基于SolidWorks的工业机器人仿真设计研究

目的探索工业机器人仿真平台设计,促进实际工业开发过程。方法利用VBA插件技术,将机械CAD和机器人CAD的功能在SolidWorks环境下进行整合。结果采用相关优化算法,对构成操纵器位移的点集序列进行筛选,实现对工作空间中仿真机械臂的轨迹提取,完成基于SolidWorks应用程序接口的工业机器人仿真平台的构建。结论仿真结果表明,该平台的CAD学习算法在简化可访问性验证以及轨迹生成方面是实用和高效的,该平台能为设计和模拟自动化任务提供更为直观、易于修改的环境。     

四臂医疗转运机器人设计及仿真平台搭建

针对医护人员短缺问题提出一种新型四臂医疗转运机器人,该机器人可在病床和轮椅之间转运行动不便的病人.对机器人结构进行设计,对机械臂进行正逆运动学分析.为研究机器人的控制算法,利用Webots软件搭建机器人仿真平台,在Webots中建立仿真工作环境、机器人模型和病人模型,编写底层控制器;利用Qt开发带人机界面的上层控制器,并通过TCP/IP与底层控制器进行信息交互.通过病人起坐仿真实验,验证了仿真平台的可行性,验证了机器人结构的可行性,为该机器人的后续研究奠定了基础.     

下肢康复训练机器人的设计开发

针对当前下肢运动障碍患者众多,而国内传统康复训练设备机械结构复杂、穿戴适应性差、步态训练人机运动精度低和协调性弱等问题,在深入分析了现有康复设备存在不足的基础上,设计开发了下肢康复训练机器人。该机器人的外骨骼机械腿采用曲柄滑块方式驱动关节运动,可自由调节机械腿长度与两腿宽度,再搭配跑步机与减重机构共同组成了机器人的机械部分。同时,该机器人集成了外骨骼腿和跑步机的控制系统,并应用提出的外骨骼腿的位置控制以及与跑步机速度的协同控制方法。最后,在实验室搭建了所设计的下肢康复训练机器人系统,并进行了人体带载实验。结果表明,该康复训练机器人对不同尺寸人体具有很强的穿戴适应性,同时具有精确的轨迹跟踪能力,以及良好的协调运动控制稳定性。     

仿象鼻子实验平台的设计与运动学仿真

针对现有的仿大象鼻子机器人,存在着自身结构复杂、难以控制的特性,现研制了一套新型仿象鼻子机器人的实验平台,它具有结构简单、加工成本较低、控制简单等特点。整个仿象鼻子机器人的机械臂由四节组成,每节机械臂可实现两个自由度,仿象鼻子机械臂可通过12根钢丝绳的协调控制实现自身位姿的灵活改变。首先采用旋量理论和指数积方法对象鼻子机械臂进行了运动学分析,然后通过ADAMS虚拟样机软件对仿象鼻子机械臂的实验平台进行了刚柔耦合系统的运动学和动力学分析,验证了运动学分析的正确性,对后期平台实验的可行性、可控性以及结构设计的可靠性提供一定的指导意义。     

机器人控制软件框架中实时任务模块的设计与实现

针对机器人控制中存在的实时性要求,在原组件式机器人控制软件框架的基础上设计了新的任务模块接口.提出了实时任务模块的概念,采用实时时钟模型执行多实时任务的方法,实现了多任务的并发实时运行;并基于Java平台和Windows操作系统进行了实现,其中框架整体采用Java平台实现,Java平台中的时钟采用JNI技术在Windows操作系统上实现;最后进行了系统实时性测试,测试结果验证了该系统的实时性要求.研究结果表明:经过改进后的机器人控制软件框架,适合机器人控制软件的开发,尤其是对多任务实时性有一定要求的机器人控制软件开发;同时该控制软件框架降低了架构机器人控制软件的难度,并为其软件开发提供了一个柔性开发平台.     

