可控变胞式码垛机器人非线性动态可靠性分析

变胞机构具有多构态的优点,在构态变换时会不可避免地产生内冲击力,严重时会发生共振,其动态可靠性问题是确保其在工程应用中实现多构态正常运行的关键。以面向工件搬运任务的可控变胞式码垛机器人为研究对象,在运用有限元法建立该机器人工作过程的非线性动力学模型的基础上,运用改进的L-P法得出该模型的共振频率,考虑了多种失效模式、多种不确定变量和非线振动因素的影响,提出了非线性动态可靠性的分析方法。在实例中以输入端角度偏差值、输出端负载为不确定变量进行可靠性分析,得出了机器人构态变换后的可靠度变化,将该计算结果与基于神经网络的蒙特卡洛法的计算结果以及实验数据得出的结果进行了对比,偏差均较小,说明该方法具有一定的准确性。进一步,考虑内冲击力频率为不确定变量,在含有共振频率的频率区间内得出了避免发生失效所对应的不确定变量的范围。研究工作为面向任务的变胞机构的实际应用提供了可靠性理论参考。     

面向码垛应用的变胞机构设计与尺度分析

针对单一重复和多样的码垛工作任务,设计了一种能实现多自由度构态和1自由度构态运动的变胞码垛机器人机构,该机构可由多自由度构态调整为1自由度构态,通过1自由度构态实现工作空间内任意两点的移动.将机构分为本质支链和支撑支链,提出了对该机构进行尺度计算的方法.首先,针对工作空间对本质支链进行尺度优化,得到该支链的尺度参数;再...     

一种变胞机构--魔术花球的自由度分析

介绍了一种常以手工艺品形式出现的可高度展开、折叠的变胞机构。通过去除不影响机构自由度的运动子链,进行了机构的结构分解,得到了空间并联四分支及三分支机构等基本运动链。运用旋量理论对各运动子链进行了虚约束和公共约束的判定,计算了它们的自由度。基于对魔球机构结构分解和虚约束的系统分析,提出了魔球机构自由度分析的理论基础,得到了其自由度及特点。应用回路连接矩阵对结果进行了验证。     

基于变约束旋量原理的变胞机构构型综合

变胞机构具有变结构和变功能特性。对满足变胞条件的运动链进行综合,是变胞机构结构学研究的难点。基于机构分析理论和变胞原理,对变胞机构的组成进行分析,定义变胞支链和变胞机构的概念。根据变胞机构中变胞支链数目的不同,提出三种变胞机构类型:单变胞支链型、多变胞支链型和全变胞支链型。将变胞机构变拓扑的实质归纳为机构所受约束的变化,使对变胞机构的综合转化为含变约束串联支链的变胞源机构综合。将约束旋量原理引入变胞机构的构型综合,采用数学分析方法,阐述变胞源机构与子构态机构之间的关系,给出构态变化条件及变约束旋量方程的数学表达式,形成基于变约束旋量原理的变胞机构综合理论及其一般过程。以空间变胞并联仿生关节机构为例,运用变约束旋量原理对其进行构型综合,求解出所有可能的支链约束组合,列举满足对应约束条件的多种支链运动副形式,得到多种具有被动径向移动自由度的球面关节机构,联同平面双层折纸变胞机构示例,验证了变约束旋量原理对变胞机构综合的有效性和正确性。     

一种变胞式作角机构设计

针对以单张牛皮纸作为包装材料的半自动纸浆打包机不能实现包装纸的自动折叠问题,运用串联机械系统运动方案设计的特征状态空间方法,结合变胞机构的自适应特性,提出一种变胞式自动包装作角机构,以实现纸浆打包机的包装作角自动化,提高纸浆包装的生产效率。     

