目标物体抓取机械手的设计与仿真

对机械手的整体结构进行设计,包括对电机的选型和机械臂的强度校核。运用D-H方法建立机械手的运动学方程,并对正运动学进行求解,建立机械手末端相对于基座的位姿。运用Pro/E软件建立五自由度机械手的三维实体样机模型,然后导入ADAMS软件中建立机械手的虚拟样机并进行仿真,得出关节角速度、关节力矩和末端点的位移、速度特性曲线;通过ADAMS软件仿真验证了关节电机选型计算的合理性与运动方程的正确性,为机械手的设计优化、运动控制提供数据基础。     

柔性空间机械臂的动力学仿真及控制

介绍了柔性机械臂的基本理论及建模方法,利用有限元软件ANSYS创建机械臂的模态中性文件,并导入到多体系统动力学仿真软件ADAMS中,替换掉机械臂的相应刚性结构部分,进行运动学和动力学仿真,对比分析柔性体对机械臂末端执行器运动精度及动力学特性的影响,再进行ADAMS和MATLAB的联合仿真,在simulink中建立反馈控制方案,实现机械臂末端执行器运动轨迹的精确调控,为空间机械臂的优化设计提供参考和依据。     

指定初始关节速度的冗余度机械臂运动规划方案设计

设计了一种指定初始关节速度的冗余度机械臂运动规划方案.首先,根据机械臂关节角状态和末端执行器运动状态,在速度层上对机械臂建立伪逆算法求解模型;其次,为实现关节速度从指定初始速度连续趋近于执行任务所期望的速度解而在关节速度上加约束函数进行调整;再次,为减少机械臂执行任务期间末端执行器的位置误差而采用误差补偿方法以保证轨迹跟踪的精度;最后,将运动规划方案在MATLAB软件上对平面四连杆机械臂进行了仿真实验.仿真结果表明,该运动规划方案能消除机械臂在任务切换过程中的速度跳变,且末端执行器跟踪路径能达到较高的精度.     

指定初始关节速度的冗余度机械臂运动规划方案设计

设计了一种指定初始关节速度的冗余度机械臂运动规划方案.首先,根据机械臂关节角状态和末端执行器运动状态,在速度层上对机械臂建立伪逆算法求解模型;其次,为实现关节速度从指定初始速度连续趋近于执行任务所期望的速度解而在关节速度上加约束函数进行调整;再次,为减少机械臂执行任务期间末端执行器的位置误差而采用误差补偿方法以保证轨迹跟踪的精度;最后,将运动规划方案在MATLAB软件上对平面四连杆机械臂进行了仿真实验.仿真结果表明,该运动规划方案能消除机械臂在任务切换过程中的速度跳变,且末端执行器跟踪路径能达到较高的精度.     

用于微创外科的线驱动连续型手术机器人设计与仿真研究

针对传统手术器械定位精度低,且难以进入人体自然腔道或微创切口的问题,设计了一种用于微创外科的线驱动连续型手术机器人系统。首先,介绍了该系统的各个部分模型,包括UR串联机械臂、Stewart并联平台、连续型末端执行器以及触觉式力反馈手柄;然后,对系统中的UR机械臂和连续型末端执行器进行了运动学分析,将分析的结果导入Matlab进行了仿真,得到了不同角度的UR机械臂操作空间位姿以及不同驱动线变化量的连续型末端执行器操作空间位姿;最后,利用蒙特卡罗法对连续型末端执行器的工作空间进行了仿真分析。研究结果表明:UR机械臂可以扩展系统的工作空间,连续型末端执行器可以灵活地进入狭小非线性手术环境,整个系统能帮助医生进行手术操作,提高医疗精度。     

抓取机械手的运动仿真及腰部有限元分析

运用UG对抓取机械手建立实体模型,同时运用UG的运动分析模块对机械手的大臂部位、以及末端执行器进行了运动仿真.机械手在工作过程中有可能倾倒,腰部在受到过大的力矩的作用下发生弯曲,从而影响了机械手在竖直方向的运动.运用嵌入UG的Nastran对腰部结构进行有限元分析,得出最大应力,并与计算应力相比较,为机械手的平稳工作以...     

