食品搬运机器人工作空间仿真与轨迹规划

目的:提高食品搬运机器人连续平稳运动时对轨迹插值点位的追踪控制能力。方法:分析食品搬运机器人的组成结构,建立运动学模型并通过MATLAB进行验证,对机器人工作空间进行建模求解,给出食品搬运台的合理布置位置;结合食品搬运任务要求,提出3段五次多项式插值方法对机器人末端轨迹进行规划,通过MATLAB仿真计算与采集试验数据进行验证。结果:食品搬运台的合理布置空间为z>0 mm且200 mm相似文献   

六关节工业机器人工作空间及轨迹规划仿真

利用MATLAB软件对六关节工业机器人的工作空间进行虚拟仿真分析,并推导机器人的工作空间;采用五次多项式进行插值计算对工业机器人的轨迹进行规划,并运用MATLAB软件对工业机器人轨迹规划进行仿真分析。结果表明:六关节工业机器人的工作范围基本能够满足食品包装过程中的工作需要;6个关节的运动都很平滑,各个关节的角度、速度、加速度与时间的曲线比较连续,规划路线比较合理。     

基于多目标优化的油茶果分选机器人轨迹规划方法研究

目的：解决并联机器人食品分选过程中的运动平稳性差和精度等问题。方法：在分析三自由度食品分选机器人系统的基础上，提出将多项式插值法与改进的多目标粒子群算法相结合用于Delta机器人轨迹优化。以并联机器人运行时间最短、能耗最低、运动冲击最小为优化多目标，通过改进的多目标粒子群算法优化多项式插值法，并对其性能进行验证。结果：试验所提规划方法的规划轨迹相比于常规方法更平滑、更高效。在实际的油茶果分选中，准确率>99.00%，平均一次筛选时间为0.620 s。结论：试验所提轨迹规划优化方法提高了油茶果分选机器人的分选效率、准确性和稳定性。     

基于改进NURBS曲线插补算法的食品分拣机器人轨迹规划

目的：为了更好地规划食品分拣机器人的运动轨迹,降低其振动幅度,使食品分拣机器人能够高精度地完成任务。方法：以Delta并联机器人为基础,结合NURBS曲线插补算法和改进的遗传算法,提出了一种以最优运动时间为目标的食品分拣机器人路径规划方法。采用改进遗传算法来优化NURBS曲线。通过仿真对优化前后进行对比分析,验证了该优化方法的可行性。结果：与优化前相比,所提的优化方法可以在一定程度上降低食品分拣机器人的运动时间,从优化前的3 230 ms降低到优化后的3 070 ms。关节空间的机器人曲线也更加平滑,可以充分发挥并联机器人的性能。结论：该轨迹规划方法能有效提高食品分拣机器人的分拣稳定性和效率。     

化纤长丝自动落卷系统仿真平台开发

针对典型化纤长丝自动落卷系统在工艺要素整定过程中,因素复杂且难以通过理论方法进行研究的问题,基于Unity3D引擎开发了用于确定工艺要素的化纤长丝自动落卷系统仿真平台。平台在软件开发中采用将系统节拍控制与任务执行分离的方法,通过对各功能模块进行封装,使得软件层次清晰;同时为对比验证仿真结果的有效性,在MatLab环境下对生产线工况进行了简化建模;基于仿真平台量化对比了3种机器人避让策略,并在多品种化纤长丝混合生产的工况下整定了落卷机器人运行速度。结果表明:仿真平台的仿真结果有效;落卷优先的避让策略更适合化纤长丝自动落卷生产线;在所述工况下,当落卷机器人运行速度为2.3 m/s时,系统能够实现完全自动落卷。     

吸盘式皮革抓取搬运机器人的设计与仿真分析

针对现阶段皮革生产行业各工序之间的皮革抓取搬运难题，为提高皮革生产效率，减轻工人劳动强度，本文设计出一款吸盘式皮革抓取搬运机器人。通过对皮革的物理特性和最佳抓取点分析后，利用负压吸盘原理设计出皮革抓取搬运专用末端执行器，通过对抓取过程受力分析后，合理选用负压吸盘尺寸。根据D-H法建立机械臂的运动学模型，求解末端执行器的位置方程，并借助Matlab利用蒙特卡洛法分析出机器人的工作空间云图。最后利用ROS系统搭建机器人仿真环境，对机器人在绷板干燥环节的作业情况进行仿真模拟。结果表明，所设计的吸盘式皮革抓取搬运机器人可完成对皮革的抓取搬运作业，且运行过程稳定可靠，对推进皮革行业的自动化发展具有积极意义。     

食品拾放的3-PUU并联机器人轨迹规划

为使机器人能够高速精确地完成作业任务,需要对机器人的运动轨迹进行轨迹规划。主要针对三自由并联机器人在食品拾放作业中运动不平稳的问题,提出采用回旋线和圆弧线组合的方式,作为机器人运动轨迹中2段直线之间的过渡曲线,以修正梯形加速度运动规律为前提,以运动时间最优为目标,采用蚁群算法得到优化后的运动轨迹参数。运用ADAMS和MATLAB联合仿真的方式,验证优化后运动轨迹能够提高机器人的运动平稳性,减小末端执行器运动时的抖动,为机器人的运动控制研究提供理论方法及依据。     

