簡介：隨著工業(yè)機器人的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)的控制方式也越來越多。但是，目前市場上機械手控制系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性和人機交互等方面都沒有良好的改善。因此，本文旨在設(shè)計一款具有良好人機交互界面、很好實時性、穩(wěn)定性和安全性的注塑機機械手控制系統(tǒng)。本文結(jié)合三軸注塑機機械手的硬件結(jié)構(gòu)，首先介紹了機械手控制系統(tǒng)設(shè)計需求和需要的外設(shè)。其次，介紹機械手控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案，以及主控器與外設(shè)的通信設(shè)計?？刂葡到y(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想，通過PC104板卡結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，對PC104信號進行定義實現(xiàn)通信。CAN通信電路實現(xiàn)主控制板與伺服控制板的通信，通過伺服控制板接口通信，實現(xiàn)伺服控制板與伺服電機和伺服放大器的通信，從而實現(xiàn)對機械手運行位置和狀態(tài)的控制和監(jiān)督。通信板主要是接口電路轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)主控制器與觸摸屏和遠(yuǎn)程IO的通信。分別是將SCI接口轉(zhuǎn)換成RS232接口電路，實現(xiàn)主控制板與觸摸屏的人機交互，和將SPI接口轉(zhuǎn)換成RS85接口電路，實現(xiàn)主控制板與遠(yuǎn)程IO板的通信，從而實現(xiàn)對機械手氣動組件的控制和監(jiān)督。主控板與EU67接口板的通信和EU67板與注塑機模擬器的通信設(shè)計，實現(xiàn)了機械手與注塑機的聯(lián)機信號的交互。軟件設(shè)計主要詳細(xì)介紹了主控制器的程序設(shè)計及其程序流程圖和具體實現(xiàn)功能，主控制器與觸摸屏的通信程序設(shè)計及其程序流程圖和程序功能，主控制器與遠(yuǎn)程IO板的通信程序設(shè)計及其程序流程圖和程序功能，主控制器與伺服控制系統(tǒng)的通信程序設(shè)計及其程序流程圖及其程序功能，還介紹了主控制器10MS實時中斷程序設(shè)計及其程序流程圖和主控制器的I2C通信程序設(shè)計及其程序流程圖。最后通過對機械手控制系統(tǒng)進行測試驗證，主要是分為在實驗室測試和在工廠進行實際的聯(lián)機測試，根據(jù)測試結(jié)果可知本文所設(shè)計的三軸注塑機機械手控制系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。

簡介：水下機械手是一種重要的海洋開發(fā)工具。為了深入了解水下機械手動力學(xué)特性，提高伺服精度和作業(yè)能力，降低對操作員的依賴性，本文結(jié)合國內(nèi)第一臺深海3500M電驅(qū)動機械手，針對深水機械手的驅(qū)動器、水動力學(xué)、伺服控制器以及自主作業(yè)開展研究。首先，以深水電驅(qū)動機械手的驅(qū)動器即充油關(guān)節(jié)為研究對象，研究其動力學(xué)特性。對充油關(guān)節(jié)油粘性摩擦力矩進行了理論計算，并建立了充油關(guān)節(jié)的動力學(xué)模型。通過變深工況仿真研究，獲得了充油關(guān)節(jié)油粘性摩擦力矩與水深的關(guān)系曲線。模擬實驗研究了不同水深下充油關(guān)節(jié)電機的效率損耗，并提出可從調(diào)節(jié)充油粘度和改變關(guān)節(jié)內(nèi)部流場兩方面來提高驅(qū)動器效率的方法。其次，以一臺深海用水下機械手為研究對象，研究了其在流干擾下的水動力學(xué)。首先，將水下機械手水動力一分為二，即靜水中攪水受力和靜態(tài)下受水流沖擊受力。以MISON公式為計算基礎(chǔ)，利用LAGRANGE方法建立了水下機械手的動力學(xué)模型。通過數(shù)值計算，分析了水阻力、浮力、定常流和非定常流對水下機械手動力學(xué)的影響。發(fā)現(xiàn)浮力產(chǎn)生的關(guān)節(jié)力矩較大，其值與重力力矩在同一數(shù)量級而流干擾和自身攪水力矩都很小，不在浮力力矩的數(shù)量級。本文針對變負(fù)載工況下水下機械手精確伺服控制的困難，研究了基于水下機械手動力學(xué)模型的控制技術(shù)。將滑?？刂朴糜谒聶C械手的伺服控制，設(shè)計了一種基于水下機械手動力學(xué)模型的滑?？刂破??？刂破骼昧讼到y(tǒng)模型知識，但不要求精確的數(shù)學(xué)模型。仿真和實驗研究結(jié)果表明其對變負(fù)載工況具有適應(yīng)能力。最后，鑒于當(dāng)今水下機械手遙控作業(yè)高度依賴于操作員，其操作繁瑣且難以保證作業(yè)精度的情況，開展了水下機械手自主作業(yè)實驗研究。通過在水下機械手手臂上裝一獨特的超聲傳感器陣列和一水下攝像頭，來實現(xiàn)了對一標(biāo)有黑色方塊紋理的圓柱體目標(biāo)的自主抓取作業(yè)。其中，超聲傳感器陣列負(fù)責(zé)獲取目標(biāo)的距離和粗略方位信息，而視覺則用于目標(biāo)的識別以及其方位偏差信息的獲取。研究設(shè)計了基于兩傳感器的水下機械手四步自主抓取算法，其有效性在實驗室及船池的實驗中得到了驗證。

