基于路灯末端清洗装置的设计与研究

针对路灯自动化清洗时,既要保证盘刷的位置,又要保证盘刷的压力,设计了一种机构灵活简单,便于高空作业的路灯末端清洗装置,通过6个并联的液压缸控制盘刷姿态和压力,用运动学逆解法论证了姿态调节的可能性,采用MATLAB仿真验证了压力调节的合理性。结果表明,6个液压缸进行不同伸缩可以实现角度调节,拟合路灯平面,同时伸缩进行接触调节;采用PID控制并联液压缸,抑制超调量,实现平稳的压力输出。该装置能按照制定的控制策略,进行自动化路灯清洁作业。     

基于Pro/E的变电站绝缘子清洗机械臂的设计与仿真

针对变电站绝缘子清洗难于实现自动化的问题,设计了一种具有自适应能力的清洗机械臂,报告了目前变电站清洗绝缘子的作业现状.阐述了清洗机械臂的特点和工作过程,进行机械臂运动学分析.利用Pro/E软件的设计功能,建立了机械臂各零件的三维实体模型,装配并对机械臂的运动学特性进行了仿真,获得了机械臂末端的位置、速度和加速度曲线,为进一步优化设计机械臂提供了依据.     

面向清洗作业的车载机械臂柔顺控制研究

长行程机械臂在清洗作业中要求末端与清洗表面之间的接触力受到约束,以防止被清洗表面受到损害。针对这一问题,提出了一种基于位置的柔顺控制策略,引入清洗机械臂末端力矩信息,构造了一种在离线轨迹规划基础上的实时阻抗修正方法,从而有效改善了清洗过程中的接触力控制效果。     

轮腿式机器人运动学分析及其步态规划

文中提出了一种可实现构型切换的轮腿式机器人，能根据地形的不同切换为不同的构型，且前腿末端可与夹取装置相结合，能够通过变换姿态构型将前腿用作机械臂，通过配合前臂关节与末端夹取装置协调运动以实现远程代替人工进行作业的功能；对轮腿机器人在运动过程中进行单腿的正/逆运动学分析；对轮腿机器人进行了CPG步态规划和可操作性仿真分析。结果表明：轮腿机器人运动平稳，前腿在混用为机械臂时可操作空间大，验证了可重构轮腿式机器人机械结构的可行性和合理性。     

机场嵌入式灯具自动拆装装置的设计及轨迹分析

机场嵌入式灯具是保证机场运行安全与运行效率的重要设备,现今对于灯具的拆装只能通过纯人工方式,耗时费力且影响机场地面保障作业效率。对嵌入式灯具自动拆装装置进行结构设计,并在机器人学基础上对装置机械臂结构进行运动学分析,得到运动学正解、逆解与雅可比矩阵;运用虚拟样机技术对机械臂收起过程进行了动态仿真;应用MATLAB绘制了机械臂末端理论轨迹曲线与仿真轨迹曲线,并对二者进行分析,表明运算结果正确、装置结构合理。应用蒙特卡洛法进行装置的工作空间分析,绘制末端机构工作空间点云图,表明装置在工作空间内无结构碰撞,可完成作业任务。     

基于激光雷达的路灯识别及定位系统研究

为给路灯清洗提供准确的灯罩位置信息,采用激光雷达进行路灯的识别与定位,分析了灯杆、灯罩的空间位置特点,划定识别的感兴趣区域(region of interest,ROI),通过对ROI区域内点云数据进行聚类、拟合处理,结合灯杆的几何特征,识别并确定灯杆的位置,再结合清洗平台及灯杆的高度,通过其几何关系,确定了灯罩的空间...     

