基于 SIMULINK 的灌装臂动力学分析

根据拉格朗日方程,建立了灌装机械臂的动力学方程,再通过 MATLAB/ Simulink 仿真计算了各关节的力矩曲线。 由分析结果可知,选用的驱动装置满足使用要求。 建立了灌装臂的三维实体模型,导入 ADAMS 中进行了动力学仿真分析。 仿真结果表明,理论分析结果正确可靠,可为灌装机械臂的设计提供理论依据。     

人造板上下料机械手的动力学分析及仿真

目的 实现包装生产线上的自动化搬运作业,全面系统地了解人造板上下料机械手的动态特性,探究该机械手各关节所需驱动力大小及变化规律。方法 建立人造板上下料的三维结构模型,制定机械手一周期内的运动流程,通过拉格朗日方程法对机械手进行建模,通过系统动力学仿真软件(Adams)仿真出机械手的动态特性并验证动力学模型的准确性。结果 得到了机械手各关节(角)速度、(角)加速度、力与力矩变化曲线,(角)速度变化平缓无突变,(角)加速度、力与力矩曲线在6～9 s时变化剧烈,仿真曲线与动力学模型数据基本拟合。结论 动力学模型建立正确,后续应优化驱动或通过结构优化方式使整个运动过程更加平稳。     

码垛机器人刚柔耦合动力学仿真分析

目的以码垛机器人为例,探讨刚柔耦合系统的运动学、动力学仿真分析方法,分析杆件弹性变形对机器人末端运动精度的影响。方法利用Matlab/Robotics工具箱编程,对码垛机器人进行运动学仿真,获取各关节角位移曲线;利用ADMAS建立虚拟样机,对码垛机器人进行动力学仿真;同时,利用Ansys对机械臂等杆件进行柔性化处理,生成mnf中性文件,导入ADAMS中建立刚柔耦合模型进行仿真分析。结果得出了码垛机器人在高速重载运动过程中机械手末端的位移偏差曲线,以及各关节的驱动扭矩。结论刚柔耦合分析方法更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了在动载荷作用下对零部件动态响应分析的准确性,为码垛机器人的设计优化及驱动选型分析提供了理论依据。     

酒箱码垛机器人的机构设计与运动仿真分析

针对白酒生产线码垛作业,设计了专门的码垛机器人,利用平行四边形机构对码垛机器人进行了结构设计。再根据码垛机器人的结构特点,运用D-H法对运动模型进行了位姿和速度的正反解。在此基础上,利用ADAMS软件对机器人的运动过程进行了仿真,得到了关节扭矩、角速度和角加速度曲线,为后续工作的控制系统设计提供依据。     

基于ADAMS模切机肘杆机构特性分析

通过在ADAMS/View中建立肘杆的虚拟样机,进行了相关运动学、动力学仿真,得到了本肘杆机构各杆件受力曲线,以及模切机负载扭矩曲线和极限功耗、平均功耗,为杆件的具体尺寸设计、材质的选择、疲劳寿命分析,以及原动机的选型等后续设计提供了依据。     

考虑摩擦的机械手逆动力学问题的研究

机械手关节通常包括径向转动关节﹑止推转动关节﹑径向止推转动关节和滑移关节这四种类型。本文针对机械手各类关节的结构特征,分别建立了与之相应的关节库仑摩擦和粘性摩擦的数学模型,并将这些模型应用于机械手逆动力学问题的研究中,给出了既考虑关节库仑摩擦又考虑粘性摩擦的机械手逆动力学问题的算法。最后,以STANFORD机械手为算例,分别计算了计入摩擦和不计入摩擦两种情形下的关节驱动力矩(或驱动力)的时间历程。计算结果表明两种情形下得到的关节驱动力矩(或驱动力)之间存在着明显的差异。     

