6自由度液压机器人末端执行器控制策略

为提高6自由度液压机器人末端执行器位置跟踪精度,设计了增量式非线性逆控制方法,并对机器人末端执行器位置跟踪误差进行仿真验证。创建了6自由度液压并联机器人简图,对液压驱动系统进行建模,推导出液压流量方程式。针对传统非线性逆控制方法进行改进,设计了增量式非线性逆控制方法。采用Matlab软件对6自由度液压机器人末端执行器跟踪误差进行仿真,并与传统非线性逆控制方法对比。结果显示：采用非线性逆控制方法,机器人末端执行器运动位置跟踪误差较大;采用增量式非线性逆控制方法,跟踪误差较小。采用增量式非线性逆控制方法,可提高机器人末端执行器运动的稳定性和输出精度。     

形状记忆合金驱动的小型双足爬壁机器人

主要设计了一个以形状记忆合金作为驱动器的微型爬壁机器人并对其进行了介绍和讨论。小型双足爬壁机器人采用对称式的结构,两臂末端安装真空吸附盘进行吸附爬壁,并以形状记忆合金弹簧(SMA)替代传统的电机作为机器人的驱动元件,简化了驱动结构,同时也减轻了重量。利用DSP对形状记忆合金的通电加热控制,并根据机器人步态规划输出不同控制信号,从而实现对小型双足爬壁机器人的运动控制。通过样机的制作验证了SMA驱动小型爬壁机器人的可行性。     

基于SMA驱动的仿尺蠖钩爪式软体末端夹持器研究

为适应软体攀爬机器人操作任务及环境的多样性,受尺蠖钩爪启发,提出一种基于形状记忆合金(SMA)弹簧驱动的钩爪式软体末端夹持器。介绍了夹持器设计理念及制造过程,并通过实验验证了其突出的适应能力。实验结果表明:该夹持器能产生9.1N的夹持力,相当于其自身重力的10倍,能稳定附着于不同的物体表面,能保证软体攀爬机器人在不同姿态下的作业。     

工业机器人知识讲座 第五讲 工业机器人手部

工业机器人的末端执行器是安装在腕端的附加装置,大致分为搬运用、加工用、检测用几种。加工用的如砂轮、钻头、激光切割器、焊枪和喷具等。检测用的如测量头和传感器等,都可用专门的工具、量具加以改造或通过更换器联接直接应用在机器人上。搬运类末端执行器一般称为夹持器,具有人手的局部功能,从机器人仿生概念出发,又称为机器人的手部,它是机器人的一种重要附加装置;世界上首先问世的优尼美特和维沙特兰机器人就是用于搬运和上下料作业,其末端执行器即是夹持器。将手部的概念加以扩充,上述加工、检测用的末端执行器也可称为工具手     

永磁同步电机驱动的机器人哈密顿与PD协调控制

针对二自由度机器人关节驱动系统末端位置控制效果不佳的问题,提出了基于永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM)驱动的机器人哈密顿与PD加重力补偿协调控制。首先根据机器人欧拉-拉格朗日动力学方程,建立了机器人端口受控哈密顿(Port-controlledHamiltonian,PCH)模型,求取机器人关节位置的PD控制器,设计协调控制策略,实现哈密顿与PD加重力补偿的协调控制。为使驱动电机系统具有较快的动态响应,关节驱动电机电流采用反步控制。利用Lyapunov稳定性定理对机器人与电机结合的控制系统进行了稳定性分析,证明了整个系统为渐近稳定。仿真结果表明,协调控制时机器人末端位置能够快速且准确的到达给定位置,并且在负载转矩发生变化时,末端位置能够重新回到给定位置,系统具有较好的负载转矩扰动抑制能力。     

一种通用柔性末端执行器设计和分析

设计了一种用于水果采摘机器人的通用柔性末端执行器,该末端执行器采用电机带动丝杠螺母机构,驱动平行四边形连杆机构实现动作。通过调整定位螺母改变左右手指相对方向可以分别实现对球状物体和圆柱状物体的抓取动作。为了保护某些表皮娇嫩的水果,该末端执行器增加了柔性抓取功能,并且抓取刚度可以调节。最后对末端执行器进行运动学和力学分析,并用MATLAB进行了仿真分析。     

未知时变环境下采摘机器人电液伺服控制系统

为保证采摘机器人在未知时变环境下的控制稳定性和机器人末端执行器的位置执行精度,优化采摘机器人电液伺服控制系统。系统基于直流电动机驱动机器人各个关节,构建采摘机器人电液伺服控制系统的数学模型;通过加权自扰动递推最小二乘法辨识采摘机器人接触动力学模型实时控制参数后,结合小脑神经网络和PID算法,分别实现前馈控制和反馈控制,以此优化采摘机器人电液伺服控制系统。结果表明：优化后系统具备较好的控制参数辨识效果,机器人末端执行器在3个方向的误差接近于0;可在2 s内完成控制,超调量在2%以内;控制机器人在静态和动态2种状态下,液压缸活塞的位移结果均低于1.6 cm。     

