基于多轴机械臂的髋臼旋转截骨手术机器人

为解决医生临床手工开展髋臼旋转截骨术的难点,基于多轴机械臂设计了一种髋臼旋转截骨手术机器人.在设计中,推导了球形摆锯非实体旋转中心点与机械臂、光学导航三者的手眼标定矩阵方程.应用所设计的髋臼旋转截骨手术机器人对六组髋臼模型进行旋转截骨试验,统计所切割髋臼半径精度、光滑度、圆球率,确认髋臼旋转截骨手术机器人可以用于临床手...     

喷涂机器人机械臂运动轨迹优化

喷涂机器人机械臂是工业自动化的重要部分,需对其的运动轨迹进行优化。为了使机械臂更好地融入到自动化生产中,首先建立了机械臂的三维模型。基于Bezier建立了机械臂运动轨迹的曲线模型,并求解出了曲线表达式;同时使用三角Bezier得到机械臂运动轨迹的曲线模型,并将求解结果与Bezier曲线计算结果相比较,得到两种优化方法的差异性。研究表明：采用三角Bezier曲线进行机械臂的运动轨迹规划,可以使关节的角加速度和角加加速度都连续,有效地防止它在工作过程中发生振动和冲击。     

基于ARM的危险作业机器人机械臂控制系统设计

针对高危险作业机器人工作环境的复杂性和作业任务的高难度,设计了机器人双关节机械臂控制系统。系统采用ARM处理器,由光电编码器采集速度和位置信息构成双闭环控制,从而使机械臂完成期望的运动轨迹,系统增加了电流内环反馈,提高了系统的响应速度。     

履带机器人机械臂姿态优化

研究一类危险环境下搭载重型检测仪器及其保护壳等工作设备的履带式底盘结构侦查机器人的机械臂支撑性能。由于负载较重,地面随机激励、越障冲击振动可能给机械臂关节造成一定的损伤甚至失效,所以,需要对此类重型机械臂进行运动姿态仿真研究。针对路面随机激励对履带机器人搭载的机械臂的影响进行了理论分析,并用Recurdy软件建立了履带机器人模型。通过理论计算、仿真和实验,推导出了机器人搭载的机械臂运动时的最佳的姿态。本研究对履带式机器人研究设计和优化提供了重要的依据。     

带机械臂的自主移动物流机器人开发

阐述了我国物流快速发展的现状及面临的问题,对各类物流机器人的特点进行了介绍,重点列举了不同机器人的优缺点。针对部分物流机器人的不足,介绍了该团队研制的带机械臂的自主移动物流机器人,并介绍了该物流机器人的结构特点和功能。     

气动机械臂模糊控制的研究

研究气动机械臂的模糊控制原理和实现方法,设计了机械臂的气压驱动伺服控制回路,并进行了实验研究,结果表明,模糊控制能使气动机械臂获得良好的控制性能。     

液压凿岩机器人机械臂轨迹规划研究

针对液压凿岩机器人机械臂的轨迹规划问题,提出一种液压系统与机械臂轨迹优化相结合的全局功率匹配方法.构建机械臂运动学位姿模型,在关节坐标系内基于三次多项式、五次多项式和带抛物线过渡的线性插值函数等寻优算法进行机械臂轨迹规划.搭建机械臂液压系统运动轨迹跟踪仿真模型,获取仿真环境下多液压缸协同控制的运动规律,根据不同轨迹曲线...     

一种基于SCARA机器人机械结构设计

针对SCARA机器人在生产教学中的广泛应用，设计了一个结构简单、传动精度高、操作方便的可以实现用多种控制方式（PC的远程控制，单片机的控制，开关量的控制等)控制的SCARA型机器人。     

基于装备机械臂的移动焊接机器人设计与仿真模型构建

为实现移动焊接机器人的通用化设计,使其满足多种焊接场景,该研究在履带式八轴移动机器人的基础上,增加两个摆臂伸缩控制轴,实现机器人的十轴控制.同时设计了机器人视觉、本体知觉系统提升机器人的控制精度.经过现场实测,与高级焊接技术工人组成人工焊接队伍相比,该机器人将焊接工时数压缩到4.10％,焊缝瑕疵率下降96.69％,焊点...     

模特机器人的机械臂设计及运动学仿真

设计了一种用于可变形模特机器人的机械臂,它可以改变手臂长度,做一些典型的试衣动作,增强了模特机器人的试衣效果。介绍了机械臂的设计依据以及最终结构,运用D-H法建立了机械臂的运动学方程。通过SolidWorks建立机械臂的三维模型,并将三维模型导入MATLAB/SimMechanics建立机械臂的运动学仿真模型。用数值法和SimMechanics模型法分析了其工作空间,对比仿真结果证明用SimMechanics模型求工作空间是准确和快速的。对典型试衣动作进行了规划,机械臂末端运动轨迹的仿真结果说明机械臂能够按照预期运动,达到了预期效果。     

