三手指拉拔式红花采摘末端执行器的设计

通过分析人手工采摘红花时人手指所处的形态,提出了三手指拉拔式红花采摘末端执行器的设计方案.通过采收期红花物料拉拔特性的测量与统计分析,确定机械采摘红花所需最大拉拔力,并通过红花植株生物特性分析,设计计算末端执行器采摘手指及其它关键部件.利用运动学仿真分析三手指拉拔式末端执行器在工作过程中夹持力、运动位移和时间的关系,最...     

六自由度采摘机械臂采摘姿态规划研究

为了解决采摘机器人末端执行器无法根据果实位置自动调整采摘姿态的问题,提出了一种第五关节分离的姿态规划方法。根据机械臂的结构形式,在机械臂的第五关节进行分离后形成机械臂本体和末端执行器部分,在自定义的采摘平面内将末端执行器移动到果实处形成果实采摘圆,根据末端执行器部分第五关节边界曲线与果实采摘圆交点个数对末端执行器的采摘方式进行了分类,结合各种采摘方式的特点求解了末端执行器合适的采摘姿态。以MATLAB GUI为仿真平台,对采摘姿态进行了仿真,并在实验室内进行了采摘实验,结果表明:该方法能够为机械臂规划出合适可行的采摘姿态,为机械臂采摘提供了理论基础。     

香蕉采摘与吊运作业机器人PLC遥控系统设计

由于香蕉的易损伤性和大尺寸特征,给香蕉的采摘作业带来很大的难度。香蕉采摘与吊运作业机器人可以整体性完成采摘和吊运作业,可有效解决人工采摘为主、劳动强度大的现状。香蕉采摘与吊运作业机器人采用多套平行四连杆机构嵌套结构,针对伺服连杆机械臂的回转、升降、伸缩伺服控制信号,液压履带行走单元的前进与后退、左转与右转数字控制信号以及末端夹持与切割执行器的伺服摆头、钳头夹紧与松开、切割链锯切入与切出、切割链锯启动与停止数字控制信号进行了PLC集成控制系统开发。以单片机STM32F0为主机,完成了对发送端和接收端的单片机硬件电路设计、PCB封装及软件程序编写等。     

基于欠驱动原理的脐橙采摘末端执行器的设计与试验

果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分,直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性,基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成,两层手指中的一层为剪切机构载体,另一层则为对果实抓取固定的夹持手指;剪切机构由摇杆滑块机构组成。构建剪切机构与机械手的力学模型,根据需求对相关零部件进行了设计与选型;判断了防止机械手剪切机构发生干涉的运动误差范围,并对关键受力部位进行了有限元分析。结果表明,因关键受力点变形导致的运动误差在安全误差范围内,验证了结构的合理性。通过Adams软件对其进行运动学仿真,进一步证明了该末端执行器的可行性。最后,通过末端执行器实物样机进行脐橙采摘剪切试验,机构整体采摘成功率为95%,采摘周期为4.3 s。     

一种通用柔性末端执行器设计和分析

设计了一种用于水果采摘机器人的通用柔性末端执行器,该末端执行器采用电机带动丝杠螺母机构,驱动平行四边形连杆机构实现动作。通过调整定位螺母改变左右手指相对方向可以分别实现对球状物体和圆柱状物体的抓取动作。为了保护某些表皮娇嫩的水果,该末端执行器增加了柔性抓取功能,并且抓取刚度可以调节。最后对末端执行器进行运动学和力学分析,并用MATLAB进行了仿真分析。     

基于双目视觉定位的智能葡萄采摘机设计

针对传统人工采摘葡萄效率低、人力成本高的问题,本文设计了一款基于双目视觉定位的智能葡萄采摘机。分析人工采摘葡萄过程中的托住葡萄、剪裁葡萄柄和收集葡萄一系列动作,设计了基于可沿环形运输臂运动的袋装装置和夹持装置的葡萄托住机构、末端执行器带剪子的六自由度机械臂葡萄剪裁机构和采用滚珠丝杠原理实现葡萄分装的葡萄收集机构。利用Solidworks建立了基于双面视觉定位的智能葡萄采摘机三维模型,系统仿真了采摘机的葡萄采摘、封装、运输功能,输出目标葡萄串的运动轨迹,可实现采摘、封装和运输为一体的自动化操作;驱动机构采用市面上成熟产品具备较大安全设计余量,基于ANSYS Workbench软件对主要受力部件进行了分析校核,对结构方案设计及材料选型进行了验证分析。结果表明,该设计方案可满足使用需求,具有较强的工程实施价值,可为其他类似自动化产品设计提供参考。     

