簡介：中醫(yī)推拿又稱按摩有著悠久的歷史是我國醫(yī)學的重要組成部分。它通過各種手法作用于人體肌表調(diào)節(jié)人體的生理、病理狀態(tài)進而達到消除疲勞緩解壓力的作用。本課題研究旨在從中醫(yī)按摩的角度出發(fā)融合機器人學等多學科知識研究設計一款可模擬人手進行按摩的按摩機械手。它是一種主動式按摩器械能夠較好的模擬人手的一些按摩動作幫助人們從疲勞中解脫出來。本研究主要包括以下幾個方面按摩手法的資料收集與按摩理論的研究通過研究得出按摩的運動軌跡曲線和力曲線；完成機械手機械結(jié)構總體方案設計及各零部件結(jié)構設計該機械手主要包括機械于臂和機械手爪兩個部分兩者配合以實現(xiàn)各種按摩動作機械手臂有四個自由度機械手爪設計成四個手指具有兩個自由度運用三維繪圖軟件對每個零部件進行詳細的設計；對機械手臂進行運動學、動力學的建模與仿真研究對機械手爪進行運動學和動力學仿真分析進一步證明了機械手方案的可行性；完成基于工控機的控制系統(tǒng)設計包括步進電機模塊、舵機模塊、編碼器信號和壓力信號采集處理模塊等的設計完成改進型基于ARM的嵌入式控制系統(tǒng)設計包括系統(tǒng)電源模塊、顯示模塊、無線遙控模塊等的設計；完成步進電機控制方法實驗研究和舵機控制方法的研究；完成實驗樣機的調(diào)試和實驗研究。通過以上研究工作解決了按摩機械手的技術難題成功研發(fā)了按摩機械手實驗樣機并調(diào)試成功。為按摩機械手真正進入家庭服務人類社會奠定基礎。

簡介：點擊查看更多基于FluidSIM的機械手夾持器設計及控制研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：為提高裝配機械手的適用性以模塊化裝配機械手機械本體為研究背景進行模塊化控制系統(tǒng)的設計與研究。在分析裝配機械手的相關參數(shù)和運動情況的基礎上根據(jù)減少機械手轉(zhuǎn)動慣量的原則得出裝配機械手逆運動學模型并計算相關關節(jié)轉(zhuǎn)角。在此基礎上對模塊化裝配機械手的控制系統(tǒng)設計方法進行探討從適應中小企業(yè)推廣和經(jīng)濟性角度考慮選擇了基于嵌入式的控制方法和以C8051F020單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)并探討了基于C8051F020單片機實現(xiàn)模塊化軟硬件系統(tǒng)控制的可行性及路徑。根據(jù)機械手功能特征劃分模塊進行了模塊總體構架設計。詳細介紹了控制系統(tǒng)的硬件模塊設計和軟件模塊設計方法與具體實施內(nèi)容。系統(tǒng)的硬件組成總體上包括基本功能模塊預留功能模塊和輔助功能模塊。主要包括JTAG接口模塊步進電機驅(qū)動模塊電源電路串口電路等模塊從而實現(xiàn)裝配機械手的基本功能并預留若干輸入輸出端子口實現(xiàn)預留功能。在軟件設計方面以適應軟件模塊化的角度出發(fā)采用C51語言開發(fā)設計使用迪文公司的觸摸屏作為控制系統(tǒng)信息交互的平臺界面可自行設計易擴展以此作為軟硬件整合交互人機交互的重要平臺。軟件模塊化編程設計主要包括主程序模塊單片機與觸摸屏的通信程序模塊以及各個功能的程序模塊。而功能模塊的增減、調(diào)用基本上都是通過觸摸屏界面設計來完成的。命令按鈕采用事件觸發(fā)機制調(diào)用程序從而大大提高系統(tǒng)的可擴展性和模塊性。具體設計出各個功能模塊完成了以C8051F020單片機為核心的嵌入式系統(tǒng)相關軟件模塊的設計和硬件實物的制作。對硬軟件整體聯(lián)機調(diào)試控制系統(tǒng)達到了控制功能要求。為擴展模塊化系統(tǒng)設計研究提高硬件設計靈活性適應控制系統(tǒng)較高的模塊化要求在理論上探討了基于FPGA軟核MICROBLAZE和其它IP核的控制系統(tǒng)設計方法。利用FPGA的軟核MICROBLAZE的特性使用XILINXISE軟件構造各IP核利用IP核可自定義獨立性強的特點將相關口核從控制系統(tǒng)中添加或刪除從而增減機械手的功能提高控制系統(tǒng)的開放性。使用FPGA軟核的自身特性為模塊化的設計提供了一種新思路。