可重构模块化机器人正运动学和工作空间的分析

采用DH矩阵方法对可重构模块化机器人正运动学进行分析,得出了机器人末端执行器的位姿矩阵;对于可重构模块机器人工作空间的分析,采用DH矩阵中旋转矩阵与位置向量的数学关系得出机器人末端执行器的位置向量公式,使用MATLAB编程计算和绘制出工作空间图.     

基于步进电机的机器人夹持器控制系统设计

文中设计了一种通用型机器人夹持器。整套系统主要包括夹持器本体、步进电机、STM32微控器、TB6560步进电机驱动芯片以及作为反馈的行程传感器。TB6560芯片集成了可选细分数的细分驱动,能有效减小步进电机振荡。同时STM32中使用了梯形加速算法以及PI闭环控制,进一步提高夹持器精度。设计了通用的CAN总线协议,上位机可以通过CAN总线指令控制夹持器运行。设计并制作实物,经过测试得到较好的效果。     

一种瓶装药品抓取末端执行器的研究

研究了一种瓶装药分拣抓取末端执行器。在分析瓶装药抓取影响因素的基础上,设计了一种夹持式的仿生手指抓取末端执行器;应用ADmAS软件对末端执行器进行运动分析;研究了末端执行器的特征,证实所研究的末端执行器可实现不同直径、不同重量瓶装药的柔性抓取。根据实际情况选择了末端执行器的驱动电机;研究了电机的数学模型;基于非光滑控制理论设计了末端执行器的非光滑PID控制器,应用matlab研究比较了非光滑PID控制器和线性PID控制器的性能,验证了所设计的非光滑PID控制器可实现对末端执行器的快速、稳定控制,并对药瓶抓取过程中扰动有较好的抑制能力。     

两指自适应机械夹持器设计与研究

随着对机械夹持器的研究和使用的深入,夹持器逐渐往多功能、适应性强、拟人化的方向发展。设计了一种机器人末端自适应夹持器,该夹持器为基于单电机的欠驱动系统。利用欠驱动系统的优点并通过机构的设计,使其能够在作业过程中根据被夹持的物体的形状自动调整夹持器姿态,适应不同形状的被夹持件。利用Pro/E建立了夹持器的三维结构模型,并导入ADAMS中建立虚拟样机模型;然后对夹持器虚拟样机模型进行力学仿真分析,获得夹持器的作业范围以及可夹持重量的数据,并和实物样机进行对比,最终达到预期效果和目的。     

3D打印末端夹持器的设计

欠驱动是指驱动数目小于机构自由度数的运动,利用欠驱动原理能够减少机构的驱动数从而降低机构复杂性。设计了一种欠驱动机器人末端夹持器,利用复合形法对其尺寸进行了优化设计,确定了合适的杆长比。通过ADAMS仿真出接触力变化曲线。为减小机构质量,样机采用3D打印并装配,运用NI数据采集卡及LabVIEW软件搭建接触力测量系统平台,进行抓取实验并测量接触力变化。实验证明,所设计的末端夹持器能平稳地实现抓取功能,且能够满足强度和硬度要求。     

主动柔顺抛磨力在协作机器人的控制方法

提出了一种基于主动柔顺的机器人抛磨力控制方法,该力反馈末端执行器将被安装到ur协作机器人末端法兰的集成单元中。基于主动柔性装置的力/位混合控制策略,提出了抛磨系统控制装置控制机器人的位置并控制位置控制。通过集成一个力传感器,测量抛磨力并反馈给控制器,根据抛磨的预先计划要求对其进行调节。协作机器人末端执行器具有抛磨头,机器人控制器的力控算法操作抛磨头,从而实现恒力抛磨,以提供抛磨工具的柔度。在建模分析之后,使用复合非线性反馈控制算法来改善协作机器人本体的力控动态瞬时反映效果。经过实验表明,基于主动柔顺的机器人抛磨力控制算法可以有效的跟踪和补偿力和位置数据,具有较好的减振效果和显著的力跟踪效果。     