簡介：裝校機器人是裝卸搬運機械中機械化、自動化、智能化較高的機電一體化產(chǎn)品，是多學(xué)科綜合滲透運用的產(chǎn)物。隨著近代工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展，裝校機器人技術(shù)日趨完善，在許多行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，它能夠代替人類在危險、有毒、有害等惡劣環(huán)境下工作；能夠代替人類從事繁重、單調(diào)的重復(fù)勞動；能夠完成某些人類不可能完成的任務(wù)，減輕了人工的勞動，提高了工作效率。本文所涉及的裝校機器人是裝校系統(tǒng)的核心組件，它不僅具有一般的搬運、裝卸等功能，而且還具有調(diào)整光學(xué)模塊空間姿態(tài)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)六自由度的運動，將模塊精密準(zhǔn)確的安裝到安裝位置上。機械手作為裝校機器人的執(zhí)行機構(gòu)，是實現(xiàn)裝校機器人功能的關(guān)鍵。本文對整個裝校系統(tǒng)的功能進行分解得出機械手的具體功能，并以此為依據(jù)結(jié)合本系統(tǒng)的特殊性對機械手進行了型選擇，并對機械手進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過PROE軟件建立了機械手的三維模型，再導(dǎo)入ANSYSWKBENCH軟件中，模擬機械手的最大受力情況，對機械手進行結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，得到了其等效變形和等效應(yīng)力的大小和分布情況。發(fā)現(xiàn)機械手的應(yīng)力和變形分布不平衡，存在很大的優(yōu)化空間。在此基礎(chǔ)上，對機械手進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，以力臂的鋼板厚度為優(yōu)化參數(shù)求解出最優(yōu)解，極大的減少了機械手的質(zhì)量并改善了機械手的力學(xué)性能。最后，為了驗證機械手的安全可靠性，本文對機械手進行了可靠性分析。借助于有限元分析軟件ANSYSWKBENCH的可靠性分析模塊，定義各輸入?yún)?shù)的分布函數(shù)，并定義機械手的失效條件，驗證了機械手的可靠性，從而縮短了機械手的設(shè)計周期，提高了工作效率，具有十分重要的意義。

簡介：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人越來越多的接近了人們的生活，同時也引起了更多人的關(guān)注，在理論技術(shù)上不斷的推陳出新。最初，人們把機械臂的研究作為重點，然而基座的固定使機械臂的工作空間嚴(yán)重受阻，因此，移動車的研究有效的解決了這種問題。眾多學(xué)者在機器人研究中一般采用機械臂和移動車分別研究的方法，于是，將機械臂和移動車作為整體進行研究成為了一種新的思路。本文在天津市濱海新區(qū)科技特派員科技專項“基于INTER的移動機械手巡控系統(tǒng)”（SB20080074）和天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金項目“移動機械手的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)研究”（2006BA11）的支持下，對移動機械手系統(tǒng)的相關(guān)問題進行了研究，主要內(nèi)容包括首先在把握移動機械手結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，將移動機械手分為機械手和移動平臺兩部分，分別建立了機械手和移動平臺的運動學(xué)模型，最后建立了移動機械手的統(tǒng)一運動學(xué)模型；其次在運動學(xué)研究的基礎(chǔ)上，分別建立了機械手和移動平臺的動力學(xué)模型，運用拉格朗日動力學(xué)方法，推導(dǎo)出了移動機械手的統(tǒng)一動力學(xué)模型；接著對前面已建立的移動機械手和移動平臺的運動學(xué)、動力學(xué)模型加以適當(dāng)?shù)倪\動控制算法進行軌跡跟蹤控制，控制結(jié)果驗證了建模的準(zhǔn)確性；最后以移動機械手的協(xié)調(diào)控制作為一種新的思路，在建立了移動機械手統(tǒng)一運動學(xué)和統(tǒng)一動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分別采用混合控制算法和滑模控算法進行軌跡跟蹤和探索驗證。