簡介：神光Ⅲ工程“靶場物理診斷設備輔助安裝系統(tǒng)”的研制項目中要求設計一臺專用作業(yè)設備該設備要求在狹小空間內(nèi)實現(xiàn)對靜態(tài)成像組件的無害夾持和運輸同時避讓空間內(nèi)復雜的管路將靜態(tài)成像組件送達指定位置并實現(xiàn)對組件的大行程進給和多自由度調(diào)節(jié)。而目前常規(guī)地面起重機械和懸軌式起重機都無法滿足這些要求。鑒于以上原因本課題在參照目前起重機常見技術基礎上采用創(chuàng)新設計研究設計了大行程多自由度組件拆裝機械手這一設備并對其剛度、強度、穩(wěn)定性做了靜力學和動態(tài)特性分析。根據(jù)設備功能和工作環(huán)境的要求本文采取“6”字形懸掛軌道設計方案通過掛車機構實現(xiàn)整機設備繞軌道的360°運行采用伸縮臂機構實現(xiàn)變幅采用平動機構實現(xiàn)升降采用擺動機構實現(xiàn)角度的調(diào)整采用六自由度微調(diào)機構調(diào)整位姿采用大行程進給裝置實現(xiàn)長距離進給。利用PROE對整機進行實體建模并用AUTOCAD完成整機零件圖及裝配圖的繪制。方案完成后對設備重點結(jié)構進行計算校核驗證設備在軌道上運行的通過能力和平穩(wěn)性驗證行駛系統(tǒng)的驅(qū)動力驗證液壓系統(tǒng)提供的壓力能否滿足實際工作要求。針對大行程多自由度組件拆裝機械手的結(jié)構特點利用ANSYS軟件對其各工作機構進行有限元建模并將各模型進行整體組裝得到整機有限元模型。通過對整機進行靜力學分析查看各機構的應力集中狀況和變形情況從而對整機的強度和剛度進行驗證。在ANSYS靜力學分析建立的設備的有限元模型的基礎上對模型施加邊界條件和約束對模型進行模態(tài)分析提取設備的低階模態(tài)分析各階模態(tài)對應的固有頻率和振型對大行程多自由度組件拆裝機械手的結(jié)構部分的剛度設計提供一定參考。對設備中的重要運動機構進行動力學分析建立其動力學方程。將PROE建立的設備的三維模型導入動力學分析軟件ADAMS中得到平動機構和擺動機構的運動特性曲線從而驗證設備在運行過程中的平穩(wěn)性。

簡介：機械手軌跡跟蹤問題是當前研究的一項熱點問題軌跡跟蹤控制算法的好壞直接影響到機械手的性能。由于機械手是一個強耦合、高度非線性、時變的系統(tǒng)而且還存在諸多不確定因素無法得到完整的、精確的機器人系統(tǒng)模型因此設計理想的軌跡跟蹤控制器十分困難。在本文中首先構造了機械手的數(shù)學模型分析了其動力學特性和雅可比矩陣并介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊控制的基本原理。然后設計了一種基于FCMAC神經(jīng)網(wǎng)絡動態(tài)逆的機械手自適應軌跡跟蹤控制基本控制律采用非線性動態(tài)逆方法進行設計對由于模型不準確和不確定因素引起的非線性系統(tǒng)逆誤差通過自組織模糊小腦模型關節(jié)控制器FCMAC神經(jīng)網(wǎng)絡在線進行修正。其后研究了一種模糊神經(jīng)滑模變結(jié)構控制方法設計了滑模控制器和模糊高斯基神經(jīng)網(wǎng)絡FGBNN的組合控制器克服了滑模面導數(shù)不連續(xù)的缺點并消除了滑?？刂频亩墩駟栴}確保了系統(tǒng)的全局魯棒性和穩(wěn)定性。最后給出了一種基于粒子濾波的遞歸模糊神經(jīng)視覺伺服控制設計方法使用遞歸模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器中加入粒子濾波對雅可比矩陣進行實時在線估計來控制機械手進行軌跡跟蹤。本文應用上述幾種智能控制算法于機械手的軌跡跟蹤研究中進行了仿真實驗實驗結(jié)果證明了所提出的各種智能控制方法能夠相對準確的跟蹤給定參考軌跡響應速度快控制精度高有效的補償了系統(tǒng)的不確定因素和減弱了系統(tǒng)的抖動。最后以TVT99D機械手為對象對軌跡跟蹤算法的實際控制做了研究并跟蹤了給定的曲線得到的實驗結(jié)果證明本文中的算法具備一定的可行性跟蹤精度較高控制誤差較小響應速度較快穩(wěn)定性較好。

