巡检机器人行走夹持机构夹持力计算

由于重力影响使得机器人车体水平姿态发生倾斜,通过质心调节,可以保证车体水平,但由于控制系统存在误差,使得质心不可能正好落在单轮支撑点上,导致机器人车体在单轮悬挂时出现晃动.为此,提出了一种新的机器人行走夹持机构,这种机构采用轮爪复合,便于行走和越障.在分析了机器人车体发生晃动的原因之后,给出了夹持力计算公式,并对夹持机构抑制车体晃动的夹持力进行了计算,为夹紧电机的选取提供了理论依据.     

一种自主越障巡检机器人行走夹持机构

在机器人越障过程中，由于重力的影响使得机器人车体水平姿态发生变化，从而机器人自主越障变得十分困难。分析了超高压输电线路障碍物的类型，提出了一种新的双臂自主越障巡检机器人构型，该构型能够跨越输电线路上的障碍物。针对这种新构型，阐述了机器人行走夹持机构的工作原理和实现形式，着重分析研究了偏心夹持机构对保持车体水平姿态的机理。最后，通过越障实验验证了行走夹持机构的可行性。     

重型构件夹持机构驱动力与夹持力关联模型研究

建立了含摩擦转动副大型夹持机构的夹紧力模型,并在此基础上对典型重型夹持机构力的传递进行分析,建立了含摩擦转动副重型夹持机构液压缸输出力(驱动力)与钳口夹持力之间的关联模型,并通过实例计算验证了此模型的准确性,为重型构件夹持系统设计提供了理论依据.     

一种搬运机器人夹持机构设计与抗倾覆性分析

基于十字坐标,设计了一种搬运机器人,其夹持机构为两侧对称、单侧双滑块结构。建立了夹持机构动力学模型,分析了其受力和运动情况,基于ADAMS和MATALB搭建了机器人整体抗倾覆性PID控制模型,仿真分析了其影响因素。分析结果表明,夹持机构的受力和运动可靠可控,机器人整体抗倾覆性可调可控。针对夹持机构的运动学情况和机器人整体抗倾覆性的影响因素,对夹持机构的相应控制策略进行了设计,以使机器人在自动搬运过程中能准确控制夹持机构夹持力。     

磁粉夹持系统夹持力理论分析和实验研究

针对整体结构件加工过程中存在的装夹难的问题,提出了一种利用磁粉颗粒传递夹持力的装夹方案。介绍了磁粉夹持系统夹持的基本原理,分析影响磁粉夹持系统夹持力大小的各种因素,确定了磁粉颗粒的摩擦系数、磁感应强度和磁粉填充区域为主要的影响因素。通过实验测定了不同目数的磁粉颗粒的摩擦系数,并利用实验平台测定了电流大小、磁粉填充高度与夹持力大小的关系,根据实验数据确定了磁粉颗粒的目数,得出了磁粉填充高度、电流大小与垂直和水平夹持力的函数关系。     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构设计

针对输电铁塔危险部位的检修工作,设计了一种新型攀爬机器人;根据攀爬机器人的运动环境和夹持方式,设计了一种由磁吸附和机械夹持结合的复合结构,以保证夹持的可靠性和准确性。该夹持手爪由一个电机驱动,通过齿轮传动带动螺旋升降机上下运动,从而实现爪部对角钢的夹紧;同时,通过电磁铁吸附角钢,实现对角钢的双重夹持,可有效抵御攀爬机器人在铁塔上的坠落危险。介绍了夹持机构的设计过程,建立夹持机构的三维模型,对其进行了静力学分析和仿真;并通过实验验证了其合理性。     

连续油管注入头夹持系统碰撞研究

连续油管注入头夹持系统中的夹持块轴承出现过碰撞碎裂的情况，作为减振部件夹持块垫片的刚度很重要。文中基于动力学基本理论，构建了连续油管注入头夹持系统多体动力学模型。在考虑系统刚度的前提下，针对夹持块垫片刚度对夹持块轴承和滑道板碰撞力的影响做了对比分析；同时，在不同的夹持块垫片厚度下对单个夹持块轴承进行了瞬态动力学碰撞分析。研究结果表明：由于链轮多边形效应，夹持块进入滑道板区域时轴承会与滑道板发生碰撞，滑道板端部采用倒圆弧设计能有效减缓夹持块轴承受到的横向冲击；合适的夹持块垫片刚度与厚度能有效起到减缓夹持块轴承与滑道板碰撞冲击的作用。     