簡介：蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文銅板包裝線配重機械手及銅板智能抓取研究姓名周海東申請學(xué)位級別碩士專業(yè)機械制造及其自動化指導(dǎo)教師蔡善樂20120607銅板包裝線配重機械手及銅板智能抓取研究ABSTRACTTHEWEIGHTCOUNTERBALANCEPROCESSINPACKINGPRODUCTIONLINEWHICHISUSINGBYJINCHUANGROUPLIMITEDCOMPANYITSWEIGHTCOUNTERBALANCE咖CTI】REUSESVACUUMGRIPDEVICETOGRIPTHECOPPERSHOWEVERTHEVACUUMGRIPDEVICECANNOTGRIPTHECOPPERSWHENTHECOPPERSAREPARTICULARLYUNEVENTHISTHESISSTUDIEDMAINLYONTHEPACKINGPRODUCTIONLINETODESIGNTHEMANIPULATORWHICHCANNEARTOTHEOBJECTSOUGHTAUTOMATICALLYBASEDONMACHINEVISION，THENINTELLIGENTGRIPPINGOFTHECOPPERSSOTHATWECANINCREASEPRODUCTIONEFFICIENCYANDENHANCETHEOVERALLTECHNOLOGYANDEQUIPMENTLEVELOFTHECATHODECOPPERPROCESSINGTHEDETAILRESEARCHCONTENTSOFTHISPAPERARESHOWEDASFOLLOWS1ACCORDINGTOTHEEQUIPMENTCOMPLEXANDTHEWHOLEPROCESSOFTHEPACKINGPRODUCTIONLINE，THEMACHINERYSTRUCTURALPARTSANDITSWORKINGPRINCIPLEWEREINTRODUCEDATTHESAMETIME，THEREALIZATIONOFCONTROLSYSTEMWASDESIGNED2THISPAPERANALYZEDTHEHANDOFTHEMANIPULATORANDPROPOSEDTHEOVERALLDESIGNOFTHEWEIGHTSYSTEMMECHANICALS仃UCTLLREANDTHEMECHANICALGRIPPERDESIGNSTNLCTUIETHEARTICLESTUDIEDTHEPROBLEMOFTHEGRIPPERSTRU陽】REINTHEADAPTATIONELEMENTS，COPPERCONTACTDETECTIONANDSOONITALSOSELECTEDTHEROBOTDRIVENANDCONTROLMETHODS3THROUGHTHEROBOTINTELLIGENTGRIPPINGTECHNOLOGYTHEPAPERSTUDIEDTHEINDUSTRIALROBOTINTELLIGENTGRIPBASEDONCOMPUTERVISIONITANALYZEDTHEKEYISSUESOFTHEINDUSTRIALROBOTSSUCHASINTELLIGENTCAPTUREOFTARGETIDENTIFICATION，ORIENTATIONTOSTRIKEANDGRASPINGTHEPLANNINGITPUTEMPHASISONTHEBASICTHEORIESANDMETHODSOFTHEINDUSTRIALROBOTVISIONGUIDEDTECHNOLOGY4THEPAPERPUTGRIPPINGTASKOFPOSITIONINGTHEMONOLITHICCOPPERCATHODEASTHERESEARCHBACKGROUND，USEDCOMPUTERVISIONTECHNOLOGYTOGUIDE，OBTAININGTHELOCATIONOFTHETARGETCOPPERINTHEIMAGEPLANECENTERANDUSEDTHELASERSENSORSTOOBTAINDEPTHINFORMATIONOFTHETARGETCOPPERDIRECTLYTOTHECAMERAREFERENCECOORDINATESYSTEMMAPPINGTOTHEROBOTCOORDINATESYSTEM，GETTINGTHEACTUALCOORDINATESOFTHECENTEROFTHETARGETCOPPERANDLEADULTIMATELYTOTHEENDOFTHEACTUATORTOCOMPLETETHEGNPONTHETARGETTHISSUBJECTUSEDPOSITIONINGANDACCURATE酣PABOUTMONOLITHICCOPPERINWORKINGSCENEASITSENTRYPOINT，ANDTHETHEORYANDTECHNOLOGYOFMACHINEVISIONTOIV

簡介：機械手視覺伺服是一種利用視覺信息對機器人運動實施反饋控制的重要方法，與傳統(tǒng)控制方法相比，能提供更高的設(shè)計靈活性、任務(wù)精度以及智能化水平，受到了廣泛關(guān)注，是機器人領(lǐng)域的重要研究方向。與基于標(biāo)定的運動學(xué)視覺伺服方法相比，無標(biāo)定動態(tài)視覺伺服方法無需對系統(tǒng)參數(shù)進行精確標(biāo)定從而避免了精確標(biāo)定的繁瑣性、困難性，可在僅提供這些參數(shù)的粗略值或最佳估計值甚至任意估計值的條件下保證很高的系統(tǒng)性能，并且由于考慮了機器人的非線性動力學(xué)，還能更好地適用于高速、高性能的視覺伺服場合，是一個有前景的視覺伺服方法，成為了目前視覺伺服領(lǐng)域的研究熱點。本文在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對無標(biāo)定動態(tài)視覺伺服方法做進一步的深入研究。本文首先對傳統(tǒng)視覺伺服方法的基本問題進行介紹，綜述了無標(biāo)定視覺伺服方法的研究結(jié)果。