基于PLC控制器的气动机械手设计

在工业生产中,机械手能够代替人手完成分拣、搬运、装卸等工作,不但减轻了工人的劳动强度,还提高了企业的自动化水平和生产效率。设计了基于PLC控制器的气动机械手,包括方案设计、气动系统设计、控制系统设计和程序设计,以PLC为控制核心,利用气压传动技术驱动机械手臂完成抓取和放置零件的动作,利用电机驱动机械手完成搬运的动作。通过样机的试制和系统的调试运行,表明气动机械手的设计方案是可行的,控制系统是稳定可靠的。     

并联柔索驱动操作臂静刚度的理论分析

文章对并联柔索驱动机器人(PWDRs)的静态刚度问题进行了理论分析.首先,基于微分变换原理,提出并证明了关于柔索矩阵微小变化变分形式的命题,在此基础上推导了操作臂完整刚度的解析公式,它包括与结构参数有关的刚度及与柔索张力有关的刚度两部分.然后,对这一理论结果进行了数值仿真.研究结果表明:操作臂刚度不仅依赖于机构几何尺寸、柔索与电机刚度及操作臂位置与姿态等结构参数,还与柔索的张力有关.因此,可以通过改变柔索张力来调节PWDRs操作臂的刚度,实现机构变刚度.     

硅钢片检验流水线输送机械手的设计及应用

设计一种适用于硅钢片检验流水线上的自动输送机械手.机械手为5自由度空间关节机器人,用机器人机构学理论推导出机械手的运动学方程,确定机械手末端位姿与关节变量之间的关系,并进行结构设计和控制系统的设计.机械手可完成抓取、升降、旋转、水平移动等8个动作,整个系统通过PLC控制,实现三种控制方式.经实际运行,输送机械手工作稳定,效率高,可快速准确完成硅钢片的检验取样工作,达到了设计要求,实现全自动化操作.     

SCARA机器人运动学和视觉抓取研究

针对机器人的控制问题,文章研究了SCARA真空机械手的运动学解算和视觉抓取。首先,对SCARA真空机械手的机构进行了分析;其次,通过MDH法对机械臂构建了关节坐标系并进行了运动学建模,通过弦位法进行逆解的计算;再次,提出了一种基于视觉的机械手抓取算法;最后,通过MATLAB仿真软件对于SCARA机械手的运动学正逆解算法进行了验证,并通过实验验证了视觉抓取算法的效果。从实验结果可得出,机械手的运动学算法准确,视觉算法提升了识别速度,该问题具有一定的实用价值。     

多自由度机械手PLC控制

本文介绍了采用可编程序控制器（PLC）代替GR-1型数学机器人的控制器对机械手动作进行控制,利用光电编码器对电机的转轴转角进行检测,并对机械手6个直流电机进行正反转控制,从而实现了电机转轴的准确定位及机械手抓取物体控制,控制系统编程简单,可实现多任务调速控制。     

绳驱咽拭子机器人的设计与实验

为了避免医护人员在繁重的采样过程中受新冠等病毒的感染，设计一种代替人工采样的绳驱咽拭子机器人。该机器人包括同轴绳驱机械臂和驱动系统。同轴绳驱机械臂外层绳驱机构和内层绳驱机构的配合提高了机器人采样的灵活性。驱动系统控制机械臂平移运动扩大了机器人的工作空间。通过Simulink建立绳驱咽拭子机器人的多刚体模型及控制系统。仿真和实验验证了绳驱咽拭子机器人对复杂采样环境的适应性及绳驱咽拭子机器人采样的有效性。     

基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算

针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一种基于计算机双目视觉的排爆机器人三维坐标计算方法,并依此设计相应的控制系统,以实现排爆机器人的自动抓取。首先介绍排爆机器人机械结构设计,然后介绍计算机双目视觉的原理及其软硬件,最后抓取精度实验和分析,机器人自动抓取目标物时,误差小于2 cm,满足抓取任务的精度要求。抓取中,当手爪在机器人正前方时,误差最小,反之,当手爪在机器人正前方的上面或下面、左边或右边时,误差变大;同时目标位置愈近愈好,但由于机械手的视觉范围决定不能太近,否则可能抓不到,或无法使目标物在摄像头的视觉范围之内。     

