工业机械臂动力学模型简化分析与仿真

针对工业机械臂进行动力学分析的常用方法是利用Lagrange方程进行动力学建模后再实行仿真计算。利用Pieper准则,将五自由度工业机械臂动力学方程展开式简化,即将腕部与手抓部的关节视为外部干扰,只针对前三关节进行动力学分析;提出一种针对简化后的模型利用开源引擎ODE完成机械臂动力学计算;在建立的机械臂三维仿真平台上利用ODE进行仿真的方法。仿真结果表明:该仿真方法不仅可实现机械臂的实时控制,还能得到机械臂动力学参数曲线图。为解决机械臂动力学仿真中效率低和实时性差的问题提供了理论依据。     

机械臂自适应神经网络控制虚拟实现

针对机械臂自适应神经网络控制效果不能直观显示的问题,在深入研究各种虚拟仿真,可视化仿真方法的基础上提出了一种基于ADAMS和MATLAB的虚拟样机联合仿真方法.采用该方法对三自由度机械臂进行动态仿真,首先在ADAMS中建立机械臂模型,然后在MATLAB中实现自适应神经网络控制器和机械臂终端轨迹的设计,最后进行联合仿真.仿真结果非常直观地显示了机械臂的动态控制过程和控制器各参数的实时变化情况,验证了该方法的有效性,为机械臂的复杂控制算法的仿真研究提供了新的有效方法.     

重箱转载机械臂的运动学建模与仿真

以QY-7t型重箱转载机械臂为研究对象,绘制了其三维结构图,阐释了各关节的运动特点,基于标准的D-H参数建模法确定了各关节坐标系及参数表,建立了机械臂的正运动学数学模型及仿真模型,并对模型进行了数值验证。在此基础上,应用MATLAB/Robotics工具箱进行了运动学仿真,结果表明:该机械臂结构参数设计的合理性,各关节在运动过程中并无冲击、骤变等现象。     

基于ADAMS和ANSYS的机械臂刚柔耦合运动学分析

针对机械臂的设计要求,设计了一种由两个铰链四杆机构组成的双自由度机械臂,利用ADAMS建立机械臂的刚性体模型,仿真得到不同时刻的运动参数曲线;利用ANSYS建立指定部件的柔性体模型,得到不同阶数的模态频率和模态振型值;利用ADAMS和ANSYS进行联合仿真后,得到机械臂的刚柔耦合模型,仿真结果表明:柔性体模型在z方向发生了微小位移变化,x、y方向位移波动范围增加了10 mm。利用Altium Designer软件绘制控制电路图并进行了实物制作,实验结果表明该机械臂具有广泛的适用性。     

混凝土液压拆除机械臂运动学分析与研究

混凝土液压拆除机械臂运动学分析是混凝土液压拆除机器人运动及控制器设计的重要组成部分。将混凝土液压拆除机械臂作为研究对象,通过D-H法则建立机械臂连接杆坐标系,并完成机械臂的运动学分析。运用ADAMS对模型进行运动学仿真分析,获得了机械臂的运动包络图,测量了机械臂喷枪末端的位移、速度及加速度曲线,验证了理论分析的正确性。结合理论分析与仿真,分析实际使用中机械臂喷枪末端的姿态和运动情况,为末端机械臂的轨迹规划和控制提供了理论依据。     

空间机械臂在轨刚度计算与验证北大核心

空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法;通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型,验证柔度矩阵理论;对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明:柔度矩阵计算偏差为3.4%,理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%,验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性;理论分析基频与实验基频偏差为7.2%,偏差主要来源于有限元仿真,满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合,能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法,该方法得到较大简化,具有一定的工程应用价值。     

自动充电机械臂运动学分析与样机试验

为了解决电动汽车自动充电过程中机械臂运动的稳定性以及定位精度的问题,利用ADAMS仿真软件对所设计的机械臂进行运动学仿真;根据D-H方法建立了机械臂运动学模型,通过蒙特卡洛方法分析了该机械臂的工作空间,利用MATLAB对机械臂工作空间进行求解,得到自动充电机械臂末端工作空间点云图。根据所设计的机械臂进行样机研制,并进行机械臂样机试验。结果表明,自动充电机械臂结构可行,运动合理,能够满足自动充电工作时的功能需求。该文的研究为机械臂的优化设计与运动控制提供了参考。     

