仿人手精巧抓取柔性末端结构设计与变形特性研究

为提高机器人柔性末端的适应性、稳定性、精确性和易控性,以圆柱形物体抓取为例设计3种仿人手柔性手爪方案并进行优选;针对仿人手非对称手爪的变形特点,提出包括抓取对象偏心距、末端位移垂直偏差、末端位移水平偏差、柔性手指曲率半径、最小工作压力在内的5个评价指标。通过单指变形特性试验和多指手抓变形特性试验,分析不同状态下的手爪变形规律。研究表明:采用对开式三指布置能有效降低最小工作压力;与长短手指组合相结合后,能有效提高不同压力和负载下的抓取稳定性和精度,并使得手指的曲率半径变化线性度提高。总体上,传统柔性手爪方案手爪的变形非线性较强,负载的增加会使手爪所需的工作压力增大;采用非对称布置的仿人手抓取方案综合性能最优。研究结果为机器人柔性末端结构优化及其形态的精确控制提供了参考依据。     

大变形旋压柔性飞轮的有限元模拟

对大变形条件下旋压柔性飞轮工艺进行了有限元模拟.结果表明,应力集中点及应力值的变化与材料流动密切相关;在旋压飞轮工件的背面产生的表面缺陷(折叠)是材料流动受阻导致局部加工硬化后应力合理释放后的一种自平衡.实验证实了上述模拟的可靠性.     

基于ABAQUS的薄壁件多点柔性加工变形分析

运用有限元软件ABAQUS对薄壁件的实际加工过程进行了模拟三维仿真,研究了多点柔性工装系统支撑单元的密度、间距和吸附装置吸附力对薄壁件加工变形的影响。总结出3种因素对加工变形的影响规律以及为减少占用较多资源和调配时间最优的装夹布局,对多点柔性工装系统控制薄壁件的加工变形问题给出了建议。     

风电机组行星传动柔性齿圈变形特点分析

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈变形特点,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧及铰链连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚-柔耦合动力学模型。分析各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,分别讨论了不同扭簧扭转刚度、负载力矩、支撑点处径向支撑刚度和周向支撑刚度条件,得到了齿圈的变形特点。该结果可为风力发电机行星传动的设计提供参考。     

基于多点柔性支撑的钛合金激光焊接变形控制

钛合金带筋壁板类T形结构常见于航空制造领域,其激光焊接工艺已经比较成熟. 但是即便在激光高速焊接过程热输入已经很低,仍然会存在一定的焊后角变形. 由于航空制造的高精度要求,需要施加额外的主动控制以最大限度减小此类角变形. 文中提出并验证了基于可编程多点柔性支撑的主动变形控制方法. 针对传统刚性装夹、预置应力不适应于弱刚性带筋壁板结构的问题,设计了一套以STM32单片机为主控,直线电动推杆为执行机构的多点柔性支撑装置. 结果表明,可在焊接过程实时监测当前支撑位置的受力状态,并进行动态调节,从而达到有效抑制焊接角变形的效果.     

机器人化柔性三坐标测量机的设计与研究

针对三坐标测量机无法实现大型零件测量和现场测量的问题,开展机器人化柔性测量机的研究工作,分析了其基本工作原理与坐标计算算法,从硬件和软件方面进行了柔性三坐标测量机的设计,并运用MATLAB仿真对理论算法进行了验证.     

柔性铰链设计与CAE验证

柔性铰链设计依赖于预期使用要求、塑料材料及注射加工过程,为此探讨了完全弹性、完全塑性、弹塑性柔性铰链几何设计的理论公式,分析了注射加工对柔性铰链弯曲寿命的影响。通过实际案例,采用模流分析软件预测了注射加工中不同模具设计对柔性铰链弯曲寿命的影响。     

热带粗轧机组立轧变形规律研究

以铅为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，分析了稳定轧制阶段表征立轧时轧件断面特征的４个参量，及非稳定轧制阶段头、尾部最大狗骨高度非稳定行为，失宽行为，鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型．     

冲压模具柔性设计系统的研究

冲压模具设计是一项十分复杂的工作。根据不同的冲压件单独设计模具需要很长时间，模具的制造成本也会大大增加。介绍了应用模具设计软件——Pro／Engineer开发冲压模具柔性设计系统的具体方法，先建立模具零部件的标准数据库，调用标准零件生成典型的冲压模具组合。在根据冲压件与工艺需要选取不同规格的模具后，只需进行少量的工作即可完成整个模具的设计过程。这样将使设计时间缩短、制造成本降低，因而对冲压模具的快速设计与规范生产具有重要的现实意义。     

基于模块化设计的柔性装配工装关键技术研究

在飞机柔性装配工装设计制造过程中引入模块化设计技术能够极大地促进飞机柔性装配工装的发展。对模块化设计的关键技术——模块化设计流程、专用模块设计、通用模块设计和模块接口设计进行了详细的阐述,并根据壁板组件柔性装配工装、襟翼柔性装配工装等的设计实例,介绍了模块化设计在飞机柔性装配工装设计中的具体应用,以期对基于模块化的柔性装配工装设计提供参考。     

平面并联平动机器人尺寸设计研究

建立了一种新型平面并联平动机器人的速度与力雅可比矩阵、误差传递及末端柔度矩阵,进而得到其各项性能评价指标.综合考虑该机器人的灵巧度、速度、力及误差传递性能、末端变形及机器人的占用面积,构造出一个新的综合性能评价指标.提出了该机器人极位夹角的概念,它是决定该机器人性能的一个非常重要的几何参数.利用综合性能评价指标对该机器人尺寸设计进行研究.该方法也适用于其它并联机器人的设计.     