重载锻造操作机夹持力研究

对重载锻造操作机夹持力计算的重要性和困难性进行分析,指出钳口表面有别于一般意义上的机械手夹持面。并将夹持装置钳口与锻件接触面之间简化为钳口凸齿与锻件挤压槽的作用,提出一种夹持力计算的思路。根据使用工况,将钳口工作分为夹紧状态和夹持状态,阐述两种状态的工作特点和作用,建立工件夹持状态下的受力模型,计算夹持状态下钳口在水平和垂直两个位置时的夹持力。用放大系数修正后的夹持力确定钳杆夹紧液压缸输出力,实现夹紧状态时钳口与工件之间形成充分的凹凸齿作用,以保证钳口夹持状态时能够输出最大夹持力矩。结合钳口与工件接触表面的结构特点和作用,提出钳口凸齿设计的思路和原则。实例计算和虚拟样机仿真证明计算结果有效。     

锻造操作机夹持机构最优夹紧力分析

利用Pro-E、Mechanism/Pro、ADAMS和ANSYS等软件建立了夹持机构的多刚体动力学模型和有限元模型,在考虑摩擦基础上研究了夹持力F0与下倾角φ的关系,分析了不同夹紧力F0夹持额定负载时夹持机构的强度。研究结果表明,综合考虑锻件下倾角φ和关键零件的安全系数n,该夹持机构夹持额定负载时的最优工作夹紧力为240T～250T。研究结果对于提高操作机夹持机构的可靠性以及进一步实现柔性夹持控制具有重要意义。     

玻璃模具型腔等离子喷焊机器人夹持机构设计

根据玻璃模具型腔结构特征及等离子自动喷焊对夹持机构的要求,给出了一种用于玻璃模具型腔等离子自动喷焊机器人的夹持机构,该夹持机构采用移动型四支点夹持式方案,并对该夹持机构进行了受力分析、夹紧力的计算及其变形分析。实践表明,该夹持机构动作稳定可靠,结构紧凑合理,经济可行,能满足系列玻璃瓶罐模具型腔等离子喷焊对夹持机构的功能要求,实现了自动、稳定、准确、安全、高效地上料,达到了降低工人劳动强度、提高生产率和保障安全生产的目的。     

锻造操作机夹持机构的设计

通过分析锻造操作机夹持机构的典型工况,以钳口处于两个极限夹持位置时机构的力传递效率相同为依据,结合夹持机构的关键结构参数,利用解析几何法建立了机构的平面坐标系,根据机构自身结构特点及几何关系推导了确定夹持机构的方程式。使机构处于两个极限位置时输出力相同且最大,提高了操作机夹持机构的效率及夹持能力。理论计算了300 kN夹持机构的关键结构参数,验证了研究思路的可行性,为锻造操作机夹持机构的研究及设计提供了参考。     

新型锻造夹持机构力学建模和承载能力分析

介绍了一种基于机构组合的新型锻造夹持机构,应用联立约束法建立新夹持机构的力学模型,利用反作用力响应盲区的概念对新机构的承载能力进行进一步的分析,建立ADAMS动力学模型,对新旧机构在水平和垂直夹持两个位置时夹持机构夹持力进行比较,计算结果与模拟结果一致.最后通过现场实验证明:新夹钳在锻件垂直位置比原夹钳能够减少至少一半的油缸推力,显著提高了巨型重载夹持机构的承载能力.为巨型重载夹持机构的设计提供了一种思路.     

面向大质量串型水果采摘的夹持试验与仿真

对于香蕉这类大质量水果采摘的末端执行机构,确定合理、可靠的夹持方式是机构精简的关键。文中对不同夹持因素组合产生的夹持效果进行了试验研究及夹持过程的有限元仿真分析,得到各夹持因素与夹持效果之间的影响关系及最佳的夹持方式。在自制的夹持试验平台上,针对摩擦夹持方式,进行了不同接触材料及不同夹持力的夹持效果试验;针对钉刺夹持方式,开展了钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度的三因素三水平正交试验。试验数据表明,对于依靠摩擦力夹持蕉串的摩擦夹持方式,可靠性不足;钉刺夹持方式夹持效果优于摩擦夹持,影响夹持效果的因素主次顺序为:钢钉数量、钢钉直径、钉刺深度,最佳夹持效果因素组合为:钢钉数量6颗、钢钉直径5 mm、钉刺深度10 mm。文中研究为香蕉这类大质量串型水果采摘机械手夹持机构的设计提供了理论依据。     

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.     