抽水蓄能电站钢岔管水压试验结构应力测试分析与评价

为检验钢岔管设计的合理性和施工的可靠性,采用应变电测法对钢岔管水压试验过程进行结构应力测试,掌握钢岔管关键应力控制点的应力分布情况;采用有限元法对钢岔管水压试验工况进行结构应力分析,确定该工况下关键应力控制点的抗力限值及应力分布情况。测试数据表明：测试应力值与试验压力呈良好的线性正相关关系,钢岔管管壁最大应力值与试验压力值的相关系数R为0.999 988,钢岔管月牙肋最大应力值与试验压力值的相关系数R为0.999 896,良好的线性关系表明应变计的防护安全可靠,测试系统稳定。基于形状改变比能理论,对测试应力值进行等效处理,转换为Von Mises等效应力值。对比分析测试数据和计算成果：钢岔管水压试验结构最大应力值均小于结构的抗力限值,结构强度满足设计要求。管壁最大应力值位于靠近肋板端部的主管折角处(公切球半径最大部位),月牙肋最大应力值位于月牙肋内侧中部位置,与计算结果吻合,符合钢岔管的结构特性。Von Mises等效应力值与设计计算值最小相差-9.4%,吻合度较高。     

预压叠层柔性机械臂振动抑制试验研究

为抑制柔性机械臂的低频振动，研究预压叠层柔性机械臂的抑振效果和动态特性，文章介绍了预压叠层组合机械臂不同的叠层夹紧力和叠层厚度的抑振对比试验，对振动的响应采用了动力学数值仿真并用实验对仿真结果进行了验证。试验及分析结果表明：有限元分析方法能比较、准确地反映组合柔性臂的动力学性质；叠层机械臂的层间滞迟阻尼能有效的抑制机械臂的低频振动；增大层间夹紧力可提高柔性机械臂对振动能量的耗散，但过大的夹紧力对小振幅振动的抑制作用减弱；减少组合层之间的刚度差可以提高柔性臂的抑振能力。     

基于SimMechanics的六自由度机械臂仿真研究

运动学和动力学分析对机械臂的研究具有很重要的作用。以往对机械臂的研究方法均需要建立复杂的数学模型和程序,而Sim Mechanics具有简单、快捷获取动态系统的模型的功能,并且系统建模方便直观,仿真功能强大,可以在模型中通过改变结构,优化系统参数,在仿真环境中分析结果。利用Sim Mechanics的上述优点,以工业六自由度机械臂ER10为研究对象,将SolidWorks建立好的机械臂ER10模型导入到MATLAB/SimMechanics仿真平台中,生成对应的仿真模型,并且在运动仿真平台中,通过在机械臂模型添加末端位姿信号和各个关节信号(角度函数,力矩值),全面地对机械臂进行运动学和动力学分析。     

基于OpenGL航空工业机器人手臂运动学仿真

以两种航空工业机器人(SCARA/PUMA)为研究对象,将其三维模型转换为STL文件。通过分析该三维模型的STL文件,研究数据存放的规律。在VS 2003的MFC中加载OpenGL的图形编程库,读取并显示STL文件中的机器人模型。根据机器人建模知识,进行运动学仿真,实现驱动模型实时显示功能。该方法对机器人手臂运动学分析有一定的通用性,为航空产品加工、制造及维护提供参考。     

柔性机械臂关节刚度的一种间接测量方法

给出一种分析柔性机械臂关节刚度的间接测量方法。该方法在机械臂末端执行件上的不同位置加载,测量载荷与载荷方向上的位移数据,然后使用有限元方法计算不含关节时结构对应点的载荷、位移关系,从测量结果中排除不含关节时的位移。利用这些仅包含关节信息的载荷和位移数据通过求解一个线性方程组,可以得到各个关节的刚度数据。最后通过一个实际的例子,说明了该方法的有效性。     

液压铆接机弓臂结构有限元分析

介绍了液压铆接机铆钳的主要结构,分析铆钳装置的弓臂在最大载荷作用时的受力情况,用平面有限元法对弓臂进行有限元网格划分,并进行有限元模型应力分析,分析结果为合理地进行弓臂结构设计提供了参考.     