微创外科手术器械末端执行器夹持力建模与分析

针对主从微创外科手术机器人同一主手控制不同手术器械在相同开合角度下的夹持力安全问题,研究了手术器械末端执行器的夹持力,建立了一种求解末端夹持力的数学模型.所建立的模型考虑了钢丝绳与导向轮之间的非线性摩擦、指部与腕部的运动耦合以及钢丝绳在导向轮上的蠕动变形对夹持力的影响,得到了在相应开合角度下电机电流与手术器械末端执行器夹持力之间的映射关系;同时,对缝合针所受夹持力进行了受力分析,得到末端执行器对缝合针的夹持力以及末端执行器对缝合针的拉拔力与电机电流之间的关系.通过Matlab对夹持力模型进行仿真研究,得到手术器械末端执行器在考虑和不考虑摩擦与变形情况下的夹持力变化曲线,特别是得到了对缝合针的夹持力和拉拔力随电流变化的曲线图.仿真结果表明,所建立的夹持力数学模型更贴近实际情况,为后续有效和安全夹持力控制提供了理论依据.     

气撑式软体末端执行器的设计与分析

针对目前多指型软体末端执行器难以平稳夹持不同口径容器的问题,开展了一种能够从内部支撑夹持的气撑式软体末端执行器的设计与分析,提出一种新的夹持方式。首先设计气撑式软体末端执行器的结构,由软体驱动器和连接装置构成;其次基于Yeoh模型、虚功原理和软体驱动器结构建立驱动气压与软体驱动器膨胀变形的非线性数学模型;然后开展软体末端执行器膨胀变形的Abaqus软件仿真及实验,将理论模型和仿真、实验结果进行对比,结果验证理论模型的正确性;最后进行气撑式软体末端执行器的夹持实验,结果表明,所提出的气撑式末端执行器能够很好地抓取不同口径的容器。     

车载液压机械臂结构分析及设计

机械臂的主要功能是将末端执行器送到一个所期望的目标位置处,末端执行器完成夹持、装载、吊取等工作后,再将末端执行器及物品送至下一个所期望的目标位置处,末端执行器自动卸载或人工卸载物品,从而完成物品转载工作。现介绍机械臂的组成和分类,并在总结车载液压机械臂设计依据和性能要求的基础上,对其设计方案进行分析和确定。     

基于TRIZ理论的苹果采摘机器人末端执行器的设计

以苹果为采摘对象,研究苹果的物理性质,制定末端执行器的设计要求,阐述TRIZ理论的原理和方法,结合设计要求应用TRIZ理论解决问题的方法合理安排末端执行器的设计流程,最终设计出符合要求的苹果采摘机器人末端执行器。     

一种用于排爆作业的可快速更换末端执行器的设计

基于排爆机器人的作业需求,提出了一款可更换末端执行器的实现方案。分别设计了机械臂腕部搭载平台、四款末端执行工具和快速更换接头以满足排爆作业中可能需要的夹持、打孔、剪线、切割等工作要求。使用有限元软件校核了连接头的强度以及末端执行器与平台手动插拔的可行性。     

加弹性衬套的液性塑料芯轴

一、通常液性塑料芯轴存在的问题液性塑料芯轴作为一种高精度的定心夹紧机构,被广泛地运用于套类零件的精加工。但由于其夹紧行程小,通用性差,且在用于薄壁套类零件加工时,由于工件位于芯轴夹紧带与非夹紧带部位的夹紧刚性和直径涨出量的不等,易使工件加工后形成的表面素线不直。这些都在一定的程度上限制了它的使用范围。二、加弹性衬套后芯轴的结构及优点为了解决通常液性塑料芯轴存在的上述这些问题,我们设计了加弹性衬套的液性塑料芯轴,结构如图1所示。如图,当拧动夹紧螺钉时,柱塞前移,芯轴型腔内压力增高,芯轴薄壁涨套薄壁部分外涨,这     

未知时变环境下采摘机器人电液伺服控制系统

为保证采摘机器人在未知时变环境下的控制稳定性和机器人末端执行器的位置执行精度,优化采摘机器人电液伺服控制系统。系统基于直流电动机驱动机器人各个关节,构建采摘机器人电液伺服控制系统的数学模型;通过加权自扰动递推最小二乘法辨识采摘机器人接触动力学模型实时控制参数后,结合小脑神经网络和PID算法,分别实现前馈控制和反馈控制,以此优化采摘机器人电液伺服控制系统。结果表明：优化后系统具备较好的控制参数辨识效果,机器人末端执行器在3个方向的误差接近于0;可在2 s内完成控制,超调量在2%以内;控制机器人在静态和动态2种状态下,液压缸活塞的位移结果均低于1.6 cm。     