基于改进鲸鱼算法和神经网络的食品机器人能耗轨迹规划

目的:针对食品工业机器人动力学参数未知的节能轨迹规划问题,提出一种基于鲸鱼算法和神经网络的点到点机器人关节能耗轨迹规划方案。方法:构建食品机器人移动机械臂点到点关节能耗模型,设计基于神经网络的相似动力学辨识,用改进的鲸鱼算法对权重和偏置参数进行离线优化;采用四次多项式插值法规划关节移动轨迹,将轨迹参数等效为鲸鱼编码,通过求解关节能耗目标优化函数,最终得到能耗最优的关节运动规划轨迹。结果:该方案适用于机器人动力学参数未知下的轨迹规划场景,得到的轨迹能耗比同类降低约9.01%。结论:基于鲸鱼算法和神经网络的轨迹规划能实现食品机器人能耗优化目标。     

高速重载堆垛机器人结构设计及性能分析(续)

3堆垛机器人动力学分析对堆垛机器人虚拟样机进行动力学仿真,在其运动范围内,分析整个堆垛过程的工作流程,获取危险姿态下各关节加减速运动时机器人零部件所受动态力和力矩的情况,为后续的有限元分析作基础。一般情况下,J1关节是驱动机器人旋转,完成途中的搬运过程;J2-J5关节是驱动机器人抓取和放置搬运的物料,完成堆垛过程[12]。     

食品自动装箱并联机器人的设计及仿真分析

食品装箱工序工作简单,重复性高,用机器人代替人工是一个必然趋势。设计一台基于食品自动装箱的四自由度并联机器人,建立运动学模型,得到此并联机器人的雅克比矩阵,并运用ADAMS/view模块对设计的机器人进行运动学仿真分析,得到末端执行器的坐标曲线和速度与加速度的仿真曲线,曲线平滑,符合设计要求。证明机器人能够实现精确控制,验证运动学模型建立的正确性,也为机器人轨迹规划提供理论依据,为自动装箱并联机器人设计选型提供技术支持。     

基于UG NX的电脑横机编织机构运动仿真的研究

在分析电脑横机成圈工艺参数的基础上,基于UG NX软件对成圈机件进行建模及动力学仿真,在三角水平运行速度为0.8 m/s的条件下,对挺针片的位移、Y向速度和Y向加速度的变化曲线及挺针片工作踵与三角瞬态运动所受合力的变化曲线进行分析。结果表明建模仿真与实际运动情况基本一致,符合实际运动规律,可以验证所建模型及仿真结果的正确性;UG运动仿真直观、准确地反映成圈机件在成圈过程中的运动规律,为进一步成圈机构优化设计提供了依据。     

薄片式软体爬行机器人

为了提高软体爬行机器人狭缝通过能力，课题组设计了一种薄片式软体爬行机器人。利用介电弹性体材料较高的能量密度、极快的响应速度、较低的制作成本及良好的变形能力使其作为驱动器，安装在驱动器两侧的压缩弹簧作为储能器，使驱动器能够输出推力的同时保持其轻薄的特性；并采用单向摩擦片作为机器人足部来推动机器人前进。实验测试的机器人长为100 mm,宽为65 mm,高为15 mm,质量为34.7 g,通过控制变量法分析了不同电压幅值、不同频率和不同剪切条数量对机器人爬行速度的影响，选取合适的信号输入。结果表明：试验机器人的最快爬行速度达到46.6 mm/s,最大载质量为60 g,最大爬行坡度为15°;该机器人能够在高度仅为17 mm的缝隙内爬行，运动性能良好。     

核桃烘干装置内部热-流-固耦合传热分析与参数优化

针对刚采摘的青核桃含水率高的问题，设计一个核桃烘干装置模型，对青核桃进行预烘干处理及确定最优的核桃烘干参数。通过3因素3水平正交试验探究不同入口温度、入口风速和烘干时间对烘干装置内部温度、速度场以及核桃温度的影响。使用Fluent软件将核桃建模成一个3层球体，分别为核桃外壳、核桃气隙、核桃仁；分别对不同烘干参数下的烘干装置与核桃进行数值模拟研究，获得烘干装置内部温度场、速度场的分布情况以及核桃温度变化规律，得到烘干装置内部与核桃的温度变化曲线。结果表明，当入口温度为393 K，入口风速为1.7 m/s，烘干时间为45 min，烘干装置内部以及核桃的温度场分布最好，变化最均匀；通过试验验证仿真数据的可靠性，试验结果与仿真结果变化曲线一致。研究结果为确定核桃预烘干最佳工艺参数提供理论依据。     