双臂机械手的空间姿态反馈轨迹规划

为了对双臂空间机械手的轨迹进行高精度追踪,提出将一种基于姿态反馈的轨迹规划方法引入设计过程。首先,从相关的角度推导出位姿误差的运动学模型,并分别向末端执行器和基座传达所期望的位姿命令。从控制力的角度出収,在此基础上生成利用位姿反馈出的轨迹规划。理论分析表明,当机械手处于奇异状态时,所提出的轨迹规划算法能够保证末端执行器和基座的位姿误差指数收敛为零。与现有算法相比,该算法在末端执行器上有更高的轨迹追踪精度。此外,该算法为该系统提供了良好的抗干扰性能。仿真结果验证了所提轨迹规划算法的有效性。     

危险弹药机器人机械手运动学仿真分析

运用D-H方法建立危险弹药机器人机械手运动学模型;采用蒙特卡罗方法求解机械手末端执行器的位置向量集合;在Matlab环境下,用点云图描绘出机械手工作空间。运用Robotics Toolbox对机械手进行运动学仿真,仿真出机械手末端执行器运动轨迹曲线、关节运动曲线和速度曲线,从而验证参数设计的合理性,也为进一步研究机器人的动力学、轨迹规划打基础。     

八自由度机械臂正运动学及工作空间分析

对一种八自由度机械臂的正运动学和工作空间问题进行了研究。首先,根据机械臂的结构特点,利用D-H法建立了该机械臂的连杆坐标系,得到其运动学正解;其次,利用MATLAB Robotics Toolbox建立机械臂的仿真模型,验证了机械臂运动学正解的正确性;最后,根据末端执行器的位置向量,采用蒙特卡洛法对机械臂的工作空间进行了分析,得到机械臂末端执行器的工作空间范围,仿真结果与机械臂的设计参数相符。     

六自由度采摘机械臂采摘姿态规划研究

为了解决采摘机器人末端执行器无法根据果实位置自动调整采摘姿态的问题,提出了一种第五关节分离的姿态规划方法。根据机械臂的结构形式,在机械臂的第五关节进行分离后形成机械臂本体和末端执行器部分,在自定义的采摘平面内将末端执行器移动到果实处形成果实采摘圆,根据末端执行器部分第五关节边界曲线与果实采摘圆交点个数对末端执行器的采摘方式进行了分类,结合各种采摘方式的特点求解了末端执行器合适的采摘姿态。以MATLAB GUI为仿真平台,对采摘姿态进行了仿真,并在实验室内进行了采摘实验,结果表明:该方法能够为机械臂规划出合适可行的采摘姿态,为机械臂采摘提供了理论基础。     

关节速度约束下六轴机械臂空间运动轨迹规划方法

六轴机械臂在空间运动时,极易因速度和加速度突变导致运动轨迹出现随机波动,无法做连续性的运动。基于此,提出一种关节速度约束下机械臂空间运动轨迹规划方法。从运动学正解和逆解2个方面对机械臂建模,利用上关节D-H法分析同一位姿下,基座与末端执行器间的总变换过程。将不同的关节转角组合,辅助后续最优轨迹规划。利用三次和五次多项式插值构建末端执行器的插值函数,以执行器在不同坐标下关节角度为参考变量,求得角度、角速度和角加速度的值,完成运动轨迹规划。仿真实验表明,所提方法的运动轨迹可保证机器人平稳运行,连续性得到提高,从起始点至终止点整个过程中都没有出现明显震动情况。     

基于SimMechanics的六轴机械臂仿真分析

基于库卡6R机械臂的结构特点,利用Sim Mechanics工具箱对机械臂建立正逆运动学仿真模型,末端添加执行器,使模型与实体的结构保持一致。仿真结果表明利用仿真模型能快速、准确地得到机械臂各关节的角度函数,并可在Figure窗口可以实时观察末端执行器的轨迹,其轨迹变化趋势与实际数学函数相符,验证了模块化建模的合理性和实用性,为6R机械臂后续研究提供了理论依据和仿真模型。     

一种钛合金钣金热压成形取件及上料系统设计方案

随着科技的不断进步,钛合金凭借其较高的比强度在制造业中得到了广泛的应用,并且需求量日益增大,呈现出供不应求的态势。但传统的钣金制造技术不能满足现代钛合金制造要求,故设计了一种基于机械手及特制末端执行器的取件及上料系统,并应用CATIA软件按真实尺寸进行建模,最后应用DELMIA软件进行运动学仿真,对系统运动过程进行初步碰撞检测。     