然后，論述了視覺伺服方法中最基本的運動學(xué)建模方法，詳細(xì)推導(dǎo)了場景、手眼兩種視覺系統(tǒng)下的基于位置的以及基于圖像的視覺伺服運動學(xué)模型，加深了對視覺伺服方法核心問題的理解，便于進行各種視覺控制器的設(shè)計，也為本文的研究提供了堅實的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)有的近似雅可比控制方法能在僅利用系統(tǒng)參數(shù)粗略值或最佳估計值的情況下保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性，但卻均需利用關(guān)節(jié)角速度精確測量值。本文提出了一種無關(guān)節(jié)角速度測量下的近似雅可比控制策略，設(shè)計了兩種滑模觀測器策略對關(guān)節(jié)角速度進行在線估計，并詳細(xì)分析了這兩種設(shè)計的系統(tǒng)穩(wěn)定性，有利于提高視覺定位系統(tǒng)在實際環(huán)境中的控制性能?，F(xiàn)有的基于自適應(yīng)雅可比的任務(wù)空間跟蹤方法能同時處理運動學(xué)和動力學(xué)的不確定性，但需用到任務(wù)空間速度或關(guān)節(jié)空間速度甚至兩者的精確測量值，其系統(tǒng)性能會在實際應(yīng)用中受到測量噪聲的嚴(yán)重影響。為了進一步提高控制性能，本文提出了一種無任務(wù)空間和關(guān)節(jié)空間速度測量下的自適應(yīng)視覺跟蹤方法，設(shè)計了三種滑模觀測器策略對關(guān)節(jié)角速度進行在線估計，詳細(xì)分析了這三種設(shè)計下的系統(tǒng)穩(wěn)定性。與基于自適應(yīng)雅可比的自適應(yīng)視覺跟蹤方法只能用于深度參數(shù)恒定不變或緩慢變化的場合不同，基于深度獨立雅可比的無標(biāo)定視覺伺服方法可處理最一般的三維運動問題，對深度參數(shù)無任何限制，也能處理攝像機內(nèi)外部參數(shù)的不確定性，是一種有前景的視覺伺服方法。在現(xiàn)有的基于深度獨立雅可比的多特征點場景視覺跟蹤方法中，設(shè)計的用于估計攝像機參數(shù)的自適應(yīng)律需利用無法得到的深度參數(shù)精確值，在實現(xiàn)階段只能利用估計值進行代替，但是此方式再也無法從理論上保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性，甚至穩(wěn)定性。為了解決此問題，本文提出了一種改進的利用深度參數(shù)估計值進行設(shè)計的自適應(yīng)律，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種初始狀態(tài)無關(guān)的自適應(yīng)律，均能從理論上保證系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。為了處理場景視覺伺服中特征點坐標(biāo)參數(shù)的不確定性，本文提出了一種新的基于深度獨立雅可比的運動學(xué)建模方法，能同時處理攝像機參數(shù)以及特征點坐標(biāo)參數(shù)的不確定性。在此基礎(chǔ)上，提出了同時適用于場景、手眼兩類視覺系統(tǒng)的運動學(xué)模型統(tǒng)一框架，研究了此統(tǒng)一框架下的視覺定位、跟蹤控制器設(shè)計問題。為了解決統(tǒng)一框架中的過參數(shù)化問題，本文設(shè)計了一種新的基于深度獨立雅可比的參數(shù)估計策略，實現(xiàn)了攝像機參數(shù)與特征點坐標(biāo)參數(shù)之間的解耦估計，減少了待估計參數(shù)數(shù)目，并降低了計算復(fù)雜度。為了解決期望圖像軌跡的相容性問題，本文提出了一種新的場景視覺系統(tǒng)下的圖像空間無標(biāo)定路徑規(guī)劃算法，可在攝像機內(nèi)部參數(shù)以及物體三維模型均未知的條件下產(chǎn)生用于連接初始、期望圖像特征的中間參考圖像特征。通過考慮機械手動力學(xué)，本文利用李雅普諾夫理論證明了在所提方法控制下系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性，利用仿真研究以及初步的實驗研究驗證了所提方法的有效性。

簡介：本課題設(shè)計了一個基于移動車輛專用控制器的機械手控制系統(tǒng)，它的主要功能就是為機械手完成各種預(yù)先制定任務(wù)提供一個完整的控制方案。該控制系統(tǒng)所用的主控制器是由INTERCONTROL公司的DIGSYCOMPACT，其主要優(yōu)點是該控制器是為移動車輛上的控制系統(tǒng)專門設(shè)計，在一些移動車輛工作的環(huán)境中其穩(wěn)定性非常高。該論文以機械手為研究對象，設(shè)計了基于移動車輛專用控制器的機械手控制系統(tǒng)。首先介紹了控制系統(tǒng)與機械手背景、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，提出了基于移動車輛專用控制器的機械手控制系統(tǒng)的實際的意義。接著根據(jù)所選的控制器結(jié)構(gòu)特點做出了控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并且詳細(xì)介紹了控制系統(tǒng)所選用的控制器和執(zhí)行器。然后詳細(xì)介紹了硬件的設(shè)計方案，具體來說介紹了上位機與PC機的通訊硬件連接設(shè)計，電機的驅(qū)動電路選用的是LMD18200驅(qū)動芯片，能夠?qū)ο挛还?jié)點的輸出控制信號起到很好的放大作用，驅(qū)動電機使機械手實現(xiàn)關(guān)節(jié)的精確轉(zhuǎn)動。多路閉環(huán)反饋的設(shè)計中選用了速度傳感器CPA425、直線位移傳感器AF145、角度傳感器BCE66BS10，這些多路閉環(huán)的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對機械手的實時控制，從而實現(xiàn)機械手的伸縮等更為精準(zhǔn)的動作。最后設(shè)計出了控制系統(tǒng)的初始化軟件設(shè)計。