微创外科手术器械末端执行器夹持力建模与分析

针对主从微创外科手术机器人同一主手控制不同手术器械在相同开合角度下的夹持力安全问题,研究了手术器械末端执行器的夹持力,建立了一种求解末端夹持力的数学模型.所建立的模型考虑了钢丝绳与导向轮之间的非线性摩擦、指部与腕部的运动耦合以及钢丝绳在导向轮上的蠕动变形对夹持力的影响,得到了在相应开合角度下电机电流与手术器械末端执行器夹持力之间的映射关系;同时,对缝合针所受夹持力进行了受力分析,得到末端执行器对缝合针的夹持力以及末端执行器对缝合针的拉拔力与电机电流之间的关系.通过Matlab对夹持力模型进行仿真研究,得到手术器械末端执行器在考虑和不考虑摩擦与变形情况下的夹持力变化曲线,特别是得到了对缝合针的夹持力和拉拔力随电流变化的曲线图.仿真结果表明,所建立的夹持力数学模型更贴近实际情况,为后续有效和安全夹持力控制提供了理论依据.     

制孔执行器的安装方式对机器人性能的影响

机器人和多功能末端执行器组成的柔性钻削系统近些年在航空工业得到了越来越广泛的应用,执行器和机器人的安装方式有同轴式、悬挂式和侧面式.利用软件Matlab对机器人和工件进行仿真建模,并计算执行器在不同安装方式下的机器人可达度、可操作度、关节使用度和关节被动力矩.基于计算结果,结合评价指标,分析制孔末端执行器的安装方式对机器人的可达性、可操作性、关节使用度及制孔位置精度的影响,结果表明同轴式安装消除了压紧力对机器人第5轴的被动力矩,有利于提高加工孔的位置精度;悬挂式安装使机器人的可达性好;侧面式安装使机器人的可操作性好,增加了机器人的运动灵活性和减少了关节使用度.     

基于FANUC Mate 200iD工业机器人工作站的智能工具库系统设计

以FANUCMate200iD工业机器人工作站为基础，开发了一套工业机器人用智能工具库系统。介绍了该智能工具库系统的总体方案与工作原理，其机械装置设计主要包括总体结构设计与末端执行器（工具）定位，控制系统设计包括系统通讯设计与程序设计。完成了整个智能工具库系统的安装与调试。该智能工具库系统能够在PLC的控制下转动工位并实现准确定位。为工业机器人准备好放置工具的位置，将工业机器人需要的末端执行器旋转至更换位，工业机器人运动并完成末端执行器的智能化快速更换，提升整个工作站的工作效率。     

复合式MEMS微夹持器的研制

为实现对亚毫米微小构件稳定夹取及可靠释放等操作,研制了一种复合式微夹持器.采用有限元软件分析了微夹持器的机构及动力特性.应用MEMS体硅工艺将静电梳齿驱动与气动吸放集成构成复合式驱动,气动吸放的引入改善了微夹持器的操作性能,S形柔性梁结构的设计将梳齿驱动的直线运动转化成末端夹爪的转动实现了夹持操作.两种不同尺寸的微夹持器,有效扩展了微夹持器的夹持范围.根据微夹持器的操作控制需求,设计了微夹持器静电驱动控制系统以及气压控制系统.在80 V的驱动电压下,微夹持器末端夹爪位移可达25 μm.针对100～200 μm的小球进行了微操作实验,实验结果表明,静电梳齿驱动结合真空吸附能够使夹取操作更加稳定,基于闭环控制的气路正压力能有效克服小球与夹爪之间的粘附力,实现可靠的释放操作.微夹持器基本满足100～200 μm微小构件的操作需求.     

工业机器人知识讲座 第二讲 工业机器人的组成和分类

一、工业机器人的组成 如图1所示,一台完整的工业机器人由以下几部分组成:操作机、驱动系统、控制系统以及可更换的末端执行器。 1.操作机 操作机是工业机器人的机械主体,是被控制用来完     

一种机器人末端执行器的运动学分析和实际应用

首先,介绍了一种新型推拿机器人末端执行器,运用螺旋理论分析了该末端执行器并联机构自由度及动平台的运动特性,通过理论分析可以实现相应中医推拿的动作要求。其次,用矢量封闭形方法对并联机构进行位置正反解分析,得到相应的位置方程,并对其求导得到了机构的速度、加速度正反解数学表达式。最后,采用MATLAB与ADAMS进行了联合仿真,证明了该中医推拿机器人末端执行器可以实现中医推拿操作,为该中医推拿机器人末端执行器的动力学建模和实际应用提供了理论基础。     

计算机自动求解机械手间接位置的研究

一、前言 机械手间接位置的求解是机器人工程设计计算中经常遇到的一个复杂而繁琐的问题。所谓间接位置求解问题,就是已知机械手末端夹持器的运动规律,需要求解机械手各广义坐标的运动规律。当机械手的任务以夹持器运动规律的形式给出时,要对机械手进行轨迹控制(包括位置、速度和动力控制等),就必须进行间接位置的求解。