木材抓具抓取力及其抓爪应力的测试分析

为了探索木材抓具抓取力及抓爪应力,我们借助电测技术,采用横椭圆爪形抓爪,抓取速度v=0.16m/s,在抓实楞(工况Ⅰ)和抓格楞(工况Ⅱ)的两种工况下,测试了木材抓具的抓取力和抓爪上应力,并将两种工况下相应的数据进行了比较分析,给出了木材抓具抓取力和抓爪上应力的测试结果和变化规律,同时也给出了两种工况下木材抓具的偏载系数。其抓具的开闭方式采用斜立式油缸。为了测试抓取力及抓爪应力,两侧油缸与抓爪连接处各设置了拉压力传感器。在抓爪外缘从抓爪铰轴至抓爪尖依次五个点粘贴应变片。每种工况下分别进行五组径级原木(4、8、12、16和20cm,材长     

微创外科机器人夹持手操作力感知机构研究

针对微创手术机器人,研究设计了载有力感知功能的从手夹持手,介绍了夹持手末端柔顺机构力觉传感器的设计、驱动装置及驱动方式的选择,并基于ANSYS软件分析了微创手术机器人夹持手在夹持过程中传感器形变与受力的关系。仿真及分析结果表明传感器的形变与受力基本趋于线性关系,为进一步研究手术机器人夹持手的力感知与力反馈的控制奠定了基础。     

机器人多指操作的抓取力分析和实时优化

在非线性摩擦锥约束转换为对称矩阵正定线性约束的基础上,首先将抓取力摩擦锥约束进一步转换为线性矩阵不等式约束,使抓取力封闭判别问题转化为带线性矩阵不等式约束的可行解问题,完成抓取的力封闭条件判别,然后根据摩擦锥的正定线性约束矩阵和抓取力平衡约束矩阵的分块特性和稀疏特性,实现多指滚动操作实时抓取力优化计算.最后在多指手实验平台上实现并验证了算法.     

动态环境下重载锻造操作机夹持力建模及影响规律分析

以重载操作机夹持装置为研究对象,建立动态环境下包含销轴摩擦力矩、偏心距、角位移、角速度和锻件半径影响的夹持力模型,并用动力学仿真软件ADAMS进行动态仿真,通过锻造操作机测得的实验数据验证了所建模型的合理性,最后对夹持装置承载能力的影响因素进行了分析。结果表明:夹持装置提供的动态夹持力受其角位移影响小,与角速度和锻件半径成反相关,当钳口处于垂直位置且偏心角小于90°时,与偏心距和偏心角成正相关。这一模型为探讨大尺度时变重载工况下夹持装置承载能力和建立其评价指标提供了参考。     

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。     

自锁式欠驱动夹持器结构设计及优化

为了避免自动化生产线上机器人因多品种、多尺寸圆盘类工件夹持时的频繁换夹,提高机器人夹持稳定性和安全性,设计了一种自锁式欠驱动夹持器并进行了结构优化。基于欠驱动原理完成夹持器的结构设计,并通过夹持构型与夹持过程分析,确保了结构自锁和包络夹持的可行性;根据虚功原理及连杆机构的矢量封闭方程,构建了夹持器自适应抓取状态下的静力学建模;根据夹持器各指节夹持力平衡,建立了结构参数优化模型,并引入遗传算法实现了参数优化。数值测试结果表明,相比经验法和Fmincon算法,遗传算法优化的目标值误差分别减少70%、62.5%,且夹持器的夹持力最大偏差分别减少78.3%,61.4%,验证了文中欠驱动夹持器遗传优化设计的优越性,满足了夹持器通过各指节力平衡实现稳定夹持的要求。     

灵巧机械手多指协调控制技术

根据抓取力封闭约束和力平衡约束条件,将多指精细抓取的力优化问题转换为非线性规划问题。对于非线性规划问题的求解,传统算法的实现一般需要编写相对复杂的程序,因此提出一种以序列二次规划算法为核心的fmincon函数对非线性规划问题进行快速求解的方法,并将该方法用Matlab软件予以实现;针对多指抓取的任务要求,提出一种试探性抓取并采用关节阻抗控制算法控制手指各指节与物体接触力的多指强力抓取方法,该方法简单且具有一定自主性。采用ADAMS仿真软件中生成的灵巧机械手控制模块在Simulink仿真环境中建立多指协调控制仿真系统,并以此对上述提出的方法进行算例验证。分析结果表明在精细抓取和强力抓取的不同任务要求下,灵巧机械手完成了对目标物体的稳定抓取,证明了所提方法的准确性。     

机器人多指抓取力封闭分析的非线性规划算法

提出了一个同时适于机器人多指抓取力封闭定性与定量分析的非线性规划算法。从抓取的力平衡方程出发,研究了外力旋量空间与任一接触处操作力空间之间的关系。在接触力空间定义了约束力集、严格约束力集及法向力集,分析了三者之间的关系。基于摩擦约束的凸性,给出了力封闭和部分力封闭的充要条件,推导了相应的判别算法。提出了衡量抓取接触稳定性的定量指标。最后做了实例说明。     

综合重力的部分形封闭抓取稳定研究

稳定抓取物体是机器人研究中的重要研究方向。在部分形封闭理论分析的基础上,将重力作为接触力,给出了力封闭与刚体平衡方程间的关系,得到了相对较弱的稳定抓取条件。     

三指手抓取力封闭性的简单判别算法

根据力封闭抓取的定义建立了利用严格内力的存在条件进行三指灵巧手力封闭抓取判别的研究方法,构建了三指灵巧手力封闭抓取的等价判别算法。在手指指端与物体构成有摩擦的固定点接触模型的前提下,三指灵巧手力封闭抓取条件等价于抓取矩阵满秩并存在严格内力。首先,基于对物体表面接触位置的几何特性分析,建立了摩擦扇存在条件,每个指端接触点的内法矢与接触平面所成夹角小于接触点摩擦圆锥角;其次,通过研究接触点摩擦扇边界线及其交点的相互位置关系,推导了内力汇交多边形的存在条件,任意两个摩擦扇的边界线交点中,至少有一个位于第3个摩擦扇的严格内部,或者至少有3个边界线交点位于第3个摩擦扇边界线上;最后,在考虑内力平衡关系的基础上,建立了基于矢量计算的三指灵巧手力封闭抓取的快速判别算法。