拉伸机专用上下料机械手的运动学研究

目的 为了提升金属拉伸工作的效率和安全性,适应人们对拉伸产品不断提升的高要求。方法 根据拉伸机的结构和工作流程设计具有四自由度的拉伸机专用上下料机械手,运用D-H法构建机械手的运动学关系式,并进行运动关系的计算。最后,采用Matlab软件中的Robotics Toolbox工具箱来建立机械手的结构模型,以及仿真机械手的工作运动状态。结果 模拟机械手的运动,得出各关节的姿态和末端执行器的行径轨迹,分析得出3个关节速度与角速度在初始与结尾处为0,且连续光滑。结论 根据仿真结果可知,所设计的机械手运动符合加工实际,可以顺利完成上下料的工作。     

伊利无菌灌装机械手包装生产线投产

内蒙古伊利集团具有世界先进水平的无菌灌装机械手包装生产线，日前，在呼和浩特经济技术开发区金川区落成的新工业园投产。     

白酒包装线搬运机器人轨迹曲线研究

目的研究白酒包装线码垛机器人的轨迹曲线方程。方法采用D-H算法建立机器人空间轨迹的正解和逆解方程,求解得到各关节相对于初始位置的转角变化量,然后应用五次多项式逼近方式将转角驱动添加到对应的关节驱动上,对机器人进行动力学仿真,从而得到轨迹曲线。结果提取轨迹曲线上的点,运用Matlab曲线拟合工具箱进行数据拟合,得到了精确的机器人空间轨迹方程。结论采用仿真分析和数据拟合方法得到轨迹曲线方程,避免了复杂的数学建模和公式计算,从而在很大程度上减少了计算量和工作时间,为进一步完成控制系统的设计提供了理论基础和技术支持。     

某自动化流水线搬运机械手的仿真与试验分析

目的研究某自动化流水线三自由度机械手的运动学特性和试验分析方法。方法创建机械手的D-H法运动方程;在SW中建立机械手模型,并导入Recur Dyn中完成对机械手的运动学仿真;最后对试验样机进行试验验证分析。结果通过运动学仿真分析得到连杆2末端点在x轴、y轴、z轴上的位移变化量分别为67,75,150 mm,最大速度设计目标与仿真结果的误差百分比分别为-0.53%,-1.57%,3.08%,最大加速度的误差百分比分别为2.2%,-0.087%,-3%;建立了试验验证平台,通过模块化设计软件,试验得出该机器手的运动学特性良好,电机电流曲线平滑稳定。结论该自动化流水线三自由度机械手具有运动连续且平稳、控制简单的特点,符合自动化流水线的工作特性。     

医疗助力下肢外骨骼设计及动力学仿真分析

针对人体下肢受伤康复等问题,设计了医疗助力下肢外骨骼机器人.对下肢外骨骼系统进行了基本结构设计,把下肢运动分单腿、双腿支撑的不同时期,进行了下肢外骨骼系统动力学计算.通过Lagrange方程,得到各关节力矩计算公式,建立了三维模型,利用基于接口的协同仿真技术并结合ADAMS和MATLAB软件对外骨骼进行联合仿真,得到单腿支撑时期各关节角度变化曲线及力矩变化曲线,对比仿真数据和理论计算数据,验证了理论模型的合理性.通过下肢外骨骼仿真分析设计,为后期下肢外骨骼运动控制及模型制造提供重要数据与理论基础.     

基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析

目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行三维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。     

基于Dobot机械臂的包装自动线运动规划与仿真

目的 针对手工包装作业劳动强度大、生产速率低、一致性差等问题,基于Dobot轻型机械臂设计一种针对校园纪念品包装的自动化线.方法 首先对自动包装线各工序进行分析,确定各工步关键路径点,对各工序内的工步机械臂运动进行轨迹规划.其次利用Robotics Toolbox工具箱建立机械臂仿真模型,进行运动仿真分析.最后联合Matlab和Inventor进行可视化运动虚拟仿真.结果 运动仿真结果显示,在机械臂执行轨迹规划任务过程中各关节角位移无突变,且角速度和角加速度曲线平滑,能保证机械臂运行平稳,可视化虚拟仿真显示机械臂运行平顺.结论 证明各工序机械臂运动规划可行,符合各工步任务要求,可以满足包装自动化任务要求.     