基于变胞原理的变自由度机构拓扑型分析

变自由度机构是一类具有特殊用途的机构。根据自由度的变化规律对变自由度机构进行了分类;利用变胞机构原理和拓扑理论对变自由度机构自由度的变化过程进行了构态变换描述。提出了一种对不同类型的变自由度机构进行拓扑型分析的“杆-杆”合并的新方法,由于把机构的型分析问题转化为矩阵计算,该方法可推广应用于更复杂的问题,并有利于在计算机上进行机构型分析。通过实例对该方法进行了验证。     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

描述变胞机构构态变化的改进邻接矩阵

针对目前对变胞机构构态描述存在的问题,提出一种改进的邻接矩阵.利用该矩阵可以描述变胞机构构态变化的各种情况.机构变胞过程由一个矩阵就可以描述清楚,不需要复杂的矩阵运算.     

一种新型并联变胞机构的设计与分析

3-UPU并联机构的动静平台虎克铰关节轴线在满足不同的几何约束条件下可分别具有平动和转动的输出特性。根据变胞机构理论中改变运动副方位特征实现构态变换的原理,设计一种3-UPU并联机构构态转换实现机构。此机构由结构相同的上下两部分运动链组成,通过改变其连接关系可实现3-UPU并联机构动静平台虎克铰轴线在平行和汇交之间变化,达到改变其运动输出的目的,从而形成一种新型并联变胞机构。由于变胞机构具有多组耦合关系,合适的构态转换位置是影响后续构态机构工作性能的重要因素,应用螺旋理论分别进行其各构态机构的自由度分析,并以机构工作空间为例分析构态转换位置点对其工作性能的影响。     

描述变胞机构构态变换的邻接矩阵法

根据变胞机构的变胞原理,提出变胞机构的三种变胞过程：杆件增加、杆件减少和杆件数不变仅拓扑结构发生变化。在研究变胞机构的三种变胞过程后,提出用邻接矩阵变换的方法来描述变胞机构的变胞过程,同时提出用于相应邻接矩阵变换的4种初等矩阵。矩阵变换法能清楚地描述机构在变胞过程中,各构件的邻接特性变化以及增加或减少的构件数。采用矩阵变换法来描述机构的变胞过程,将变胞机构的构态变换转化为一系列矩阵运算,普遍适用于各种变胞机构的构态变换分析。变换过程全部由矩阵实现,且不需对新机构重新编号,易于计算机编程运算。     

四自由度码垛机器人设计及其应用

根据布局紧凑、空间有限的码垛自动化产线对机器人占用空间的特殊要求,设计一种能在狭窄、有限空间的工作单元里进行码垛工作的码垛机器人.常见的垂直关节码垛机器人要达到产线生产时的码垛要求,在处理应用程序时,对空间的要求较高.根据产线对码垛的工艺要求和空间要求,确定码垛机器人的基本技术指标,设计了四自由度水平关节型码垛机器人的...     

码垛机器人控制系统的设计与实现

介绍了混联机构的搬运码垛机器人控制系统的设计与实现方法,根据工作现场的实际需求,对离线码垛过程进行了研究,通过码垛关键参数的输入和码垛空间判断,建立离线编程的基础,给出了机器人码垛的路径规划,硬件控制系统采用工业PC（IPC）作为主计算机,利用分布式二级控制结构实现系统的监控和作业管理,协调各关节的运动,准确地跟踪轨迹规划。软件系统运用了PLC来控制机械人手爪且自主开发码垛机器人控制软件,通过码垛关键参数的输入及示教盒控制方式,经实际使用结果证明控制系统的有效性与合理性。     

码垛机器人结构设计与运动分析

根据目前物流自动化对箱包等物料高速码垛的工作要求,确定了码垛机器人的基本技术指标,设计了四自由度关节型码垛机器人的机械结构。通过运动学分析得出了码垛机器人的运动学方程,并通过对运动学方程的逆解求出码垛机器人各关节的位姿,应用SolidWorks软件构建了码垛机器人的三维实体模型,进行模型装配,实现了码垛机器人码垛过程的仿真。对码垛机器人结构的设计与运动学分析可以为设计和生产码垛机器人提供借鉴。     