模块化方法在HIT／DLR机器人技术中的应用

模块化设计方法在技术上和经济上都具有很多优点，因此模块化设计方法在HIT／DLR实验室的机器人技术中得到了广泛的应用，并取得了很好的效果。文章通过对HIT／DLR实验室用模块化设计方法所研制的三个不同项目实例进行分析，给出了模块化设计方法的几种应用形式，最后得出了模块化设计方法的共同特点：减少工作量、缩短研制周期、减少开发费用以及改善系统维护性。     

基于ANSYS的数控托架变形求解方法研究

介绍了数控托架的运动情况,在总结数控托架的变形规律的基础上,根据ANSYS分析的结果,运用拉格朗日插值法构造数控托架的变形方程,避免了大量参数的求解.本方法在工程实践中有效地解决了误差过大的问题,取得了良好的效果.     

基于工业机器人控制系统的软PLC设计

工业机器人在应用过程中需要外部信号与机器人系统进行交互来完成复杂的工艺,PLC可对两者之间的信号进行逻辑运算来实现控制。软PLC相较于硬件PLC有编程语言标准化、硬件配置灵活等特点,并且可以接口的方式直接嵌入不同的控制系统中。软PLC主要负责系统中的逻辑控制与输入输出管理。针对一款自主研发的新型控制系统,设计一套可配合该系统用于工业领域的软PLC控制系统。该软PLC系统包含编程模块、编译模块、执行模块、监测模块,可用于绘制梯形图、生成指令表、编译可执行文件、执行程序。编程、编译模块基于Windows下Qt平台开发,执行、监测模块基于Linux下Qt平台开发。     

托辊径跳参数的采集与处理

主要讨论托辊径跳参数的在线检测方案。根据托辊产品的特点及装配过程对径跳参数采集与处理过程进行分析,在对托辊径跳检测过程进行静态和动态的数学建模与分析过程中,提出几个新的用于托辊在线检测过程分析的概念。这些概念的引入方便了对检测过程的分析,从而对检测过程数据采样参数的确定提供了理论指导。     

轮式移动机器人滑动转向研究综述

轮式移动机器人滑动转向涉及车体、车轮的动力学和路面的属性，是一个复杂的运动现象,本文介绍了滑动转向的原理，把解决轮式移动机器人控制问题的方法分为两大类：硬模型方法和软模型方法；介绍了滑动转向时的功耗问题和转向结构的研究现状，对轮式移动机器人转向方法的发展方向进行了展望.     

气动柔性五指机械手结构设计及其抓取实验

根据仿生学原理,仿照人手外形设计了气动柔性五指机械手。该机械手手指结构采用模块化设计,由自主研制的气动单向弯曲关节和多向弯曲关节通过连接盘串联组合而成。在建立的机械手气动实验平台上,完成机械手的抓取实验。结果证明该机械手动作灵活,具有较好的物形适应性,可以抓取球体、圆柱体和长方体等多种形状的物体。     

桁架焊接机器人导轨梁的热力耦合变形规律的有限元分析

由于桁架焊接机器人工作行程长、结构简单,得到了广泛应用。机器人滑动导轨的直线度和平行度会影响焊缝精度和滑块的使用寿命,因此,对导轨变形规律的研究对提高机器人的精度至关重要。以大型工业燃气炉面板桁架焊接机器人为例,分别对重力、温度及其耦合作用引起的变形进行限元分析。结果表明:当机器人处于高温工作环境时,温度产生的变形比重力引起的变形量大。在重力方向上,重力产生的变形与温度产生的变形方向相反。而在与重力垂直的方向上,对于水平梁导轨,重力产生的变形与温度产生的变形方向相同;对于竖直梁导轨,在0～0.3的归一化长度范围内,二者变形方向相反,在0.3～1.0的归一化长度范围内,二者变形方向相同。理论分析和实践均表明:大型工业燃气炉面板桁架焊接机器人的导轨直线度和平行度均小于工程允许值,满足工程要求。分析结果对于同类型桁架机器人的设计具有极大的理论借鉴意义。     

基于RSSI的室内移动机器人测距方法分析

作为一种全新的定位技术,RSSI(Receive Signal Strength Indicator)被广泛应用在WLAN(Wireless Local AreaNetwork)中的室内移动机器人定位领域。为采用几何法进行室内移动机器人定位,提出基于RSSI的测距方法。分析无线信号传播的特点和RSSI测距的原理,建立无线信号传播损耗模型。采用带有无线网卡的笔记本和LINKSYS路由器构建测距实验系统,其中路由器作为基站固定于一点,无线网卡作为移动节点时刻发送信号,通过实验得到距离d与RSSI值的关系曲线,利用无线信号传播损耗模型中的参考点信号强度和比例因子进行标定,并分析测距精度。结果表明,影响测距精度的因素主要包括障碍物和空间大小等。根据确定的无线信号传播损耗模型进行测距实验,实验结果表明:在3 m范围内测距最大误差为0.79 m,能够较好地满足室内移动机器人定位的需要。     

基于计算机视觉的排爆机器人三维坐标计算

针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一种基于计算机双目视觉的排爆机器人三维坐标计算方法,并依此设计相应的控制系统,以实现排爆机器人的自动抓取。首先介绍排爆机器人机械结构设计,然后介绍计算机双目视觉的原理及其软硬件,最后抓取精度实验和分析,机器人自动抓取目标物时,误差小于2 cm,满足抓取任务的精度要求。抓取中,当手爪在机器人正前方时,误差最小,反之,当手爪在机器人正前方的上面或下面、左边或右边时,误差变大;同时目标位置愈近愈好,但由于机械手的视觉范围决定不能太近,否则可能抓不到,或无法使目标物在摄像头的视觉范围之内。