六自由度机械臂的运动学分析和轨迹规划研究

针对现有六自由度机械臂在完成对目标物体抓取的过程中运动轨迹偏差较大和不平稳的问题,以六自由度机械臂为研究对象,并在SolidWorks平台下建立三维模型。运用D-H法建立运动学模型,完成正运动学分析,并利用数值法确定机械臂在空间中的活动范围。采用五次多项式插值算法对六自由度机械臂的运动轨迹进行规划,并在MATLAB软件环境下仿真得到机械臂末端点从起始点到目标点在空间中沿三坐标轴的位移变化曲线和运动轨迹。研究结果表明,六自由度机械臂机械结构参数设计合理,在两点之间采用五次多项式插值算法对机械臂运动轨迹进行规划,所得运动轨迹曲线连续平滑,没有跳变点,具有一定的应用价值。     

六自由度矿用机械臂的运动学分析

针对所设计的的六自由度矿用机械臂运用D-H方法建立运动学模型,在MATLAB中进行运动学分析;通过蒙特卡洛方法对其进行工作空间分析,得到机械臂工作空间云图;采用三次插值的方法对机械臂进行轨迹规划。结果表明,机械臂参数设计合理,工作空间直观准确,为机械臂进一步优化提供了参考依据。     

六自由度液压换刀机械臂的设计与分析

为提高盾构机换刀的效率、降低换刀成本和危险系数,设计一种盾构机用六自由度液压换刀机械臂。阐述了该机械臂的整体设计方案并对其进行运动学建模,通过仿真验证了运动学模型的准确性,并获得机械臂的作业范围和机械臂各关节运动曲线。结果表明,所设计机械臂的活动范围较大,且各关节运动平稳性较好,结构设计合理,为机械臂的智能化控制研究提供理论支持。     

六自由度机械臂位置误差分析与结构优化

为了研究六自由度液压机械臂在重载工况下连杆结构的微小弹性变形对末端位置精度的影响,利用ADAMS软件对六自由度液压机械臂进行了刚性体及柔性体的动力学仿真分析,获取各连杆在最差工作条件下的载荷分布,利用ANSYS软件对各连杆进行了结构分析,根据分析结果得出了连杆结构的弹性变形对六自由度机械臂末端位置误差的影响程度,并对各连杆机械结构进行了优化。     

桁架式煤矸分选机械臂轨迹规划实验研究

针对大质量煤矸石快速分拣中受惯性力冲击导致机械臂末端执行器产生振动、影响抓取的稳定性甚至出现掉落的现象,提出了一种缓冲式动态跟踪轨迹的方法。首先,结合视觉识别系统与输送带速度,对煤矸石的实时坐标位置进行预测,以路程、时间为约束条件,通过S形速度曲线规划桁架式机械臂的点到点运动轨迹;然后,仿真验证轨迹和机械臂的跟踪效果;最后,通过桁架式机械臂的抓取实验,以振动传感器数据评价该轨迹的有效性。实验结果表明,与传统同步式抓取轨迹相比,缓冲式动态跟踪轨迹在振动位移方差和速度方差上有明显降低,验证了该缓冲轨迹在降低振动冲击方面的有效性。     

煤矿轻型协作机械臂路径轨迹规划方法研究

利用五次多项式函数构建机械臂路径轨迹控制点基础位移值,优化轨迹规划控制点的位移浮动值,将机械臂振动最小作为约束条件,结合动力学方程获得机械臂振动量,在此基础上使用自适应调节参数后的改进遗传算法优化,获取具有抑制振动效果的机械臂最佳路径轨迹规划结果。经过模拟实验发现,该方法规划后的机械臂路径轨迹在位移、速度以及加速度方面均具有良好效果,能够有效抑制机械臂振动,实现煤矿环境下,机械臂安全稳定工作。     

煤仓清仓机械臂系统的设计与实现

介绍了六自由度机械臂设计的三维模型,并借助于Matlab验证了理论设计的正确性,随后设计了以Atmega1280为控制器的机械臂控制系统硬件,并通过Labview软件实现了上位机监控系统的设计,完成了对机械臂的实时监控。最后给出的测试结果表明所设计的清仓机械臂运动协调灵活,工作平稳,有着更高的清仓效率。     