簡介：機械手分為直角坐標(biāo)型，極坐標(biāo)型，圓柱坐標(biāo)型以及多關(guān)節(jié)型。直角坐標(biāo)型機械手可以用作各種自動化設(shè)備，完成如焊接、搬運、碼垛、裝配、噴涂等一系列工作。特別適用于多品種、大批量的柔性化作業(yè)，對于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件起著十分重要的作用。結(jié)合目前的國內(nèi)外在該方向上的發(fā)展現(xiàn)狀以及生產(chǎn)線的具體要求，本文設(shè)計制作了一種冰箱U殼搬運機械手，其主要任務(wù)是將冰箱U殼從折U機中取出，旋轉(zhuǎn)90度后平放在輸送線上。該機械手可根據(jù)U殼的型號自動改變其搬運軌跡以躲避障礙，同時系統(tǒng)具有過載保護、急停及報警等功能。首先，搬運機械手的系統(tǒng)設(shè)計。利用三維設(shè)計軟件PROE對U殼搬運機械手的水平移動部分、豎直移動部分、開合橫梁及夾爪等部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時利用二維設(shè)計軟件AUTOCAD對各部件進行了零件圖與裝配圖的繪制；設(shè)計了各氣缸及吸盤的驅(qū)動回路以及用于抵消系統(tǒng)部分重力的氣動平衡回路；完成了系統(tǒng)操作電路的設(shè)計，傳感器的接線與配置以及PLC輸入輸出分配。其次，有限元軟件仿真及控制軟件設(shè)計。利用ANSYS進行了小臂變形與應(yīng)力校核、支撐架的模態(tài)與瞬態(tài)動力學(xué)分析以及連接臂尺寸的優(yōu)化設(shè)計；機械手采用PLC與觸摸屏聯(lián)合控制，控制方法為示教再現(xiàn)，示教方式為集中示教，根據(jù)U殼型號通過觸摸屏輸入運動參數(shù)使其按照相應(yīng)的運動模式運行，同時將信息存儲在寄存器中以便再現(xiàn)所走路徑。最后，系統(tǒng)實驗與調(diào)試。對機械手的硬件與軟件進行單機與聯(lián)機調(diào)試并經(jīng)實驗確定了各型號U殼的運行軌跡、速度、加速度等運動參數(shù)同時探討了U殼尺寸、運動參數(shù)對機械手運行周期的影響。此外根據(jù)實際工況的需要對系統(tǒng)的可靠性、可操作性以及抗震性能進行了進一步完善。

簡介：噴漿機械手能夠代替人工抱噴頭的重體力勞動，提高了工作效率，拓寬了工作范圍，能實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，提高了施工的安全系數(shù)。基于這些優(yōu)點，它被廣泛應(yīng)用于各種工程中。本文對噴錨支護的工作環(huán)境進行了分析，根據(jù)工作需要，確定了噴漿機械手的中央回轉(zhuǎn)運動、大臂升降運動、大臂伸縮運動、噴頭擺動運動、噴頭畫圈運動，設(shè)計了具體的結(jié)構(gòu)，并用PROENGINEER軟件做出它的三維模型。根據(jù)機械手各結(jié)構(gòu)之間的運動關(guān)系，用位置矢量在坐標(biāo)系間的平移和旋轉(zhuǎn)變換分析機械手的位置和姿態(tài)。運用運動學(xué)和動力學(xué)知識求出機械手的運動學(xué)、動力學(xué)方程，對機械手的運動和控制進行了基本的分析。將三維模型導(dǎo)入ADAMS軟件，設(shè)置各個運動的具體參數(shù)，進行運動輔助分析，得出負(fù)載和運動的變化情況。研究了適合噴漿機械手工作需要的液壓系統(tǒng)的調(diào)速方式、動力源，確定了用電液比例多路換向閥調(diào)速、用定量泵提供動力的液壓回路方案。根據(jù)各個執(zhí)行元件的負(fù)載和速度的變化情況選擇了具體的型號，計算出各執(zhí)行元件的流量和壓力參數(shù)。根據(jù)執(zhí)行元件的流量和壓力參數(shù)，選擇了電液比例多路閥和定量泵的具體型號。