六自由度压力气瓶搬运机械手臂的设计与分析

为了实现压力气瓶在缠绕生产线上的搬运自动化,提高压力气瓶的生产效率和产品质量,减少人力劳动,设计了一种用于在各工位间搬运多个压力气瓶的六自由度机械手臂。根据缠绕生产线现场工况和气瓶尺寸形状,对机械手臂和末端执行器进行了结构设计,使其所占空间小,并能灵活的夹取和可靠的搬运多个压力气瓶;根据缠绕生产线的生产过程规划机械手臂末端的运动路径并在Adams中进行仿真分析,验证其是否满足生产线需求,并为各关节电机的选型和控制提供参考。     

一种新型码垛装置末端执行器的设计

为满足电池生产企业自动化生产需求,设计了一种新型码垛装置末端执行器。通过对企业生产状况及码垛作业要求的分析,设计了真空吸盘带机械保护机构的末端执行器,每次可抓取两盘电池。在总体方案的基础上,详细地进行了环槽形真空吸盘结构设计及机械保护机构的尺寸设计。该末端执行器可搭载到码垛装置(如码垛机器人)上,且适合电池生产企业的实际生产情况和需求,具有良好的应用前景。     

基于Matlab与ADAMS的机械臂运动学建模与仿真

为实现机械臂在工作过程中的自动化,以及提高机械臂在实际应用中的定位精度,基于修正后的D-H法对机械臂进行了运动学正解理论推导,进而求解出机械臂的雅可比矩阵。分别通过Matlab理论计算与ADAMS虚拟样机仿真得到机构末端的位移变化曲线,验证了所建运动学理论模型的正确性。该研究不仅为机械臂的自动化设计和精确定位提供了理论指导,也为机械臂的受力分析提供了参考。     

基于改进灰狼算法的油茶果采摘机械臂轨迹规划

为了实现油茶果的自动化采摘作业,以所设计的推摇式油茶果采摘机械臂为研究对象,首先对机械臂进行了正、逆运动学以及作业空间分析,接着在关节空间采用五次多项式插值法进行轨迹拟合规划,再在分析狼群协作捕猎的模式的基础上,设计了适合油茶果采摘机械臂自动化作业轨迹规划所需要的改进灰狼算法(IGWO)。在MATLAB环境下以工作时间为目标函数建立优化模型对所设计的改进灰狼算法轨迹优化仿真实验,并与传统灰狼算法和遗传算法进行对比分析,结果显示改进灰狼算法相比传统灰狼算法(GWO)和标准遗传算法(SGA)能够更好地适用于油茶果采摘机械臂的时间最优轨迹规划。     

运载火箭贮箱清洗机器人设计与实验

针对运载火箭贮箱内壁多余物难以清洗的问题,本文提出了一种搭载高压水射流的新型移动式五自由度机械臂方案及清洗任务作业方法。根据贮箱多余物清洗任务采用运动特征分解的方法对机械臂进行了机构设计,并结合贮箱几何特性,完成了清洗动作规划。最后,根据设计方案完成了清洗机械臂系统样机的制造并在长征4号火箭燃料贮箱上完成了清洗任务的实验,验证了提出的清洗机械臂设计方案及清洗任务规划的有效性和可行性。     

可控高空作业机械臂控制系统设计

目前城市化园林在自动化建设和高空作业方面设计出可高空作业机械臂控制系统。机械臂控制系统采用STM32F103RCT6芯片为控制核心,运用电机PID控制器、姿态平衡传感器和三杯式风速传感器三个核心部件组成的传感器控制系统和机械驱动控制,实现机械臂作业反馈和智能避险功能。实验证明,控制系统与臂体融合程度高,具有良好的控制性能。     

一种空间压紧杆维修工具的设计

介绍一种空间在轨末端执行机构设计,由电动机驱动实现压紧头套拧取和压紧杆拧取。空间在轨任务复杂,通过设计维修工具喇叭口式定位机构,实现扳手与螺钉对准,保证了机械臂在定位精度不高的情况下实现精确定位,扳手进行松紧作业。     

超高压水射流盘式清洗装置工作效率试验研究

利用高速水射流的冲击动能,可以实现钢制结构表面除漆除锈的目的。通过理论分析并计算出影响清洗效率的主要参数的最优值,采用试验分析方法验证喷嘴孔径、单喷嘴靶距、射流压力等清洗参数的优选结果。根据最优清洗参数,进行清洗盘行进速度与压力对清洗效果的影响的试验;研究清洗盘工作时喷嘴的运动,提出一种清洗盘喷嘴布置结构设计,以及一种新型清洗盘工作的运动方式。     