一种新型2自由度并联机械臂的轨迹控制

介绍了一种基于双极坐标并联机械臂的运动轨迹示教再现的设计方法。以文字书写为例,可以把文字的每个笔画用直线段来拟合,然后把这些直线段的起点和终点作为示教点。利用西门子S7-200PLC的计数器记录编码器在示教点的数据,完成文字书写的示教;再现时,调取PLC记录的示教点的数据,通过PLC控制两极坐标轴电机的输入脉冲,使用在极坐标下的直线轨迹插补程序完成文字书写的再现。该双极坐标并联机械臂结构简单、工作空间敞开性好、控制方便、造价低。     

混联二自由度机械臂的运动学研究

提出了一种混联机械臂,该机械臂是串并联混合机构,具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。对该机械臂进行了自由度分析,得到该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

六自由度工业机械手的开发与研究

多自由度工业机械手是六轴机械手,用可编程PLC程序来控制整个机械手的运行,动力可用伺服电机精确控制传动、涡轮来实现动力的转向等,达到整台机械手按一定的设定程序实现动作要求,并且有序,有一定的运动范围轨迹,各轴之间有一定运行时间和速度的过程。     

四自由度冲裁机床自动控制系统设计研究

针对传统的PLC控制自动冲裁机在实际应用中出现的不足,提出了以伺服运动控制卡为核心的运动控制系统,分别从硬件结构设计和软件程序开发2个角度详细研究了基于伺服运动控制卡的自动冲裁机控制系统,并对系统自动化控制中的关键技术进行了深入探讨。运动控制卡替代传统的PLC实现自动冲裁机的运动控制,具有控制精度高、控制稳定可靠等优势。     

矿用六自由度救援机械人设计

针对机器人直行、转弯、机器臂升降、机器臂旋转、机器臂摆动、机器手抓紧与松开6个自由度,设计相应的机械传动系统,研制了一款矿用六自由度小型救援机器人。主要从机器人整体方案选择、动力源选用、底座结构设计、机械臂升降功能实现以及机器手伸抓与缩放等5个方面进行论述,最终完成整机的机械传动系统设计。设计了机器人的三维外观渲染图与样机,经测试样机各项性能参数均符合各项设计要求。     

ROS/Gazebo环境下的机械臂运动规划研究

针对机械臂在复杂作业环境中的人机安全问题,对机械臂的运动规划方法进行仿真研究。为降低研究工作复杂性,在ROS中建立自主研发机械臂的仿真模型,并完成虚拟样机的虚拟控制系统的搭建。利用开源物理仿真引擎Gazebo模拟机械臂在真实工作环境下静力学、动力学约束,通过ROS、Gazebo联合仿真的方式,对改进的快速扩展随机树算法的在高维规划空间中规划性能进行仿真分析。     

三自由度双并联液压支架的分析与研究

为深入研究三自由度双并联液压支架的机构原理和工况稳定性,基于并联拓扑结构理论,论证该液压支架具有x、y、z方向的让压卸载能力;其次,建立大倾角工况力学模型,论证液压支架在大倾角工况下的稳定性;最后,运用Ansys Workbench软件对该液压支架在不同工况条件下进行静力仿真实验。结果表明:三自由度双并联液压支架具有良好的大倾角稳定性和适应性,及较强的抗扭性,各部件满足工作安全性要求。     

简单机械手的设计与研究

随着近些年国内工业生产的不断发展与进步,机械自动化程度越来越高,依靠机械器具代替人手工作逐渐频繁,工业生产过程中涉及的许多方面人力操作已无法满足要求。在参阅了国内外相关研究的基础上,设计并提出了一种相对简单可行的机械手装置。将设计的简单机械手装置做详细论述,包括机械手的设计,模型建造以及预测了其发展趋势。     

基于Matlab和Pro/E的机械手运动轨迹仿真研究

采用D-H法建立机械手的连杆坐标系,在关节空间进行轨迹规划,利用Matlab编程求得机械手各个关节每段轨迹的插值多项式,利用Pro/E建立机械手的三维模型,以Matlab求得的插值多项式作为运动仿真时各关节的运动规则,最后得到仿真结果。     

新型两自由度直线振动筛的设计

为了克服筛面堵孔,提高筛体的可靠性并减小能量消耗,用较小的筛体振幅获得较大的筛杆振幅,采用了基于计算机辅助设计的参数化设计软件Pro/E,设计了筛条和筛框之间充填硅胶海绵弹性体的新结构两自由度直线振动筛,并简要介绍了其工作原理、动力学分析、模型建立、结构设计、参数的选择计算以及干涉检验等。样机试验表明,采用新结构后,筛杆振幅比筛体振幅增加了30～40,有效降低了堵孔率,并且改变弹性体的材料和规格可以改变筛杆相对于筛体的运动参数,以便于根据实际应用进行调整。