簡介：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，機械手臂在工業(yè)的應(yīng)用中越來越重要。機械手臂是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)。它能部分地代替人工操作能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸。本文介紹了國內(nèi)機械手臂研究現(xiàn)狀，描述了機械手臂控制系統(tǒng)的工作原理和動作實現(xiàn)過程。完成了五自由度機械手臂控制系統(tǒng)的設(shè)計，并設(shè)計了五自由度機械手臂的機械結(jié)構(gòu)，對驅(qū)動電機以及PLC進行了選型。本文設(shè)計的五自由度機械手臂能夠完成伸展、升降、手部的旋轉(zhuǎn)、夾爪的傾斜以及抓取。通過使用PLC實現(xiàn)控制機械手臂的運行?？删幊踢壿嬁刂破魇抢^電器控制和計算機控制基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成以微器處理為核心把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。單獨的PLC主模塊難以實現(xiàn)五自由度機械手臂的控制。本文提供幾種方法實現(xiàn)對機械手臂的控制，并進行比較。包括增加定位模塊，幾個PLC組成N∶N網(wǎng)絡(luò)。機械手臂使用步進電機和直流電機驅(qū)動。步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度稱為“步距角”。PLC用來產(chǎn)生控制脈沖，通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖，控制步進電機的轉(zhuǎn)角。機械手臂的定位使用半閉環(huán)控制，并使用光電編碼器為定位提供反饋。在控制算法上，建立一PID控制器用于機械手臂的位置跟蹤控制。通過調(diào)整PID參數(shù)，從而改善控制系統(tǒng)的性能，提高控制器的適應(yīng)能力。

簡介：隨著工業(yè)機械化和自動智能化的發(fā)展，各個領(lǐng)域都取得的很大的進步，其中機器人的設(shè)計研究成為熱門，并不斷取得突破。機器人主要可以分為工業(yè)機器人和仿生機器人，機器人已經(jīng)從最初的工業(yè)領(lǐng)域擴展到醫(yī)療康復(fù)業(yè)、服務(wù)業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域，即將普及于每個家庭。本文研究的是氣動機械手，相比于一般機器人，氣動機械手是由一種新型的具有柔順性好、安全性高、重量功率比大、工作簡單、動作平滑的仿生學(xué)執(zhí)行結(jié)構(gòu)氣動人工肌肉驅(qū)動的。氣動人工肌肉被廣泛應(yīng)用于仿生、專業(yè)醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練、服務(wù)等相關(guān)機器人領(lǐng)域，在此背景下，有關(guān)氣動人工肌肉的相關(guān)研究深受研究人員青睞。本文將氣動人工肌肉作為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)人手結(jié)構(gòu)特點及運動特點，設(shè)計了一種多自由度氣動人工肌肉機械手，整個機械手包括四個結(jié)構(gòu)相同的手指、一個大拇指、一個手掌。每個手指具有三個自由度，由三個關(guān)節(jié)和多個配件組成。氣動人工肌肉通過鋼絲繩拉動滑輪，從而帶動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)仿人手功能，具有良好的仿生性。本文的主要工作如下分析人手結(jié)構(gòu)及運動，利用三維建模UG軟件設(shè)計了多自由度氣動人工肌肉機械手。整個機械手的尺寸是人手基本尺寸的15倍，其結(jié)構(gòu)包括大拇指、手指、手掌。以食指為對象，對手指進行了運動學(xué)正解、逆解分析。根據(jù)分析結(jié)果，利用MATLAB得到了手指指尖的運動范圍。每根手指的三個自由度分別為手指近指節(jié)屈伸轉(zhuǎn)動范圍為080°，中指節(jié)為090°，遠(yuǎn)指節(jié)為060°。依據(jù)氣動回路工作原理和硬件控制原理，進行了氣動回路的設(shè)計、氣動元件和硬件的選型，并分析了機械手指單關(guān)節(jié)的運動控制原理及控制方法，對控制界面的軟件實現(xiàn)進行了編輯設(shè)計。搭建了氣動人工肌肉機械手整個實驗臺，利用控制界面進行機械手指單關(guān)節(jié)跟蹤響應(yīng)實驗和機械手指各關(guān)節(jié)實驗，得到各關(guān)節(jié)運動范圍，驗證機械手結(jié)構(gòu)的合理性以及機械手的仿生性和柔順性。

簡介：多指機械手作為機器人與外界環(huán)境互相作用的末端執(zhí)行部件一直受到研究人員的關(guān)注。傳統(tǒng)的機械手爪存在抓持動作單一、自由度少及通用性差等缺點嚴(yán)重制約了機器人的發(fā)展與應(yīng)用。在果實生產(chǎn)中收獲采摘作業(yè)約占整個作業(yè)量的40％。隨著人口的老齡化和農(nóng)業(yè)勞動力的減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本也將隨之提高。因此發(fā)展機械化收獲技術(shù)研究開發(fā)果實采摘機器人具有重要的現(xiàn)實意義。本文在以往研究的基礎(chǔ)上進一步深入研究了基于FPA的彎曲關(guān)節(jié)的基本特性分析了三自由度手指的輸出力特性、提出了新型氣動柔性多指采摘機械手的設(shè)計目標(biāo)、機械結(jié)構(gòu)和傳感檢測單元配置、控制算法通過模塊化設(shè)計能夠較好地適應(yīng)不同種類果實的采摘。主要完成的研究工作如下1提出了由FPA直接驅(qū)動的彎曲關(guān)節(jié)。