开放式5R工业机器人系统设计及分析

以所设计的开放式5R关节型工业机器人为研究对象,分析了该机器人的结构系统设计.该机器人采用基于工控PC及DSP运动控制器的分布式控制结构,具有开放性强、运算速度快等特点,对机器人的控制系统及其工作原理进行了详细的说明.机器人的控制软件采用基于Windows平台下的C++实现,具有良好的人机交互功能,对各组成模块的作用进行了说明.借助于所设计的开放式5R工业机器人系统,可以很好地实现机器人技术训练,也可作为通用机器人.     

链节式八足机器人的运动分析及步态规划

以链节式八足机器人为研究对象,从运动学分析、稳定性研究和步态控制的角度出发,分析了机器人的姿态变换和运动步态规划问题。首先阐述了该机器人的整体机械结构,然后利用逆运动学方法求解了机器人末端执行机构的位置,多组可行解的存在说明该机器人可通过多种方式实现姿态的灵活变换;其次利用正运动学方法求解了机器人末端执行机构的速度,证明该机器人具有快速行走的特性;与此同时,还进行了机器人末端执行机构运动稳定性的分析和机器人多种步态的规划,可看出其具有良好的静态稳定性和动态稳定性,并可看出该机器人在步态规划方面具有可规划性好、可控制性强的特点。研究成果可为多足机器人技术的发展提供借鉴与参考。     

机械控制工程虚拟实验平台的开发研究

开发了机械控制工程虚拟实验平台,该平台基于MATLAB,实现了开放性和功能软件的模块化,具有灵活的扩展性,并且实现了实验平台的网络化,用户即使在不掌握MATLAB／Simulink语言的情况下,通过Internet也可轻松完成实验。以“机械控制理论”虚拟实验系统为例介绍其开发原理、部分功能;并以PID调节器为例,对传统实验和虚拟实验进行了比较,体现了虚拟实验界面友好、操作方便且具有良好扩展性,便于学生创新能力的培养。     

超薄玻璃洁净搬运机器人的设计及有限元分析

针对国内外超薄玻璃生产线的现状,提出了研究开发超薄玻璃洁净搬运机器人的必要性,阐述了该机器人的机械结构的组成及技术特点,并以该机器人的X轴大梁为例进行有限元分析.通过有限元分析及其长时间运行实践证明,该机器人高速动态响应性好,定位精度高,具有安全可靠等优点.     

餐饮服务机器人样机平台关键技术

针对现有餐饮服务机器人存在体型较大、菜品传送数量较少、封闭性差及成本较高的问题,提出了一种紧凑型餐饮服务机器人的平台架构。在样机的开发中,首先设计了可以密闭内置六盘菜品的移动式机械本体,其提升和传送机构实现了任一菜品的放置和送出动作;然后设计了基于微控制器和Android移动设备的混合控制器,实现了机器人的多媒体交互、网络通讯和运动控制等功能。该样机可用于低成本紧凑型餐饮机器人的进一步开发。     

面向任务和基于几何特征的机器人多指手抓取模式规划

针对机器人多指手自身的特点,通过分析人手的抓取特性,对其可能具有的抓取模式进行分类。考虑被抓取物体的几何特征和任务要求,采用基函数为高斯核函数的RBF神经网络来表示被抓物体的样本特征和抓取模式之间的复杂非线性映射。将抓取模式分为10类,对于新的被抓物体,利用训练好的神经网络自动生成抓取模式,并利用VC++/OpenGL建立了可视化仿真平台,进行了抓取模式分类仿真实验,结果表明对于新的物体,机器人可以选择适当的抓取模式进行抓取。     

并联机器人双目主动视觉目标定位的研究

为解决并联机器人"盲"工作状态,提高并联机器人的运动精度,构建了一种对并联机器人工作空间监测的双目主动视觉监测平台,并在双目主动视觉监测平台上给出了一种视觉空间目标定位算法.该算法分别研究了两个摄像机光轴在同-平面和不同平面时的空间目标定位问题.     