排爆机器人前臂平衡机构的优化设计

排爆机器人是一种由激光引导与抓取系统、本体行走装置组成的机器人,可以代替相关人员进行一些危险作业。所研究的抓举系统主要由基座、后臂、前臂、机械手爪四部分组成,关节处的旋转和机械手爪开合均由舵机驱动。机械臂在俯仰过程中,为克服机械臂本身和外部负载产生的重力矩,需要舵机提供较大驱动力。为降低舵机提供的驱动力,提出对前臂采用恒推力气动平衡杆以平衡机械臂本身和外部负载,确定优化变量、约束条件和目标函数;利用MATLAB软件进行优化分析,得到气动杆最佳安装位置和最佳力,输出运动仿真图形,并验证所得优化结果的正确性。     

自动分拣光伏玻璃平台电气系统研究

为提高光伏玻璃基片分拣的效率,设计研究了一种自动分拣光伏玻璃平台控制系统,包括了平台的设计与安装、气动控制系统、电力控制系统。对分拣平台组成结构、气动控制系统的设计、电力系统设计以及整个分拣光伏玻璃平台的工作流程进行分析。介绍了真空吸盘、空气压缩机、电磁阀、减压阀以及控制电机的选型和计算,成功连接整个电气控制系统回路,并进行实验分析。实验结果表明:该电气控制系统设计合理,能够把合格的光伏玻璃有效的吸取并分拣出来。     

排爆机器人机械手结构设计

设计一种排爆机器人机械手结构。根据机器人机械手合拢于最远端位置与抓取最大爆炸物位置两个极限位置,采用极值法求解机器人机械手的尺寸参数,并运用尺寸参数对机器人机械手进行结构设计,使结构设计符合理论计算结果,从而确保最终的结构设计满足机器人机械手的使用要求。这种设计方法为其他机械手的结构设计提供了参考。     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

最优输入整形抑制柔性机械臂的残留振动

研究机器人柔性机械臂末端残留振动的抑制,给出两自由度柔性臂的动力学方程设计了最优输入整形器,并将其应用到柔性臂的运动,抑制柔性臂末端残留振动,通过实验对比与分析,结果表明最优输入整形能够有效地抑制机械臂末端的残留振动,且引入系统的时滞时间更短.     

双分裂高压输电线路四轮移动检修机器人虚拟样机设计与仿真

针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优的自由度;分析作业过程中的关键技术,提出旧间隔棒拆卸与新间隔棒安装的机器人作业运动规划;在INVENTOR环境下开发机器人虚拟样机三维模型,对作业过程中作业臂的关键状态进行运动学建模;在MATLAB环境下对机器人作业臂进行运动学仿真。结果表明：所设计的双分裂输电线路移动作业机器人虚拟样机能够满足带电检修作业需求,可为机器人物理样机开发提供参考。     

基于关节约束的双臂机器人协调控制器研究

为提高双臂机器人运动的协调性，设计了协调控制系统，并对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真验证。创建了双臂机器人三维模型，利用相对雅克比矩阵推导机械臂末端执行器运动轨迹误差公式，设计机械臂运动协调控制器。根据层次优先的任务结构推导机械臂关节角速度方程式，设计双臂联合避免关节限制策略，通过优先级协调双臂运动。为验证关节约束条件下机械臂运动的协调性和稳定性，采用MATLAB软件对机械臂运动轨迹跟踪误差和角速度变化进行仿真，并与无关节约束条件下输出效果进行比较。结果表明：在无关节约束条件下，单臂机器人运动轨迹误差较小，但是双臂机器人运动轨迹跟踪误差较大，双臂产生的角速度峰值较大；在有关节约束条件下，单臂机器人运动轨迹误差较大，而双臂运动轨迹跟踪误差较小，双臂产生的角速度峰值较小。采用联合关节限制策略，可以提高机械臂运动的协调性，降低机械臂角速度产生的峰值，机器人运动相对稳定，效果较好。     

