机器人多指抓取力封闭分析的非线性规划算法

提出了一个同时适于机器人多指抓取力封闭定性与定量分析的非线性规划算法。从抓取的力平衡方程出发,研究了外力旋量空间与任一接触处操作力空间之间的关系。在接触力空间定义了约束力集、严格约束力集及法向力集,分析了三者之间的关系。基于摩擦约束的凸性,给出了力封闭和部分力封闭的充要条件,推导了相应的判别算法。提出了衡量抓取接触稳定性的定量指标。最后做了实例说明。     

基于抓取稳定性的手指接触力规划算法

在手指指端与物体构成有摩擦固定点接触模型的前提下,通过对三指灵巧手抓取内力与抓取稳定性关系的分析,构建指端接触力的规划算法。在接触点摩擦锥内将指端接触力分解为操作力和抓取内力,分析抓取内力对于接触稳定性的作用和内力汇交点与汇交多边形的相互位置,建立抓取内力与抓取稳定性之间的关系,通过合理规划内力汇交点的位置获得较高的抓取稳定性。通过使内力汇交点到汇交多边形各条边的最短距离达到最大,建立基于抓取稳定性的内力汇交点优化模型和指端接触力的规划算法。该算法将抓取布局规划和接触力分配融为一个统一的过程,可以有效提高抓取的规划效率,有利于抓取的在线规划。结合抓取实例说明了算法的有效性。     

多指抓取接触力求解及规划研究

分析了不同接触模型的力螺旋约束,首先通过建立力平衡方程求解了多指抓取的接触力,结合算例指出所求解接触力可能不满足接触的单向性约束;然后分析了多指抓取时的等式和不等式约束,给出了新型目标函数,通过优化方法规划出多指抓取的接触力,最后的算例验证了优化法的有效性和正确性.     

三指手抓取力封闭性的简单判别算法

根据力封闭抓取的定义建立了利用严格内力的存在条件进行三指灵巧手力封闭抓取判别的研究方法,构建了三指灵巧手力封闭抓取的等价判别算法。在手指指端与物体构成有摩擦的固定点接触模型的前提下,三指灵巧手力封闭抓取条件等价于抓取矩阵满秩并存在严格内力。首先,基于对物体表面接触位置的几何特性分析,建立了摩擦扇存在条件,每个指端接触点的内法矢与接触平面所成夹角小于接触点摩擦圆锥角;其次,通过研究接触点摩擦扇边界线及其交点的相互位置关系,推导了内力汇交多边形的存在条件,任意两个摩擦扇的边界线交点中,至少有一个位于第3个摩擦扇的严格内部,或者至少有3个边界线交点位于第3个摩擦扇边界线上;最后,在考虑内力平衡关系的基础上,建立了基于矢量计算的三指灵巧手力封闭抓取的快速判别算法。     

软指灵巧手关节力矩优化设计研究

通过将软指接触的摩擦约束线性化,推导出满足平衡约束和接触力约束、以关节力矩矢量为变量的线性约束不等式限定条件,构建了各关节力矩平方和最小的二次目标函数,从而将关节力空间中力矩的优化变为线性约束条件下的二次规划问题,以得到最优的关节力矩矢量。采用线性化的软指接触模型,减小了软指接触力约束的计算量。线性约束下的二次优化可直接化为单纯形法可快速解决的线性优化问题,提高了实时性。最后以软指接触情况下的两指灵巧手抓取平面椭圆物体为例进行了关节力矩的优化,证明了算法的有效性和实时性。     

机器人多指手抓取运动学研究综述

对国内外在机器人多指手抓取运动分析研究领域取得的进展及研究现状进行了综述。介绍了常用的抓取模型,分析了接触构形的力封闭与形封闭性及判别条件和抓取质量主要评价指标,归纳了抓取规划和接触力求解的典型方法。指出了多指手抓取运动学方面有待进一步研究的问题。     