基于核环境下应急机器人机械臂结构分析与优化设计

为了探究应急机器人在核环境下安装不同工具头作业时机械臂的强度和可靠性,分析设计的合理性,为改进结构、提高性能稳定性及延长寿命提供依据,建立了应急机器人的有限元模型,并选取破碎锤和挖斗两种典型末端工具作业时的两种不利工况,通过ANSYS有限元软件进行静力学仿真分析。结果表明:应力集中主要发生在工具头施力处及油缸与臂铰接处,是可能产生破坏的主要原因。针对动臂进行结构优化设计,使其重量由41.7 kg优化为30.1 kg,减重28.06%;并根据优化结果加工出试验样机,将理论分析用于生产实践上,验证了优化结果的可行性。     

基于重力补偿的机械臂PD控制系统研究

针对多关节机器人机械臂数学描述复杂、运动学分析困难的问题,采用逆动力学方法建立机器人双关节机械臂的动力学模型,并对重力项进行补偿,采用对重力矩准确估值的PD控制算法实现机械臂运动轨迹准确跟踪,能够满足机械臂定点控制的要求,具有无超调、初始力矩小等特点,通过仿真实验表明与理论分析结果一致,表明此控制方法的有效性。     

扬琴自动演奏机器人机械臂设计

为促使我国民族乐器自动演奏机器人的进一步发展,设计一种能拟人化敲击的扬琴自动演奏机器人机械臂。根据D-H参数法建立机械臂的运动学模型并求得运动学方程的正解,利用反变换法求得机械臂运动学方程的逆解,从而验证运动学模型的正确性以及为机械臂运动控制提供理论基础。利用Solidworks三维建模软件建立机械臂的虚拟样机模型,对其进行运动过程仿真,仿真结果验证了机械臂结构及连杆参数设计的合理性。制作试验样机进行实验,进一步证明机械臂设计的可行性。为扬琴自动演奏机器人机械臂的后续研究提供了理论基础。     

带电抢修机器人用力反馈液压机械臂的设计

为了适应10 kV配电线路带电作业的要求,研制了一种能够最大限度地满足现场作业环境要求的主从式力反馈液压机械臂系统,包括机械臂本体、力反馈主手、手持终端、主手控制器、液压伺服驱动器和液压供油系统。采用位置、力双向伺服控制方式,主从手是同型结构,能提高操作的灵活性、工作效率和安全性,避免对机械臂和周围环境的损害。在10 kV配电线路上进行试验,证明了所设计的体系结构的合理性。     

考虑关节非线性的串联双连杆机械臂工业机器人运动控制

当前,导致多轴工业机器人轨迹跟踪误差的主要非线性因素是各轴上的关节非线性和不同轴间的动力学耦合效应。对此,提出了一种考虑关节非线性的串联双连杆机械臂模型的工业机器人运动控制方法。构造了机械臂运动学和动力学模型,提出了一种参数化建模方法,将连杆的非线性刚度和摩擦力直接辨识为关节非线性,并将该方法应用于具有低频振动特性、对轨迹性能具有重要影响的典型多轴工业机器人的串联双连杆臂,再现串联双连杆机械臂的运动状态,通过数值模拟和实验对比,验证了该方法的有效性。采用含可变陷波滤波器的反馈闭环控制和动态前馈补偿2自由度控制两种控制方案,提高机械臂轨迹跟踪和残余振动抑制的性能。结合4种不同运动形式,开展实验研究,与常规PI轨迹跟踪控制方法进行对比分析。结果表明,采用具有可辨识双连杆动力学模型和带可变陷波滤波器反馈闭环回路的2自由度控制方案能够提高轨迹追踪和残余振动抑制性能。     

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。     

基于自适应变阻抗的工业机器人双机械臂控制

为了实现对工业机器人双机械臂位置/力的精准控制,提出了一种自适应变阻抗控制算法。首先建立了阻抗模型,并对双机械臂系统进行了受力分析,将接触力分解为外力和内力,并分别针对外力和内力设计了自适应变阻抗控制算法来实现对位置/力的协同控制;然后通过仿真验证了自适应变阻抗控制算法能够实现对工业机器人双机械臂位置/力的协同控制,运动轨迹跟踪最大误差仅为0.3 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.2 N,表现出了更优的控制效果;最后在定点控制测试平台上得到位置定位的最大误差仅为0.17 cm,接触力跟踪最大误差仅为0.22 N,表现出了更优的工程实用性。     

基于超声电机的微机械臂系统

针对传统电机驱动机械臂体积大、重量重、定位精度低的缺点,研制了基于超声电机的以DSP控制的微型机械臂系统。该系统主要由机械结构和控制系统组成。机械结构由支架、机械臂和系统升降台等组成,控制系统由上位计算机、超声电机及控制器组成。本系统的实验结果表明：采用PI控制器对超声电机的控制,在微米尺度下可以达到较高的精度要求。     

基于虚拟现实技术的机械臂人机交互系统

基于虚拟现实技术设计了一种机械臂人机交互系统,论述了这一系统的逻辑结构、控制方式,对机械臂进行了运动学分析,并介绍了系统的远程控制与视频采集功能。设计完成后,对这一系统进行了测试,确认达到预期目标。     

气动机械臂的控制原理及其实现

研究了多自由度气动机械臂的新型控制原理和实现方法,设计了机械臂的计算机控制的软硬件系统,并给出了定位和跟踪控制的实验结果。