基于多领域统一建模的采摘机械手运动仿真

水果采摘机械手的运动特性决定其采摘效率与合格率。通过将适于串形水果采摘的末端执行器与六自由度工业机械臂结合,建立荔枝采摘机械手本体结构模型与运动学模型;在SimulationX多领域统一仿真环境中,搭建整机控制—伺服—机构耦合分析模型。依据运动学方程数值求解结果,利用瞬态仿真测定模型阶跃响应并在时域中校正系统动态稳态误差使之符合采摘工况要求;依据三次多项式轨迹规划结果,通过运动仿真验证伺服参数与控制策略的有效性,为采摘机器人结构设计与控制优化提供了切实可行的实现方法。     

六自由度钻杆装卸机械手运动学研究

现有工程钻机机器人采用人工装卸方式换接钻杆,其工作效率较为低下且存在安全隐患。为提高钻机的钻杆换接效率,设计了一种六自由度钻杆装卸机械手。在此基础上,利用笛卡尔坐标系建立了机械手的运动学方程,并采用遗传算法运动学方程进行了求解。进一步通过UG软件建立了钻杆装卸机械手虚拟样机模型,并提出了同步驱动和依次驱动两种驱动方案,同时在两种方案下对钻杆装卸机械手的运动学进行了仿真分析,分析结果表明:运动学方程逆解和连杆参数设计正确;机械手同步驱动方式在运动特性方面优于依次驱动方式。研究成果为实现工程钻机人钻杆的自动装卸提供理论基础。     

六面顶压机狭小空间自动上料机械手设计

为了解决六面顶压机上料空间狭窄、上料环境复杂导致的上料困难的难题,设计一种平面操作机械手完成六面顶压机的上料作业。基于D-H参数法建立了机械手的运动学模型并求得了运动学方程的正解,验证了运动学模型的正确性;利用几何法求得了机械手运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础。使用Solidworks建立了机械手的虚拟样机模型并对其进行了运动仿真,仿真结果验证了机械手连杆参数设计的合理性。制作了物理样机并在六面顶压机上进行了实验,实验结果进一步证明了机械手的结构设计是合理的。     

五自由度关节式机械手运动学分析及仿真

本文针对一种五自由度关节式机器人,利用各关节处相邻两连杆相对关系得到各连杆对基座的位姿描述,基于此,在机械手末端位姿已知的情况下,对其进行逆运动学分析,推导了各关节变量(角度)的公式表达.最后,利用VB软件编程实现了该机械手正、逆运动学分析的参数化及位姿的主、俯视图可视化仿真,为后续的机械手设计与研究提供一定的理论基础.     

一类连杆机械手指屈伸动作的基本关系

对一种刚性连杆机械手指的运动学条件进行了分析。该机构由一个曲柄连杆机构和两个四连杆机构构成推导出了该手指实现屈伸动作时各执行机构几何参数之间应满足的数学关系式,为今后设计此类机械手指提供理论依据。     

虚拟环境下采摘机械手行为仿真

为优化荔枝采摘机械手设计,针对复杂环境下采摘机械手行为的复杂性和不确定性,采用VC++和EON SDK开发了采摘机械手行为仿真系统.分析给出了仿真系统体系结构,从采摘机械手建模和模型优化及层次结构装配、运动学模型建立、采摘环境构建、三维模型数据转换和人机交互等方面研究系统的实现过程.最后,在仿真平台上通过事件驱动与路由机制实现了虚拟环境下采摘机械手运动、采摘等行为仿真.     

2-PRR并联机构刚柔动力学仿真分析

用三维软件对2-PRR并联机构进行了设计及建模,在ANSYS中对连杆构件用柔性化处理替换了原来的刚性体,通过计算分析了其动力学模态特性。在ADAMS中对2-PRR并联机构进行了运动学和动力学仿真,验证了该机构的正、逆解,并得到了驱动滑块上的驱动力矩变化特性曲线。研究结论为并联机构在雕铣机床和平面抓取机器人中的设计和选用提供了理论依据。所研究的2-PRR并联机构已经在平面雕铣、机器人平面抓取、农业采摘等装备上得到应用。并联机构的动力学分析(正、逆两类问题)是并联机构在机器人、机床动力分析、整机动态设计、动力学尺度综合、控制器参数整定和伺服电机选配的理论基础。     

高压特种作业机械手运动学分析及仿真

高压输电线路长时间暴露在外,会产生输电线路故障,需及时发现并维修。为此,设计了高压输电线路维修机械手,并对其运动学进行了分析。设计的机械手自由度为6个,且6个关节均为旋转关节。首先确定机械手的连杆坐标,连杆的D-H参数,使用Matlab来绘制机械手三维模型。运用Robotics Toolbox中的FKINE和IKINE两个函数来求解机械手的运动学的正解问题和逆解问题。     

垃圾车机械手运动学特性分析

以垃圾车机械手提升工况作为主要研究对象,对其进行运动学特性研究。首先,采用理论分析法对机械手的运动轨迹进行分析,并计算提升齿轮中心速度变化规律;其次,通过虚拟样机方法对机械手进行运动学仿真,分析机械手在提升工况下的运动规律。分析结果表明,理论计算与仿真分析结果误差在可接受范围内,验证了结构设计合理性及仿真分析的有效性,为机械手部件设计选型提供了依据。     

禽蛋吸运分级机械手运动学分析

通过对禽蛋吸运分级机械手的结构组成、技术参数等的分析,采用D-H法建立了机械手的连杆坐标系,得到机械手的杆件几何参数和关节变量,进而推导出其运动学方程,为机械手的轨迹规划、运动控制提供数学模型基础,便于更好地对其进行开发利用,实现禽蛋检测的分级吸运。