铁路牵引变电所智能巡检机器人的研制

为满足铁路变电所巡检无人化的发展要求,提高检验工作的质量和效率,设计了一种用于变电站室内巡检的机器人。其主要由移动小车、升降总成、操作总成、控制柜四大部分组成。介绍了各个部分的机械结构,对巡检机器人的工作流程进行了描述。该设计实现了机器人整体移动、平台升降、相机拍摄图像和机械手操作开关等功能。建立了坐标系,分析了各个坐标系之间的转换关系,进行了相机的参数标定和手眼标定,计算出机械手到目标点的位移值。测试结果表明:该机器人能够完成对电气控制柜的巡检工作,并能接收远程指令对电气开关进行开合操作。研制的巡检机器人可降低巡检人员的工作强度,提高巡检效率。     

基于ABB机器人的柔性分拣系统设计

在瓶体人工分拣成本高、传统机械结构无法满足多瓶体柔性分拣的背景下,采用工业机器人替换传统机构,设计基于ABB机器人的柔性分拣系统,以实现圆柱瓶子表面检测工作站适用于多尺寸类型的柔性生产。通过分析圆柱瓶子尺寸变化与分拣作业位置的公式,以两台ABB工业机器人作为执行机构,采用平移功能实现上料、检测、分拣等动作的柔性调整。以伺服夹爪作为末端执行器实现对不同瓶口直径的夹取。以三菱PLC作为控制中心,触摸屏作为人机交互界面,通过流程设计与程序界面设计,实现系统中各设备的协同控制及各项功能的界面监控。调试结果表明：在基准瓶子示教的基础上,系统可实现适用范围内不同尺寸瓶子的自动分拣作业,且触屏操作便捷,满足柔性生产需求。     

基于Kinect V2.0的6自由度机械臂控制系统的实现

机器人控制技术的不断发展,人与机器人之间的交互方式正朝着方便、快捷的方向发展。为了实现机器人控制的便捷性,采用自然用户界面(NUI)交互方式,设计了一种基于Kinect V2.0体感传感器的6自由度机械手臂控制系统;该控制系统以VS2015+Kinect SDK2.0为编程环境,编制控制程序;以Kinect V2.0骨骼数据控制6自由度机械手臂;使用人体肩、肘的旋转角度和抓手动作,分别来控制机械手臂的6个关节;通过串口通信方式,以Arduino为下位机硬件核心,验证了该方法的有效性。实验表明,此基于NUI交互方式的控制系统能有效且快捷地控制机械臂进行物体的抓取。     

基于多传感器信息融合的液压机械手控制模型研究

本文在机械手力／位置混合控制的基础上，结合多传感器融合技术，提出基于多传感器信息融合的机械手控制模型，并将其应用于特种液压施工机械手中，实现了机械手混合控制中力和位置反馈的决策融合，提高了反馈参数的精度和机械手控制系统的跟踪能力与可靠性。     

基于双目视觉的机械手捡球机器人设计

为解决人工捡球费力费时的问题,设计了一种双目视觉识别定位、机械手捡拾和自主避障的轮式智能捡球机器人。该机器人通过双目摄像头和Lab VIEW平台,实现对小球图像的实时采集与处理;运动控制系统采用以STM32F411为主核心的NUCLEO-F411RE嵌入式开发板,实现对各个模块的驱动;通过五自由度机械手实现小球的捡拾;通过红外传感器检测周围环境,实现自主避障;由计数器统计捡球数量,通过手柄模块人机交互辅助完成卸载过程。仿真结果表明:该机器人能够完成高尔夫球、乒乓球、网球等多种小型球类的捡拾任务。