码垛机器人Z轴升降机构动力学分析

以码垛机器人Z轴升降机构为研究对象,首先以等效参数法计算伺服电机驱动力矩,并为验证其正确性及参数取值的合理性,考虑系统的刚性、阻尼和惯量等因素,建立升降机构动力学方程及其动力学模型,当其处于极限工况下,使用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析后,结果表明升降机构伺服电机最大驱动力矩为1.48N·m,小于伺服电机的额定驱动力矩2.70N·m,升降机构的结构参数取值是合理的,并且有一定的优化空间。同时建立了无补偿时升降机构的动力学模型,为后期建立其全闭环控制系统,减少系统振动,提高定位精度提供了可靠的理论基础。     

木地板码垛机械手末端夹持机构设计及运动学仿真

论文设计了一款可以一次性抓取多块木地板的末端夹持型执行机构。运用Solid Works三维制图软件建立了机械手末端执行机构的三维模型。并运用ADAMS仿真软件对机械手末端夹持机构的三维模型进行运动学分析。结果表明,论文所设计的机械手末端夹持机构能够平稳抓取和放开板材,达到使用要求。     

基于变胞机构的仿生爬管机器人结构设计与力学分析

现有的爬管机器人在设计时常侧重于适应性、越障能力和负载能力的某一方面,无法同时满足实际作业中对各方面性能的综合需求.为此,基于仿生学原理和变胞理论设计了一种新型爬管机器人,兼具适应性、越障能力和负载能力三方面的性能.建立了变胞手爪和机器人整体的静力学模型,分析了机器人在3种状态下所需的手爪夹紧力和足部摩擦力;设计了爬管机器人在竖直攀爬和翻转运动时的步态,并基于Adams对爬管机器人进行了运动学和动力学仿真,得到爬管过程中夹紧力以及摩擦力的变化规律;实现了机器人在管道上的稳定运动,验证了机器人结构设计及力学模型的正确性.     

全自动包装码垛机器人控制系统设计

为了提升包装物品生产效率,降低企业生产成本,在充分分析包装码垛机器人的基本结构和工作流程的基础上,设计了一种基于PLC和触摸屏的包装码垛机控制系统。通过威纶触摸屏实现码垛机器人的控制和实时监控,以横河FAM3 PLC为码垛机器人控制系统核心。并根据包装码垛作业的需要和工作流程,完成了机器人软件编程;实际运行结果表明,该码垛机器人控制系统可靠性高、稳定性强,同时具有很强的可扩展性,便于维护。该控制系统能够满足啤酒码垛作业的实际需要,对于提升产品包装生产效率,降低生产成本具有重要意义。     

基于李群理论的并联码垛机器人构型综合

码垛机器人是一种用于生产线上物料堆垛与机床上下料的机器人,现有的码垛机器人多采用串联结构,而串联结构又具有误差累计大、刚度差、精度差等缺点。并联机构是一种动静平台通过多条支链联接而成的机构,具有刚度大、误差累积小、负载能力强等优点,将并联机构引入码垛机器人领域有望解决现有的串联码垛机械手的误差累积大、刚度差等问题。而现有的并联机构还未成熟,尤其是可用于码垛行业的构型明显不足。采用李群理论进行了并联码垛机器人的构型综合,获得了多种能满足搬运码垛任务的并联机构。     

码垛机器人运动学分析

针对四自由度码垛机器人采用的四连杆机构进行结构分析,利用D-H法建立机器人运动学模型进行运动学分析,包括机器人的正运动学、逆运动学、作业空间和灵活性的分析,利用MATLAB软件进行了作业空间的仿真,并在实验室环境下对码垛样机进行了试验验证,试验结果验证了机器人作业空间和工作能力的可行性。