灵巧机械手多指协调控制技术

根据抓取力封闭约束和力平衡约束条件,将多指精细抓取的力优化问题转换为非线性规划问题。对于非线性规划问题的求解,传统算法的实现一般需要编写相对复杂的程序,因此提出一种以序列二次规划算法为核心的fmincon函数对非线性规划问题进行快速求解的方法,并将该方法用Matlab软件予以实现;针对多指抓取的任务要求,提出一种试探性抓取并采用关节阻抗控制算法控制手指各指节与物体接触力的多指强力抓取方法,该方法简单且具有一定自主性。采用ADAMS仿真软件中生成的灵巧机械手控制模块在Simulink仿真环境中建立多指协调控制仿真系统,并以此对上述提出的方法进行算例验证。分析结果表明在精细抓取和强力抓取的不同任务要求下,灵巧机械手完成了对目标物体的稳定抓取,证明了所提方法的准确性。     

重载夹持装置接触力的封闭性

对钳口欠约束的重载锻造操作机夹持机构的结构特点进行分析,指出重载夹持装置夹持接触力的封闭性及优化计算的重要性和困难性。在比较分析重载夹持操作和多指手抓取作业的力封闭性特点基础上,将重载夹持装置的钳口与锻件接触界面之间复杂的分布式动接触作用等效为接触约束区合成的集中力的摩擦点接触模型,基于BUSS等发现的摩擦点约束与正定对称矩阵的等价性,研究重载夹持装置的力封闭性判别方法。结合重载夹持接触的特点,对动态作业过程中满足力封闭条件的夹持接触界面的等效合力接触点位置进行搜索,并采用线性约束梯度流的迭代优化算法实现对钳口接触力的优化和所需最优夹紧力的计算。仿真和试验结果的比较分析表明计算方法的有效性。     

三指力封闭抓取的内力存在性研究

针对指端与物体构成有摩擦固定点接触的情况，基于内力的特性分析，对三指力封闭抓取时的内力存在性进行研究，推导了摩擦扇存在条件和三指内力汇交条件。通过内力汇交多边形的构成特点分析，提出了根据摩擦扇边界线交点相互位置关系研究汇交多边形存在性的完整方法。在考虑内力平衡关系的基础上，给出了基于数学计算的内力存在性通用判别算法，并结合实例说明了方法的有效性。     

绳牵引并联机器人工作空间的判定条件与解析表达

研究6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的性质,给出并证明在不同牵引绳根数下末端执行器位姿属于力旋量封闭工作空间的充要条件,分析满足矢量封闭原理的结构矩阵对应的几何特征。总结6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间的判定定理,即结构矩阵满秩,在结构矩阵中存在列矢量位于6个线性独立列矢量反方向张成的六维凸锥内,且满足相关系数之和大于0。基于以上定理和性质,推导6自由度完全和冗余约束绳牵引并联机器人力旋量封闭工作空间边界的解析表达式,提出力旋量封闭工作空间解析求解方法。数值算例验证了方法有效可行。     

抓住机遇 迎接挑战—四川机械工业走势浅析

在简述四川机械工业的现状及制约发展的主要问题的基础上,分析了加入WTO,实施西部大开发,深化改革、扩大开放以及在世界科学技术发展中怎样利用后发优势发展自己。从作好“入世”准备,研究西部开发政策,抓好产品、重点企业、重点经济区,培育壮大优势企业,开发、生产有竞争力和带动性的产品,“产、学、研”合作在提高技术水平方面有所突破,做好调整,完善所有制结构,扩大开放,提高队伍素质等方面作了对策研究。     