基于多项式插值的五自由度机械臂轨迹规划方法研究

根据机械臂的特殊结构,利用几何法进行机械臂的逆运动学求解。分析了机械臂末端抓手线速度、线加速度和关节角角速度、加速度的关系,对雅各比矩阵的奇异性进行了分析。分别利用三次插值和五次插值的方法对机械臂点位作业和连续路径作业进行关节空问轨迹规划。仿真结果表明插值算法实现了机械臂的轨迹规划要求。     

一种机械臂末端旋拧工具的设计

针对航天器在轨精细操作应用需求,对螺钉旋拧工具进行了研究,设计了一种适用于空间机械臂自主旋拧螺钉的末端工具。该工具由机械臂末端关节电机驱动旋转,利用电磁铁对螺钉吸附、夹持和释放,通过复位弹簧的压缩和复位实现了对螺钉的随动而不需在旋拧过程中改变机械臂的整体位置和姿态,以臂上力矩传感器实时监测了拧紧力矩。提出了基于智能手眼相机识别与测量的柔顺自适应旋拧方法,并在地面仿真模拟操作中对测量精度和旋拧力矩进行了测试。试验结果表明:所设计的末端旋拧工具机械结构简单,易于操作控制,实现了设计功能,能可靠地对螺钉进行旋拧作业并合理控制拧紧力矩。     

适应于水下抓取作业柔性臂的设计与试验研究

传统关节式水下作业机械臂存在作业灵活性受限、控制复杂等不足，为此，文中提出并研发了一种适应于水下作业、柔索驱动的柔性机械臂。通过采用对角线耦合轮系驱动，实现了一个电机控制两根驱动钢丝，并减少实际所需电机的数量；采用几何分析法建立了柔性臂驱动绳长、关节弯曲角度与末端位姿的运动学关系，并建立柔性臂运动学模型；采用MATLAB软件进行手臂运动仿真，得到柔性臂的仿真姿态与工作空间；通过ADAMS软件对柔性臂进行运动仿真，验证了算法的可行性，确定了手臂关节的最优尺寸。制造出实物样机，对其手臂动作灵活性、柔顺性进行测试，完成了气密性试验和水密性试验，并成功在水下环境对目标物进行抓取，验证了柔性臂机械系统结构的可靠性和可行性。该柔性臂不仅能满足水下环境抓取作业需求，还可以应用于各种受限空间、危险场景的抓取和检测作业。     

基于AMESim与ADAMS的抓臂式清污机工作装置联合仿真研究

抓臂式清污机专门清理泵站拦污栅前的水中污物。根据抓臂式清污机的使用要求,设计整机主体结构和工作装置液压控制系统。为满足多个执行机构的同时动作和实现与负载压力大小无关的无级控制,采用基于负载敏感阀前补偿系统的液压控制系统设计。在ADAMS和AMESim软件中分别建立多体运动学模型和液压系统模型,设置软件间的接口条件,创建机液联合仿真环境。通过联合仿真模拟清污机工作装置的运行状态,分析了机械、液压系统的动态特性,为抓臂式清污机研发提供了依据。     

自动更换路灯机器人

针对目前路灯更换过程麻烦,工作危险的问题,研究设计了一种便于更换路灯的机器人,该机器人的主要机构有爬杆机构和机械臂机构两个部分。其中爬杆机构是带通孔的箱体,箱体内包括两个驱动机器人上升的驱动摩擦轮,两个起定位作用的摩擦轮。机械臂结构采用了曲柄连杆机构进行运动,关节处采用舵机传动,机械臂末端通过机械爪抓取灯泡,完成换灯的操作。     

柔性机械臂结构-控制耦合特征的实验研究

利用柔性机械臂主动控制实验装置以及相应的动力学参数测试系统 ,采用光电编码器、加速度计和应变片分别检测柔性臂的大范围运动、末端振动及驱动力矩 ,对柔性机械臂结构 -控制耦合特性进行了研究。实验结果发现 :1)由于结构与控制系统的耦合 ,改变了柔性机械臂的第一阶振动频率 ;2 )在实现规定运动时 ,不同结构的柔性机械臂的驱动力矩形式明显不同 ;3)柔性机械臂的驱动力矩具有随伺服驱动系统工频的脉动现象。验证了柔性机械臂结构与控制系统之间存在相互作用 ;指出采取结构 -控制一体化设计方法是提高柔性机械臂性能的一个重要手段。