六自由度机械臂位姿误差及可靠性研究

随着工业机械臂的发展应用,工业机械臂的末端定位精度和末端位姿可靠性越来越被重视。以六自由度机械臂为研究对象,分析机械臂连杆参数误差对机械臂末端位姿偏差量和末端位姿可靠性的影响,采用矩阵法求出机械臂末端位置偏差量模型,采用误差建模摄动法求出末端姿态偏差量模型。文中的创新点在于利用Monte-Carlo法求出连杆各参数误差对机械臂末端位姿造成的偏差量和末端位姿对各个参数误差的可靠性灵敏度。     

基于ANSYS的拆楼机结构设计及优化

建立拆楼机械臂的模型,确定机械臂的危险工况,并针对此工况进行静力学分析。根据分析结果,以轻量化为目标对机械臂进行拓扑优化;基于拓扑优化结果,结合实际制造工艺,对机械臂结构进行优化。优化结果表明:机械臂的质量减少了31.9%;与此同时,机械臂的强度刚度均满足要求,为拆楼机的研发提供了参考。     

基于Kinect V2.0的6自由度机械臂控制系统的实现

机器人控制技术的不断发展,人与机器人之间的交互方式正朝着方便、快捷的方向发展。为了实现机器人控制的便捷性,采用自然用户界面(NUI)交互方式,设计了一种基于Kinect V2.0体感传感器的6自由度机械手臂控制系统;该控制系统以VS2015+Kinect SDK2.0为编程环境,编制控制程序;以Kinect V2.0骨骼数据控制6自由度机械手臂;使用人体肩、肘的旋转角度和抓手动作,分别来控制机械手臂的6个关节;通过串口通信方式,以Arduino为下位机硬件核心,验证了该方法的有效性。实验表明,此基于NUI交互方式的控制系统能有效且快捷地控制机械臂进行物体的抓取。     

五自由度小型示教机械臂设计

设计了一种五自由度的机械臂,为了解决运动学分析结果不易验证以及在实际本体上实验成本较高的问题,制作了一套简易五自由度小型示教机械臂模型。通过D-H法对机械臂运动学进行分析,然后在MATLAB上执行运动学仿真,运用蒙特卡罗法对示教机械臂的工作空间进行求解,仿真结果验证了预期设计目标。此外,对机械臂轨迹规划、运动仿真进行实验验证,实际结果与运动学分析的结果保持一致。     

工业机器人末端智能浇注臂结构研究

传统连续浇注机的浇注臂采用垂直向下舀取铝液的方式,无法有效探测铝液高度,导致舀取铝液的量不均匀,甚至无法舀取铝液,或舀取到铝液表面氧化层,这将导致铝铸品的品质严重下降,工作效率低。在理论计算的基础上,设计了基于工业机器人末端操作浇注臂结构。结果表明,工业机器人臂带动浇包浇注,可以实现多角度、大范围任意动作的设置,灵活度高,适应性强。链条的闭合用花篮螺丝连接,拉紧方便可靠,能满足回转精度要求。     

基于作业轨迹约束的机械臂多闭环标定方法

为了解决机械臂标定方法成本高、效率低的问题,对低成本的机械臂实时标定方法进行研究。选择低成本的双目相机为测量设备,基于微分变换理论阐述连杆参数误差辨识模型的建立方法;以作业轨迹和靶标可视性作为约束条件,采用逆运动学算法生成测量构型库;在此基础上通过DETMAX优化算法挑选出合适的构型用于建立辨识模型,并提出一种矩阵平衡方法改善模型性态水平;与此同时,还采用K-means聚类算法将所选构型进行划分,以此作为多组中间姿态输入至控制系统生成若干条平滑的作业-标定轨迹;最后,仿真验证了新方法在不同强度测量噪声下的连杆参数误差辨识精度。结果表明：矩阵平衡法将辨识模型观测指数由10.6提升至6.2×104,同时将其条件数由1.2×103降低至37.8,显著改善了模型性态水平;良态辨识模型使得绝大部分连杆参数误差辨识结果不易受测量噪声影响;距离测量噪声标准差由0.1/3 mm提高至1/3 mm时,DH误差平均辨识偏差仅由1.1%增大至1.4%。因此新方法能够满足机械臂低成本、实时、高精度的标定要求。