欠驱动形状自适应气动夹具夹持稳定性

欠驱动夹具有一定的包络和强力抓取能力,但由于欠驱动机构的存在,夹持系统更容易因外界干扰影响其稳定性。夹持构型及欠驱动元件的设计参数对欠驱动夹具的夹持稳定性影响尚未被揭示。提出通过分析夹具夹持状态小位移与力的关系,建立欠驱动夹具动力学方程,得到欠驱动夹持接触物体的等效刚度。对被夹持物体的动力学方程建模,构造能量函数,得到判定欠驱动形状自适应包络夹持的动态接触稳定性刚度矩阵。以平面二关节对称夹持为例分析,结果表明若夹持接触点位置对称分布,接触点处的等效接触阻尼C和等效接触刚度K分别相等,则夹持系统是渐近稳定的。进一步得到：系统中每个弹簧刚度和阻尼参数满足与夹持构型相关的一定比力关系时,可以保证夹持的渐近稳定性。研究结果可以用来分析判定欠驱动夹具的稳定性条件,指导欠驱动夹具的夹持构型及参数设计,对提高欠驱动机械夹具工作安全性和可靠性有重要意义。     

近恒力输出的锻造操作机夹持装置研究

为充分发挥锻造操作机的夹持能力,有效分析操作机夹持装置的结构特点,通过研究操作机夹持轴类零件和饼环类零件的典型应用工况,分析钳口销轴中心距对操作机所需夹持力的影响和操作机夹持装置应满足的条件,明确了操作机夹持装置近恒力输出的必要性。综合考虑夹持装置对操作机其他部件的影响,确定了夹持装置的整体结构。根据夹持装置的结构特点,研究夹持装置的传力比,分析夹持装置的关键参数和确定方法,阐述近恒力输出夹持装置的设计思路。根据近恒力输出夹持装置的研究思路,理论计算300 kN和600 kN操作机的近恒力夹持机构,对原机构和近恒力输出机构进行比较分析,确定了研究成果的可行性,为锻造操作机夹持装置的结构设计和理论研究提供了条件。     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构的设计与分析

针对铁塔检修工人高空作业时手动挂拆安全绳危险性高和效率低的问题,基于菱形原理设计了一种V型角钢对称夹持机构,主要由夹持爪、外展机构和顶出机构组成,夹持爪通过螺旋升降机与滑动导轨的配合实现对角钢的抓紧,垂直于夹持手臂的外展机构通过调整其展出距离改变夹持爪的位置,顶出机构前端的V型块设计可保证机器人机身始终平行于角钢。绘制机器人的SolidWorks三维模型,依据菱形原理简化模型,并验证其对中夹持性和机构设计的合理性,建立静力学模型,对夹持机构进行静力学分析和静力学仿真。通过样机试验,验证了该夹持机构的可行性。     

三维实体测量系统中夹持机构的设计与分析

通过对基于浮力测量的三维实体测量与重构系统测量要求的研究,设计了一种夹持机构。该机构通过采用动力装置与夹持装置分离的原理来保证系统的测量精度,同时,就所设计的夹持机构进行了传动和夹持力的理论分析、力学分析。分析结果表明,所设计的夹持机构能够满足三维测量系统的测量要求,并且提高了系统的测量精度。     

基于输电线路行走越障任务的巡检机器人机构设计

针对超高压输电线路巡检机器人在线路巡检中行走越障的任务需求,在分析超高压线路障碍类型的前提下,提出了一种新型的适用于线路障碍类型多且角度大的巡检机器人行走及越障机构。介绍了变距越障机构和恒力矩夹持机构的构型及结构特点,根据输电线路障碍物尺寸变化的情况,分析了双臂变距越障机构对障碍物长度尺寸变化的适应性,在分析了机器人爬坡能力的基础上设计的恒力矩夹持机构,提高了机器人的爬坡性能。最后,通过现场实验验证了该行走及越障机构设计的可行性和有效性。     

大尺度重型构件夹持机构近恒力优化设计

机械夹持机构是机械制造装备的重要组件,当夹持机构钳口开口因夹持不同尺寸大型工件而有较大变化时,存在夹持力波动很大的情况,因而很难保证夹持的可靠性,甚至造成夹持机构功能失效.针对这一问题,建立了该机构大尺度近恒力目标和夹持力输出最大目标两个优化数学模型,并在此基础上采用统一目标函数法建立了综合近恒力目标和输出更大目标的多目标优化数学模型,利用循环程序与Matlab软件自带的非线性约束最优问题求解工具箱fmincon相结合的优化方法进行全局性寻优.优化结果表明,经过优化后的夹持机构在大尺度范围内既能保持近恒力输出又具有较大夹持力,且夹持力在钳口开口在中间位置时达到最大值,在钳口开口最小和最大两个位置时达到最小值.