上甑机器人运动分析和轨迹规划

为避免上甑机器人在运行过程中产生振动和加速度的急剧变化，通过对六轴机器人结构的分析，使用DH参数法建立机器人的运动学模型，并求解正逆运动学表达式。结果表明，上甑机器人的工作空间范围x,y轴为-3 000～3 000 mm,Z轴为-1 000～4 000 mm，能够满足上甑铺料的需求。在进行局部补料时，采用五次多项式和七次多项式插值进行轨迹规划。经分析对比，五次多项式的冲击曲线仅有1个波谷，七次多项式则有3个波峰和波谷，故选择五次多项式轨迹规划。研究对实现自动化探汽上甑有参考意义。     

一种可穿戴下肢外骨骼机器人的结构设计与仿真

针对外骨骼机器人灵活性不高、运动范围不足的问题,根据人体下肢的运动特点及骨骼结构,采用仿生学原理设计了一款具备高度灵活性且能助力人体下肢运动的下肢外骨骼机器人,并详细说明了其主要关节的机构设计原理。利用D-H参数法对下肢外骨骼机器人进行了运动学建模,并做出了正运动学求解,为机构设计提供了理论上的依据。运用SolidWorks软件对下肢外骨骼机器人进行了三维建模仿真,并将该模型导入ADAMS软件进行了运动学仿真分析。结果表明,机构模型设计合理,对实物模型的建立与控制模块的研究具有指导作用。     

Delta分拣机器人工作空间及灵巧度分析

针对三自由度的Delta分拣机器人通过简化其机构采用矢量法建立了单支链运动约束方程,进而推导出正向运动学和逆向运动学的数学模型。结合具体算例基于运动学正向模型给出了其可达工作空间的工作范围。采用微分法构建了关节速度和操作速度间的雅克比矩阵,基于该矩阵的代数特征确定了以条件数为灵巧度性能指标。通过选取工作空间内的设计工作区域,采用MATLAB软件求解,给出了机器人位于设计工作区域上、中、下三个截面内的条件数分布情况。结果表明算例机器人在指定设计工作区域内无奇异位形出现且具有优良的运动学性能,为现场应用中合理地确定设计工作区域提供了理论参考。     

上甑机器人在白酒固态蒸馏中的应用现状与探讨

机器人上甑是白酒生产自动化发展中难度较大的环节,抖动式机器人和旋转式机器人是当前两类主流上甑机器人,本文介绍了两类上甑机器人的结构组成及其工作原理,并针对"探气上甑,均撒匀铺"的工艺要求探讨了两类机器人在"铺料"工艺上的优缺点,以及"探气"工艺上的不足。最后,根据探讨的不足之处,对上甑机器人未来的研究方向提出了个人见解,并对其在未来白酒生产中的重要意义进行了展望。     

曲房轨道移动码垛机器人工作空间分析与仿真

根据曲房轨道移动码垛机器人工作情况,在运动分析与轨迹规划中要考虑机器人的工作空间。以D-H法建立机器人运动学模型,分析并求解正逆运动学方程;运用蒙特卡洛法对其进行工作空间分析,并用MATLAB对机器人正运动学方程进行求解仿真得到其末端点的集合。从仿真结果可直观地得到机器人的工作空间,为后续工作空间优化及控制系统研究提供参考。     

上甑机器人在酱香型白酒蒸馏中的应用研究

研究上甑机器人在酱香型白酒蒸馏中应用的可行性。通过比较机器人上甑和人工上甑,在酱香型白酒三轮次生产中对两种上甑方式的情况进行了跟踪。结果表明上甑机器人可提高基酒产量,对基酒质量无明显影响。上甑机器人在酱香型白酒蒸馏中应用是可行的。     

服务机器人的双臂运动学仿真研究

目前服务机器人存在结构复杂、价格昂贵等问题,课题组设计了能满足日常服务的四自由度服务机器人的双臂。设计服务机器人双臂的主要结构:采用D-H法建立各臂连杆的参考坐标系;求解了运动学的正逆解;利用MATLAB编程求解单臂的工作空间;利用MATLAB建立双臂运动仿真模型。空间轮廓运动仿真结果验证了正逆运动学求解的正确性。该双臂工作空间能满足日常服务需求。     

基于抖动和时间的码垛食品机器人轨迹优化算法研究

对码垛食品机器人结构进行分析,构建其运动学模型并将模型进行函数表达;并在此基础上结合机器人的工作工况采用三次样条函数进行合理的轨迹规划,建立了以时间和抖动为最优目标的优化模型,再利用粒子群算法对目标模型进行优化。进一步通过实验验证,结果该方法能够在保证稳定性的前提下提高码垛食品机器人的执行效率。     