從靜力學(xué)的角度建立彎曲關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角及輸出力矩靜態(tài)模型以熱力學(xué)第一定律為理論依據(jù)結(jié)合彎曲關(guān)節(jié)的動力學(xué)方程推導(dǎo)了關(guān)節(jié)的動態(tài)模型。對彎曲關(guān)節(jié)進行了靜態(tài)特性測試實驗實驗結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角開環(huán)階躍響應(yīng)時間大約是1S關(guān)節(jié)輸出力的開環(huán)階躍響應(yīng)時間大約是05S采用前饋補償及PI反饋控制可使關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角實現(xiàn)精確控制。2提出了基于專家控制器的柔性手指指端抓持模型?；跉鈩尤嵝詮澢P(guān)節(jié)設(shè)計了一種三自由度手指采用DH法建立了三自由度手指的運動學(xué)方程及力雅可比矩陣在分析手指受力狀況的基礎(chǔ)上建立了指端輸出力與各個關(guān)節(jié)FPA內(nèi)腔氣壓值之間的映射關(guān)系實驗結(jié)果與指端輸出力模型基本吻合。建立了氣動柔性彎曲關(guān)節(jié)的剛度模型進行了實驗研究其結(jié)果與仿真曲線基本一致進一步分析了三自由度手指指端剛度并進行了仿真研究。介紹了一種基于關(guān)節(jié)柔性的手指指端抓持模型針對不同類型的干擾力分析了手指指端抓持的穩(wěn)定性提出了基于專家控制器的柔性指端抓持控制并完成了相應(yīng)的實驗研究取得了良好的控制效果。3提出了一種手指指節(jié)正壓力可控的包絡(luò)抓持模型。分析了目標(biāo)物體受力狀況按照手指指節(jié)與目標(biāo)物體之間的各個接觸力大小盡量均勻的原則對目標(biāo)物體受力進行了優(yōu)化。建立了關(guān)于手指指節(jié)接觸點所受到的正壓力及摩擦力與關(guān)節(jié)FPA輸出力之間的力學(xué)模型。使用兩個觸力傳感器應(yīng)用杠桿原理建立了接觸點正壓力及其作用點的測量模型。提出了指節(jié)接觸點正壓力的雙閉環(huán)控制策略設(shè)置了補償器對摩擦力進行實時補償對壓力反饋信號進行微分處理用以消除壓力檢測信號中所包含的高頻噪聲。搭建了實驗平臺實驗結(jié)果表明手指正壓力動態(tài)響應(yīng)時間為約1S誤差穩(wěn)定在±05N范圍。4分別測定了黃瓜和蘋果的抗壓特性、果實表面與硅膠表面之間的摩擦系數(shù)和果柄切斷阻力等特性。5詳細(xì)闡述了多指采摘機械手的設(shè)計目標(biāo)、機械結(jié)構(gòu)、傳感單元、控制單元和切割器。提出了兩類不同精度等級的多指采摘機械手分別為標(biāo)定多指采摘機械手和實用多指采摘機械手。標(biāo)定多指采摘機械手配備了關(guān)節(jié)位置傳感器、多維指端力傳感器、指節(jié)觸力傳感器及壓力比例閥實際采摘作業(yè)時使用實用多指采摘機械手它只對各個關(guān)節(jié)FPA中的壓力值進行閉環(huán)反饋控制。用力學(xué)分析的方法建立了黃瓜和蘋果的抓持模型分析了氣動驅(qū)動器中的氣壓值與抓持能力之間的關(guān)系。研制了可用于黃瓜采摘的機械手采摘效果良好黃瓜抓持成功率為90黃瓜果柄割斷成功率為100采摘時間約為3S。本文研究的新型氣動采摘多指機械手采用課題組自主研發(fā)的氣動柔性驅(qū)動器FPA直接驅(qū)動具有結(jié)構(gòu)簡單便于控制易于小型化等特點具有良好的柔性同時不缺乏剛度。適合應(yīng)用在一些柔性要求相對較高對響應(yīng)速度要求相對較低的場合如農(nóng)業(yè)采摘機器人手指康復(fù)機器人等。

簡介：本文的目的是研究基于TMS320F2812的AC伺服驅(qū)動系統(tǒng)。高速、高精度已經(jīng)成為伺服驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。論文首先介紹了伺服系統(tǒng)內(nèi)部組成元素的發(fā)展?fàn)顩r和作為負(fù)載的機器手臂發(fā)展及其控制方案。其次建立AC伺服系統(tǒng)1、首先分析交流永磁同步電機的數(shù)學(xué)模型、轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制。深入學(xué)習(xí)空間矢量PWM波形的產(chǎn)生以及電流回路和速度回路的PI調(diào)節(jié)等控制方法分析研究并根據(jù)其數(shù)學(xué)模型進行仿真論證分析。2、伺服驅(qū)動器的硬件設(shè)計。即構(gòu)建功率驅(qū)動模塊和基于TMS320F2812最小系統(tǒng)的控制模塊制作PCB板。3、針對由TI公司的TMS320F2812構(gòu)成的控制器編寫了實時控制程序。程序采用模塊化編程思想由C語言和C語言混合編程的方法實現(xiàn)并通過軟件CCS程序編譯下載到DSP中進行電流、速度閉環(huán)程序的調(diào)試實現(xiàn)伺服系統(tǒng)速度模式下的二自由度機械手臂的閉環(huán)控制并對實驗結(jié)果進行分析。由于現(xiàn)實中系統(tǒng)嚴(yán)格講都是非線性的而傳統(tǒng)的PI控制器是針對線性系統(tǒng)設(shè)計的其參數(shù)固定不變不能真正的調(diào)節(jié)好非線性系統(tǒng)。位置采集所用的絕對式光電編碼器及其解碼電路的使用不僅增加了成本開銷同時也引進干擾和延遲等不確定因素。通過現(xiàn)代控制理論的研究對伺服驅(qū)動系統(tǒng)的模型進行改進1、對PI調(diào)節(jié)器進行了改進通過弱磁控制方法重新設(shè)計控制器。2、設(shè)計滑模觀測器解放位置采集電路。最后用MATLAB仿真驗證方案的可行性。