基于Delta机器人的食品生产线动态目标抓取方法

目的：解决当前食品生产中Delta机器人在动态目标抓取方面存在的精度差、效率低等问题。方法：提出了一种新的动态目标抓取方法用于食品生产线中Delta机器人的抓取控制,通过传送带的偏移量和编码器的反馈值计算目标的动态位置,优化目标的抓取顺序,并结合门型轨迹和改进的梯形加减速算法对动态目标进行抓取。通过试验对优化前后的控制方法进行分析。结果：在20 mm/s的输送速度下,优化前后机器人漏抓率由3.33%降至0,抓取速度从0.756个/s提高到0.860个/s;在30 mm/s的输送速度下,优化前后机器人漏抓率从8.83%降至0,抓取速度从0.885个/s提高到1.130个/s。结论：动态目标抓取方法能有效提高Delta机器人的抓取效率。     

悬挂式搬运翻曲机器人刚柔耦合动力学分析

为真实地反映悬挂式搬运翻曲机器人构件的运动及所受载荷情况,利用有限元分析软件Ansys对关键部件生成柔性体模态中性文件,通过专用接口导入Adams虚拟样机仿真软件,建立机器人的刚柔耦合动力学模型并进行仿真。所得数据导入Matlab中分析比较了多刚体模型和刚柔耦合模型下机器人末端质心处轨迹曲线偏差及肩关节所受力矩的情况。结果表明,考虑了弹性变形和振动情况下的刚柔耦合模型更加可靠、准确地反映出整机运动的真实动态特性,为机器人结构进一步改进及振动的减小提供数据支持。     

机器人匀速仿形运动控制方法研究

为了提高工业机器人在仿形运动中的匀速性能,对匀速仿形跟踪运动方法进行了研究:采用自适应NURBS曲线插补方法生成仿形路径点,根据点云数据进行仿形末端姿态的规划,通过连续路径匀速运动方法生成最终轨迹。最后在matlab仿真平台进行了仿真分析,通过插补次数为35次NURBS插补后,通过连续路径匀速运动轨迹规划生成的轨迹的速度波动由5%降至0.2%以内,验证了该方法的有效性。     

棉精梳机分离罗拉混合驱动系统优化

为更好地解决现有分离罗拉驱动方式传动链长及难以调整分离罗拉运动规律等缺点，首先，分析精梳机分离接合工艺，提出分离罗拉运动过程中的工艺关键点，并用分段拟合的方法进行拟合，得到理想的分离罗拉运动规律；其次，在对分离罗拉混合驱动方式中的齿轮传动系统进行动力学分析的基础上优化系统中各齿轮的齿数；然后，结合运动学分析及相关要求规划伺服电动机的运动规律，计算得到伺服电动机的速度曲线；最后，通过仿真软件及实验平台进行验证。结果表明，优化后的分离罗拉混合驱动系统可以使分离罗拉按照符合工艺要求的运动规律运行并使分离罗拉的运动具有柔性，解决了现有分离罗拉驱动方式机构传动链长及分离罗拉运动规律调整困难等问题。     

基于改进引力搜索算法的高速并联机器人轨迹优化

目的:解决并联机器人在罐头食品拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题。方法:基于高速并联机器人的体系结构,提出了一种运动轨迹规划方法用于高速并联机器人末端执行器的轨迹优化。建立多约束、多目标、非线性轨迹优化模型,并采用改进的引力搜索算法求解。通过仿真验证了所提方法的可行性。结果:与改进前的规划方法相比,所提规划方法能在较短的时间内完成拾放任务,一次操作的最短时间为0.169 1 s。结论:该规划方法解决了传统并联机器人拾放过程中刚性冲击大、运动稳定性差等问题,具有一定的实用价值。     

小批量多品种工况下喷涂机器人位姿优化模型实验与仿真

为了使机器人在运动性能最优的状态下实现连续喷涂作业,文章从机器人运动学位形角度出发,提出一种机器人站位优化算法。该算法以机器人运动学位形范围和关节运动速度为约束条件,以工作空间灵巧性相关指标为优化目标建立机器人站位优化模型,并进行了实验与仿真。理论和实验表明:文章建立的机器人站位优化算法使机器人在喷涂连续作业的情况下避免经过奇异位形,解决小批量多品种工件的喷涂需求。     

双路进线电脑袜机成圈机构的建模研究与运动仿真

针对国内现有双路进线电脑袜机结构设计方法较传统,缺乏机构动力学分析和仿真研究,存在运动平稳性不高的问题,在对双路进线电脑袜机成圈机制和关键工艺点研究的基础上,分析了织针和三角瞬时受力状况,采用Solid Works三维建模技术创建了双路进线袜机成圈机构的三维模型,进行了机构动力学研究。运用ANSYS有限元分析技术,对主要成圈机件进行了运动模拟仿真,得到了织针位移、速度、加速度曲线,并根据仿真结果对成圈机件进行了设计优化。结果表明,在成圈编织0.19 s(转速为300 r/min)时,加速度最大值为0.75×102m/s2,此值比优化设计前有明显减小,提高了双路进线电脑袜机的运动平稳性。