轮足式仿人机器人行走机构设计与仿真分析

针对轮足式仿人机器人行走机构的功能需求,利用SolidWorks软件对轮足式仿人机器人行走机构机械部分进行三维建模,采用D-H参数法建立机器人运动学模型并推导正逆运动学方程,利用SolidWorks、Adams软件对机器人行走机构进行了原地蹲起和跳跃的动力学仿真,完成行走机构的机械设计。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足,课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换;采用修正的Kutzbach-Grubler公式对变径机构自由度进行了分析;利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解;利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型;最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理,运动平稳,具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

食品自动装箱并联机器人的设计及仿真分析

食品装箱工序工作简单,重复性高,用机器人代替人工是一个必然趋势。设计一台基于食品自动装箱的四自由度并联机器人,建立运动学模型,得到此并联机器人的雅克比矩阵,并运用ADAMS/view模块对设计的机器人进行运动学仿真分析,得到末端执行器的坐标曲线和速度与加速度的仿真曲线,曲线平滑,符合设计要求。证明机器人能够实现精确控制,验证运动学模型建立的正确性,也为机器人轨迹规划提供理论依据,为自动装箱并联机器人设计选型提供技术支持。     

运动控制和自适应模糊控制在码垛机器人中的应用

通过对码垛机器人和码垛系统进行调研,分析了其工作单元模型建立方法;建立了正反运动学描述,同时利用拉格朗日动力学方程分析了机器人的动力学特性;并提出了一种自适应模糊PID控制方法来研究机器人的动态特性;对运动控制和自适应模糊控制算法进行了仿真,仿真结果显示该控制器具有更好的性能。     

并联机器人的轨迹规划仿真

并联机器人是机器人研究与应用的一个重要部分,并联机构的逆解和轨迹规划比较容易,本文给出了三自由度并联机器人的逆解,描述了轨迹规划的方法,在VC＋＋6．0的环境下利用OpenGL对其运动轨迹进行了实时仿真。     

基于闭环和前馈控制的高速食品分拣机器人控制技术

目的：满足当前对食品分拣机器人速度和精度的需求。方法：基于高速并联食品分拣机器人的系统体系结构,提出一种将传统的运动学闭环控制和力矩前馈控制相结合的高速并联食品分拣机器人控制方法;在原有遗传算法整定PID控制参数的基础上,引入力矩前馈控制方法进行动态控制;对比分析系统的动态跟踪精度和关节力矩,并验证该控制方法的优越性。结果：与传统PID控制相比,最大和平均关节位置跟踪误差降低了65％以上,最大轨迹误差降低了50%以上。结论：该控制方法可以有效提高高速运行时抑制动态干扰的能力。     

有裂纹立式杀菌锅的力学特性与可靠性研究

以连续无篮杀菌生产线上的立式杀菌锅为研究对象,在考虑温度、水压等情况下,分析有裂纹杀菌锅的力学特性;并将裂纹设置为随机变量,采用随机有限元法分析各影响因素对杀菌锅可靠性的影响。先采用SolidWorks建几何模型,再运用有限元软件Ansys计算,分析其力学特性和可靠性。结果表明：温度相对水压力来说对杀菌锅力学特性影响大;在有裂纹的情况下,应力和位移受裂纹深度影响较大;根据Ansys中的拉丁超立方法分析得出杀菌锅可靠度为96.7%。     

基于灵活度考虑的棉花异纤分拣机器人结构参数优化设计

为实现棉花分拣机器人的低成本、多姿态,进行了机器人结构与灵活度的分析。机器人选取PRRRP五自由度关节结构,建立了机器人的D-H运动学参数表,取出位置向量,求出位置向量对应的关节变量逆解,利用作图法确定关节变量的边界约束。定义了灵活度的概念,以棉堆半剖面作为目标空间,建立了灵活度评价函数,运用matlab软件优化得到灵活点数最多的关节变量参数。最后指出以灵活度为设计准则的少自由度机器人实现多姿态动作是一种低成本,易控制的设计方法。     

四自由度并联机器人运动学分析

针对我国食品生产与包装的实际情况,基于并联机器人、机器视觉等先进技术,构建面向食品生产与包装的高速并联机器人分装系统。充分考虑机构的几何特性,建立了新型四自由度并联机构的分析模型,推导了并联机构反解的显式解,建立了机构正解Newton-Raphson迭代求取算法。该方案可为并联机器人分装系统的实时控制提供理论基础。     

食品拾放的3-PUU并联机器人轨迹规划

为使机器人能够高速精确地完成作业任务,需要对机器人的运动轨迹进行轨迹规划。主要针对三自由并联机器人在食品拾放作业中运动不平稳的问题,提出采用回旋线和圆弧线组合的方式,作为机器人运动轨迹中2段直线之间的过渡曲线,以修正梯形加速度运动规律为前提,以运动时间最优为目标,采用蚁群算法得到优化后的运动轨迹参数。运用ADAMS和MATLAB联合仿真的方式,验证优化后运动轨迹能够提高机器人的运动平稳性,减小末端执行器运动时的抖动,为机器人的运动控制研究提供理论方法及依据。