直线平夹自适应机器人手抓取分析与实验

传统机器人手在平夹模式下,其手指末端的运动轨迹为圆弧,难以精确捏持薄板物体。针对传统机器人手的不足,设计一种可实现直线平夹精确捏持和自适应包络通用抓取的机器人手,分析了该机器人手的工作原理,结构组成,并且对机器人手抓取模式、平夹抓取最大抓取质量和自适应包络抓取特性进行分析,为优化机器人手设计提供依据。研制了机器人手样机,并在手指表面安置了压力传感器实时监测抓取过程中的受力情况,开展了定性抓取实验和定量测试实验,通过对传感器反馈数据进行分析,得出了机器人手在不同抓取模式、抓取不同特性物体时的受力情况,验证了机器人手抓取性能。     

基于PowerCube的4R冗余度机器人实验平台设计

机器人的实验研究是机器人研究的重要环节。以PowerCube模块化机器人为基础,利用Optotrak三维测量仪以及计算机等设备建立了4R冗余度机器人实验平台。对于出现故障的机器人,采用锁定故障关节的容错方式。通过一个简单的实例对实验平台进行了实验验证。     

欠驱动两指多指杆机器人手及其运动学分析

在许多工业应用中,常要求机器人手结构简单、操作灵巧、控制容易、且具有较高的操作适应性,研制的欠驱动两指多指杆机器人手,仅用一台驱动电机就能以直指或曲指方式履行各种工业操作任务。在此描述了欠驱动两指多指杆手的结构、工作原理与手指运动学分析,与现有的欠驱动机器人手相比,这种多指杆机器人手的结构更为简单紧凑,且能减少控制的复杂性,重量和成本,并能实现多功能抓取不同物体的能力。     

6-SPS台体型并联机器人工作空间及转动能力研究

提出一种评价并联机器人实现位置和姿态能力的性能指标.选用局部坐标系和球面副的关节转角描述了动平台的位姿,探索了工作空间的边界,以动平台在工作空间内能实现的最小可达章动角评价并联机器人的转动能力,揭示出并联机器人工作空间体积及转动能力随机构结构尺寸的变化而变化的规律.     

A dexterous robot hand with a bio-mimetic mechanism

This paper describes a development of bio-mimetic robot hand and its control scheme. This robot hand has four independently moving fingers, which are driven by four-coupled link mechanism with two linear actuators. By using the linear actuators, we make the hand similar to human hand in its structure and motion. The coupled link mechanism makes the hand compact in structure and efficient in power. The robot hand is designed considering the dexterity and the compact size suited for various tools and objects in daily life. The hand has tactile sensors mounted on the palm and the fingertips at each finger. With tactile sensor based feedback control and force closure method, the paper shows the control of the robot hand which is very stable in grasping and handling various objects.     

新型6-HTT并联机器人应用研究

提出一种改进型的并联机器人结构即6-THH并联机器人。6-THH并联机器人是由6个相同的支链构成,滑块与连接杆以及连接杆与动平台间为虎克铰联接。搭建了6-THH并联机器人运动控制以及误差补偿的硬件系统。基于6-THH并联机器人的优点,将其应用于螺旋锥齿轮齿顶倒角的铣削加工。     

大时延环境下的虚拟现实临场感遥操作系统

系统地讨论了基于虚拟现实技术的机器人无线遥控系统,并以液压伺服驱动的工程机器人为研究对象,搭建了具有临场感的机器人遥操作平台.针对遥操作中普遍存在的时延问题,采取视频监控与虚拟现实相结合的技术,通过在控制回路中引入仿真机器人和虚拟环境来解决.基于虚拟现实的遥操作,操作人员直接面向虚拟场景中的图形机器人来完成遥控作业任务,而现场端的视频信息反馈只起到辅助监控的目的,这样就可以利用图形机器人对操作者输入指令的即时响应来避开底层通讯时延的影响,现场机器人的动作是经过一定时间延迟后图形机器人运动的再现.实验表明,本系统可以较好地实现大时延遥操作中的临场感作业.