基于抓持矩阵的二指多关节手抓持规划和丝传动设计

二指手的欠驱动手指,能够模仿人的拇指和中指,实现对不同物体的抓持并完成抓放的任务。针对一般物体,利用丝传动的欠驱动手能更好地模仿人的手指,从而实现两个手指对于物体的抓持,并完成抓放任务。利用抓持矩阵的方法,建立二指多关节手对物体有摩擦接触的抓持模型,并将抓持矩阵逐步向外扩展到手指的各个关节处,进而建立扩展抓持矩阵。利用接触点处抓持矩阵确定了一类平面物体抓持规划中接触点的位置应该满足的条件,并在最小力的原则下计算物体在不同的位姿下抓持力的大小。利用上述规划的接触点进行运动学反解,进而从联动关节处的抓持矩阵提取出欠驱动手指两个耦合关节力矩信息,得出丝传动的半径设计和反向弹簧设计的原则。利用扩展抓持矩阵求得力矩分量并用之验证此法与常规求法求得的力矩是等效的,从而验证此方法的正确性并对丝传动进行位置与力的计算。     

把握学科前沿，发展信息化的绿色制造业

以智能化、网络化和集成化为主要特征的信息化的制造技术,是21世纪机械制造技术的主要发展方向。生物制造技术、纳米技术和微机电系统将成为其新的生长点。绿色制造是对制造业的基本要求。     

抓住机遇加快发展提高水平满足市场

进入21世纪以来,我国数控机床在产品质量、工作可靠性、性能水平和生产能力等方面都取得了长足的进步.2003年国内数控金属切削机床的产量达51861台,已有14家企业数控机床年产量超过千台,其中沈阳机床集团数控机床年产达6098台,已接近海外著名机床厂家的年产规模.     

抓转变观念促企业发展

通过对观念的分析和对转变观念的深入思考,结合本企业的实践,阐述了适时转变观念对促进企业发展的重要性以及转变观念的步骤和关键所在。     

抓住机遇，走发展特色产品之路

2007年11月16日,中国机械工业联合会总工程师、中国通用机械工业协会会长隋永滨,中国通用机械工业协会秘书长张雨豹和通协压缩机分会秘书长钱家祥一行3人视察了北京京城环保产业发展有限责任公司延庆生产基地,针对核电项目和PTA项目的压缩机国产化问题莅临指导。     

立足技术把握市场——记本刊第五届编委会第三次会议暨客户见面会

2009年6月12-13日,我刊第五届编委会第三次会议暨客户见面会在北京温都水城顺利举办.这是我刊今年组织的一项重要活动,得到了杂志主办单位的大力支持.虽然甲型H1N1流感正在世界各地肆虐,但是众多编委和客户依然热情不减,从会议筹备之初就得到了很多意见和建议,会议当天部分与会者还专程从南京、洛阳、天津等地赶来,一些专家已经80多岁,依然冒着酷暑参加了会议,大家对杂志社的关心可见一斑.     

机械臂气动关节柔性抓取操控

针对机械臂不便于从物件上方直接进行抓取的情况，提出一种机械臂气动关节柔性抓取操控技术。分析机械臂常规抓取方式，剖析机械臂与物件接触间的几何约束关系，开展物件一边被抬起的受力情况。在此基础上，分析气动关节曲率和内压之间的线性关系，构建控制关节内压的机械臂柔性抓取操控技术。通过实物测试验证，采集物件曲率变化所对应手指内压变化情况，获取不同曲率下抓握平衡所需摩擦系数变化情况，通过手指和地面“相互对抗”，使纸条曲率变大且重心右移，从而成功实现了机械臂柔性抓取柔软物件，达到设计目标要求。     

掌控兼并收购的脉搏

兼并收购已经成为国际化公司惯用的发展手段,尤其是欧美起家的行业巨头更是已经把这种获得非有机增长的战略用得驾轻就熟。卡特彼勒在中国的发展中已经表露出其想通过各种兼并收购扩大规模。沃尔沃、凯斯、纽荷兰、英格索兰及小松等公司都怀揣不同目的开始了新一轮中国战略活动     

商用车第一制造大国需紧抓新兴市场机遇

根据全球商业咨询公司AlixPartners（艾睿铂）今天发布的“201O年全球商用车行业展望报告”显示,中国商用车行业在经历了2009年以及2010年上半年前所未有的增长后,中国OEM制造商和零部件供应商目前正面临着巨大的机遇与竞争挑战。