簡介：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中物料搬運機械手發(fā)揮著越來越重要的作用所以對于搬運機械手的設(shè)計也顯得更加的重要。而對于傳統(tǒng)的機械手的設(shè)計存在著生產(chǎn)成本高、設(shè)計周期長等問題這顯然已不能滿足現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)需求。為了適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的新需求本文利用虛擬樣機技術(shù)對搬運機械手進行設(shè)計研究。本文在搬運機械手結(jié)構(gòu)要求的基礎(chǔ)上最終采用了五自由度關(guān)節(jié)型機械手。利用PROE軟件完成了機械手各個部件的三維設(shè)計并完成了虛擬裝配根據(jù)傳統(tǒng)的DENAVITHARTENBERG方法建立了機械手的DH坐標(biāo)系接著求出機械手的正、逆運動學(xué)方程為后續(xù)的虛擬樣機仿真提供了理論基礎(chǔ)推到了機械手運動的動力學(xué)方程為機械手選擇驅(qū)動器提供依據(jù)。根據(jù)搬運機械手真實的工作特點利用虛擬樣機ADAMS軟件對機械手搬運的整個過程分別進行了運動學(xué)和動力學(xué)的分析通過對機械手各種運動參數(shù)速度、扭矩、加速度仿真得到了為實現(xiàn)真實運動控制的實驗參數(shù)在對機械手的動力學(xué)分析過程中發(fā)現(xiàn)了機械手在搬運的過程中存在著系統(tǒng)能耗偏大的問題隨后利用MATLAB的優(yōu)化工具箱針對機械手相關(guān)的參數(shù)進行了優(yōu)化最終得到了優(yōu)化后的機械手參數(shù)。通過和優(yōu)化前的參數(shù)進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化前的對比機械手在搬運過程中的能耗明顯減小了達(dá)到了優(yōu)化的目標(biāo)。本論文是針對搬運機械手從結(jié)構(gòu)設(shè)計到對整個虛擬樣機進行仿真分析最后對存在的搬運機械手功耗過大進行了優(yōu)化完成了一個較完整的設(shè)計工作。得到了利用PROE、ADAMS、MATLAB三個軟件相結(jié)合的一套設(shè)計方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比較可以縮短設(shè)計周期、提高工作效率、節(jié)約設(shè)計時間對以后類似機械產(chǎn)品的設(shè)計具有一定的參考價值。

簡介：工業(yè)上用桶來盛放核廢料、液體有毒化學(xué)品等危險有毒物，其中桶蓋與桶的密封是靠螺紋聯(lián)接來實現(xiàn)的，工人直接面對桶的一切作業(yè)都具有潛在的危險性。為了提高作業(yè)效率和安全性，研發(fā)了一套取封蓋機械手的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了無人條件下自動?。ǚ猓┩吧w的操作。研究內(nèi)容和取得的成果如下結(jié)合某企業(yè)的要求和機械手結(jié)構(gòu)的特點，研究了一套穩(wěn)定可靠的機械手控制系統(tǒng)，包括擰緊理論的研究、控制方法的研究、整體方案設(shè)計、取蓋和封蓋流程設(shè)計、軟件程序的開發(fā)以及硬件組態(tài)等內(nèi)容。從螺紋聯(lián)接的基本理論出發(fā)，對影響螺紋聯(lián)接的因素進行了詳細(xì)研究，盡量減小像摩擦系數(shù)、形狀誤差等這樣的不利因素影響。螺紋聯(lián)接效果的直接體現(xiàn)是預(yù)緊力，因此主要分析了預(yù)緊力與扭矩的關(guān)系，得出了理論關(guān)系式和實際應(yīng)用式，同時對預(yù)緊力有影響的其他方面也進行了詳細(xì)分析，為擰緊技術(shù)的研究打下了理論基礎(chǔ)。對于控制方法的研究是從原理、特點以及應(yīng)用范圍等方面進行比較分析，并確定了以扭矩角度為主，輔以時間、圈數(shù)為參數(shù)的控制監(jiān)測方法。以PLC技術(shù)以及螺紋聯(lián)接理論為依據(jù)研究了機械手控制系統(tǒng)，并確定了控制系統(tǒng)的整體方案。詳細(xì)設(shè)計了取蓋和封蓋流程，規(guī)劃了機械手的路徑，研究了以激光定位為原理的取封蓋定位系統(tǒng)，完成了五自由度機械手的運動控制，實現(xiàn)了基于PLC的控制程序和以LABVIEW工具開發(fā)的上位機監(jiān)控軟件以及通信問題。并通過各部分的組態(tài)搭建起了控制系統(tǒng)的硬件部分。通過控制系統(tǒng)和機械手本體的無縫連接，實現(xiàn)了惡劣環(huán)境下對桶蓋的?。ǚ猓┳鳂I(yè)。實際應(yīng)用表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作可靠，滿足了設(shè)備的控制要求。