冗余度机械臂零初始关节速度的运动规划方案研究

对一种基于伪逆的冗余度机械臂的运动规划方案进行研究。首先,根据机械臂结构和末端运动规划问题,建立速度层的运动学伪逆算法求解模型。其次,通过在关节速度上加约束,可实现关节速度从零开始平滑变化,并能快速趋近其最小范数解。再次,利用了位置误差补偿方法改善了运动学方程,有效消除或减小机械臂执行任务期间末端执行器的位置误差,保证轨迹跟踪的精度。最后,利用MATLAB软件对平面四连杆机械臂跟踪圆形和螺旋线曲线轨迹进行了仿真实验。仿真结果表明,该运动规划方案具有指数收敛性质,运动误差能达到较高的精度等级。     

面向板材切割的冗余度机械臂运动规划

针对板材切割过程中冗余度机械臂的工作空间难以满足其作业需求的问题,提出一种可扩大机械臂工作空间的板材切割方案.将机械臂基座放置在导轨上,以扩大机械臂的工作空间,通过设计机械臂的末端笛卡尔速度,实现机械臂与移动基座的协调运动.利用伪逆法获得关节速度的解析解,以控制机械臂来完成板材切割任务.计算机仿真结果验证了板材切割方案的有效性和可行性.     

基于末端杆件螺旋运动的凿岩机械臂孔序规划

根据隧道炮孔设计,进行孔序规划,是对凿岩机械臂进行自动控制所需要解决的一个问题。针对这一问题,以机械臂末端杆件的螺旋运动来定义其运动轨迹,用螺旋运动轨迹的曲线长度来定义机械臂将末端执行器从一个孔位运送到另一个孔位所付出的代价,以此代价为基础建立目标函数,用蚁群算法进行问题求解,得到机械臂运动的孔序规划。利用对偶四元数法推导了机械臂末端杆件螺旋运动参数的计算公式。仿真验证了轨迹求解算法,得到的轨迹平滑、连续;针对某隧道断面64组炮孔设计,利用蚁群算法进行左右两个机械臂的孔序规划仿真,得到了合理的规划结果。     

一种机器人球腕的静态误差分析方法

许多机器人的共同特点是在操作臂末端安装了球腕。如果球腕的结构参数误差与各关节的运动变量误差比较大，则应用现有的方法求取末端执行器的位姿误差会产生较大的偏差。以机器人末端的球腕为研究对象，提出了一种用相对位姿误差表示球腕的静态误差分析方法。应用这种方法可以得出球腕末端执行器位姿误差的精确解，并对球腕的质量进行评价。     

卫生陶瓷擦坯机械手机构设计与研究

结合现有机器人打磨技术及生产实际,设计出区别于传统利用"旋转"式打磨方式,模仿人工"往复直线"式打磨动作的机械手机构,该机械手安装在多自由度关节机器臂的末端;对机械手的机构进行了理论分析及实验论证;运用MATLAB软件对机械手指的数学模型进行了数据处理;利用Solidwords软件建立了机械手的三维模型,并应用motion插件对机械手的三维模型进行了运动仿真,获得了擦坯机械手的运动、速度、加速度-时间曲线图,通过对仿真数据的分析,验证了设计的可行性。     

苹果采摘机器人的结构设计与分析

为适应复杂的果园采摘环境,本文设计了一款苹果采摘机器人,结构由麦克纳姆轮承重行走机构、Stewart六自由度并联平台、采摘机械臂、视觉传感器、末端执行器等组成。首先,对六自由度运动平台进行隐式动力学分析与仿真,验证了模型的正确性;其次,对主要部件六自由度平台和末端执行器进行结构及强度校核。结果分析表明,模型稳定,机械结构设计合理。     

空间三指-三瓣式大容差末端执行器容差分析

容差能力是空间大型机械臂末端执行器的首要性能要求,大容差能力可以使末端执行器能弥补大型机械臂末端定位误差大的缺点。提出了一种具有大容差性能的末端执行器设计方案,并提出了基于坐标变换和关键点投影的方法,分析了影响末端执行器容差性能的关键因素,从而确定了接口的外径和楔形角以及末端执行器的包络空间尺寸是影响末端执行器容差性能的主要因素,根据分析结果对末端执行器和接口进行详细设计。通过ADAMS对详细设计的末端执行器进行了容差性能仿真分析,结果表明所提出的末端执行器方案满足容差性能要求,并验证了容差分析方法的正确性。