Control of a 2-DOF manipulator with a flexible forearm

In this paper we present experimental results on the position and vibration control of the end-effector of a 2-DOF parallelogram manipulator with a flexible forearm. A dynamic model of the manipulator is first obtained. Control strategies are implemented to control the manipulator. The first control strategy uses the computed torque method based on a reduced-order dynamic model of the manipulator which is obtained by assuming that all the links are rigid. This method is referred to as the reduced-order computed torque (ROCT) method. Experimental results demonstrate that such a strategy is not good for vibration control of the end-effector of the manipulator. The second control strategy is a state feedback control law designed based on a local linearization of the nonlinear dynamic model. Experimental results show that this control strategy achieves good vibration control of the end-effector of the manipulator. However, since the strategy is based on local linearization, it is valid only in a neighbourhood of the operating point. A hybrid controller that uses the ROCT method for the initial large movement of the manipulator is then implemented. Based on a switching rule, the controller is switched to the state feedback controller based on the linearized model when the manipulator is sufficiently close to the equilibrium state. Experimental results are reported and the successful performance of the controller in dampening out end-point vibrations is demonstrated.     

短小丝条状物料包装关键技术原理

目的为了提高食品、医疗等行业包装产品的生产效率、自动化程度以及降低企业成本,对能够实现短小丝条状物料连续包装、自动计量和充填来代替人工操作的特殊机械手开展研究。方法应用机电一体化和控制技术,设计一种全自动机械手,机械手整体采用直角坐标型设计方案;机械手由6只料手构成,并配置单片机称量装置,实现自动计量;料手采用多指结构,通过控制料手动作,实现抓取物料和卸放充填包装;机械手水平往复运动和竖直上下运动由PLC控制实现;结果对机械手样机进行试验研究,结果表明该机械手能够模仿人工操作,可以实现对短小丝条状物料的拾取、计量和充填。结论该机械手的设计原理可行,为短小丝条状物料的全自动化包装奠定了技术基础。     

Motion-Planning Algorithm for a Hyper-Redundant Manipulator in Narrow Spaces

In this study, a hyper-redundant manipulator was designed for detection and searching in narrow spaces for aerospace and earthquake rescue applications. A forward kinematics equation for the hyper-redundant manipulator was derived using the homogeneous coordinate transformation method. Based on the modal function backbone curve method and the known path, an improved modal method for the backbone curves was proposed. First, the configuration of the backbone curve for the hyper-redundant manipulator was divided into two parts: a mode function curve segment of the mode function and a known path segment. By changing the discrete points along the known path, the backbone curve for the manipulator when it reached a specified path point was dynamically obtained, and then the joint positions of the manipulator were fitted to the main curve by dichotomy. Combined with engineering examples, simulation experiments were performed using the new algorithm to extract mathematical models for external narrow space environments. The experimental results showed that when using the new algorithm, the hyper-redundant manipulator could complete the tasks of passing through curved pipes and moving into narrow workspaces. The effectiveness of the algorithm was also proven by these experiments.     

湿喷机机械臂喷枪振动特性的研究

为了提高某公司生产的CHP30型湿喷机机械臂的工作性能,运用D H坐标法对该机械臂进行运动学分析;基于刚柔耦合系统动力学理论,建立了机械臂的刚柔耦合模型,利用ADAMS分别对机械臂的刚性模型和刚柔耦合模型进行了动力学分析,得到了不同载荷情况下机械臂末端在各坐标轴方向上的位置曲线.仿真结果表明：机械臂和混凝土的重力动载荷以及喷射作用力是其产生振动的主要原因,最大振幅约为0.04 m,与实际情况相吻合;端部喷射作用力对机械臂末端振动的影响程度因喷射方位的改变而变化,喷射侧面时,振幅最大,喷射顶部时,振幅最小;橡胶输送管悬挂在2个锁扣上时对机械臂的振动影响较小.仿真结果对湿喷机机械臂的设计有一定的指导作用,同时为机械臂末端的轨迹规划和机械臂的疲劳分析提供了理论依据．