类包装的自动化程度,解决运动冲击、低执行率等问题,以包装机械手为研究对象,设计一种花卉包装机械手时间和冲击最优轨迹规划方法。方法 采用5次B样条插值函数实现关节曲线构建。采用改进遗传算法实现机械手运动过程优化,不仅可以提高机械手执行效率,而且能够确保其运行过程中不会出现冲击问题。通过改进罚函数和自适应交叉变异概率来解决不等式约束和局部最优问题。另外,设计花卉包装机械手的运动控制系统,包括基于STM32芯片的控制器以及触摸屏控制界面。结果 通过仿真和实验验证了所述方法的有效性,结果表明包装机械手执行效率大约提高了10%,抓取速度可以达到60次/min;机械手抓取迅速、运转平稳,并没有出现明显的冲击问题。结论 所述轨迹规划方法和控制系统可以提高包装机械手控制性能,能够满足花卉包装、分拣要求。     

基于曲柄摇块机构的封盖机设计与仿真

目的为自动化灌装生产线设计一种新型的自动封盖机械,实现对批量桶盖的自动拆分、抓取、翻转移动、下压动作。方法以单个气缸作为封盖机的唯一动力,采用特殊的曲柄摇块机构,将气缸的直线运动转化为末端执行机构的复合运动,实现封盖过程。通过Pro/E机构运动学仿真,验证运动过程轨迹。结果推导出曲柄摇块机构末端位置方程。建立了机构的运动仿真模型,通过运动学仿真得到末端执行机构的位置和速度曲线,以及盖体运动过程中所占用的空间范围,验证了该设计的可行性,缩短了产品的开发周期。结论采用曲柄摇块机构完成封盖机运动过程的集成,通过单一动力源实现自动封盖机功能。设备结构简便、易操作、工作效率高、稳定性好,便于与各类灌装机械相集成。