一种新型垃圾处理机械手系统及其智能控制方法

针对旅游垃圾中瓶罐分拣及分类的问题,论本提出一种新型的机械手系统,其中设置两套结构相同的四自由度机械手,机械手的末端执行器采用交错布置的三根夹爪。智能控制方法,首先采用摄像机确定目标瓶罐的位姿,然后在机械手靠近目标瓶罐的过程中加入模糊控制,保证对目标瓶罐的准确夹持,最后通过红外传感器来识别夹持瓶罐的种类。采用该智能控制方法控制上述机械手系统,能够将旅游垃圾中的瓶罐高效准确地分拣出来并进行分类。     

基于虚拟样机技术的水果采摘机器人设计

分析了目前国内水果采摘机器人的结构特点,提出了一种球形水果采摘机器人的总体结构方案,并采用虚拟样机技术重点设计了机器人的行走机构和末端执行器.在UG环境下建立了机构的虚拟样机模型,然后通过UG和ADAMS良好的接口直接导入ADAMS,实现了机器人机构的运动学性能仿真分析.该机器人的主要特点是能够适应恶劣的地面环境、对果实伤害小、采摘效率高,能够为进一步研究开发实用型水果采摘机器人提供基础.     

一种仿人手式草莓采收装置的设计

为了减轻人工采摘草莓的劳动强度、降低生产成本、提高效率，利用手指抓取原理设计了一种人工操作辅助采摘的草莓采摘装置，其主要仿人手的采摘部分、输送部分、收集部分及便携腰带等组成。使用时，用腰带把该装置系在人的腰部，通过连杆机构及传动机构操纵手指关节的合并、弯曲动作以达到张开、闭合状态，实现草莓茎的抓取、切断及果实的夹持；果实由带挡板的输送带来完成草莓输送，直至收集箱内，实现采摘、输送和收集为一体；经验证，装置实现了设计功能，采用机械式操作，结构简单、成本低，且无需人手直接去采摘，可用于辅助人工采摘地垄、高架种植草莓等场合。     

基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人设计与试验

针对菠萝智能机械化采摘需求，研究一种基于机器视觉的多机械臂菠萝采摘机器人。根据菠萝茎秆较脆的特点，设计一种由V形悬臂、切刀及挡板组成的推剪式末端执行器，实现菠萝果实与茎秆的分离；设计由多个两自由度机械臂组成的机器人，每个机械臂可带动末端执行器在菠萝垄体的高度、长度和宽度方向上移动；为实施智能采摘，应用深度神经网络YOLOv5检测菠萝果实，通过三维点云分析获得菠萝采摘点位置。结果表明：菠萝果实检测精度为97%，检测召回率为95.75%；在实验室环境下菠萝采摘成功率为90%，平均成功采摘时间为5.4 s，验证了该机器人结构的合理性。     

一种瓶装药品抓取末端执行器的研究

研究了一种瓶装药分拣抓取末端执行器。在分析瓶装药抓取影响因素的基础上,设计了一种夹持式的仿生手指抓取末端执行器;应用ADmAS软件对末端执行器进行运动分析;研究了末端执行器的特征,证实所研究的末端执行器可实现不同直径、不同重量瓶装药的柔性抓取。根据实际情况选择了末端执行器的驱动电机;研究了电机的数学模型;基于非光滑控制理论设计了末端执行器的非光滑PID控制器,应用matlab研究比较了非光滑PID控制器和线性PID控制器的性能,验证了所设计的非光滑PID控制器可实现对末端执行器的快速、稳定控制,并对药瓶抓取过程中扰动有较好的抑制能力。     

基于ADAMS的移栽机末端执行器虚拟设计及参数优化

针对市场上穴盘苗自动移栽机末端执行器取苗损伤率高和对不同规格穴盘取苗适应性差的问题,采用气动入穴-电动夹取的片状夹持手指取苗方式,根据偏心摇杆滑块机构原理设计一种简单可靠的取苗末端执行器。通过ADAMS虚拟设计,对末端执行器机械手爪结构进行参数化优化,确定了机械手爪的最优结构及取苗参数,提高了对不同规格穴盘取苗的适应性,且最大限度地降低了钵苗基质损伤;该优化设计方法很大程度上缩短了产品设计的周期和成本,可作为更为复杂产品设计时的借鉴方法,且可有效避免因作业时更换末端执行器而降低作业效率的问题。     

利用黄甘油传力的夹具

我们吸取外地用工业凡士林代替液性塑料的经验,利用液性塑料夹具的结构原理作了一套插齿夹具,经过使用,取得了一点效果。实践证明,此夹具不但可以用工业凡士林传力,同样也可以用黄甘油传力。工作原理:靠扭转螺钉(见图)将活塞销6往前推动,通过黄甘油1将压力传给弹性套3,使弹性套最薄部分产生弹性变形而将工件2夹紧。