簡介：壓鑄就是在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件的一種金屬鑄造工藝。隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的進步，又從節(jié)能、節(jié)省原材料諸方面出發(fā)，壓鑄件的使用領域越來越廣泛，壓鑄技術獲得了極其迅速的發(fā)展。本文針對現(xiàn)有的壓鑄機鑄件生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的生產(chǎn)效率低、工人勞動強度大、不便于維修、生產(chǎn)成本高等問題，對壓鑄機鑄件生產(chǎn)過程中的取件和噴霧兩大工序進行自動化改造。本次改造選取了280T壓鑄機作為配套裝置，研發(fā)一套取件噴霧一機雙臂裝置代替現(xiàn)有的壓鑄機取件機械手和噴霧機。在對多家壓鑄件生產(chǎn)企業(yè)的壓鑄件生產(chǎn)現(xiàn)場進行調(diào)研后，通過分析壓鑄件的生產(chǎn)流程，本文提出了自動化生產(chǎn)的改進生產(chǎn)流程，提出了對應的自動化生產(chǎn)設計方案。本雙臂裝置的機械部分按功能分為直線坐標式機器人系統(tǒng)、取件臂轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)、手臂轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、取件手系統(tǒng)、噴霧器系統(tǒng)六部分。設備運行結(jié)果顯示本裝置成功與壓鑄機模架信號交互并實現(xiàn)連續(xù)工作，取件和噴動作達到了第一階段的設計要求?，F(xiàn)裝置可實現(xiàn)開模時間20秒以內(nèi)，效率比市場現(xiàn)有的取件機械手和噴霧機提高50％。但是在裝置的裝配和試運行中，暴露出一些缺陷。工作的第二階段將裝置中存在的一些缺陷進行了結(jié)構優(yōu)化，解決了原裝置中存在的剛性、加工工藝性等問題。本裝置采用模塊化設計，在實際使用中方便更換和維修。同時通過各機械部分模組的更換，一機雙臂裝置適應現(xiàn)有的絕大部分型號的壓鑄機，并具備新產(chǎn)品適應性。綜上所述，本裝置具有很大的推廣應用前景。

簡介：隨著塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展注塑機的應用得到了較大范圍的普及同時帶動了與注塑機配套的專用機械手的發(fā)展機械手控制系統(tǒng)也逐漸得到完善。作為機械手控制系統(tǒng)的重要組成部分本文設計的電氣接口模擬器符合歐標EUROMAP67主要負責模擬注塑工藝流程通過注塑機與機械手之間的信息交互配合機械手完成取件等動作。本文結(jié)合具體科研項目首先介紹了注塑機的相關理論知識并對注塑機與機械手電氣接口標準的發(fā)展進行概述重點介紹了EUROMAP67的具體內(nèi)容根據(jù)機械手控制系統(tǒng)的功能需求完成了基于DSP芯片TMS320F28035的電氣接口模擬器的硬件設計和軟件實現(xiàn)并對模擬器的軟硬件進行聯(lián)合調(diào)試。用戶驗收結(jié)論表明所設計的電氣接口模擬器能夠配合機械手控制系統(tǒng)的其他部分實現(xiàn)多種復雜注塑工藝的運行。

簡介：雙臂起重機械手主要用于綜采工作面機械設備安裝時的輔助吊運工作，雙臂起重機械手的使用能夠減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，確保工作安全。為了提高雙臂起重機械手工作的穩(wěn)定性，運作的流暢性，基于此目的，本文對雙臂起重機械手的液壓控制系統(tǒng)進行研究。本文首先論述了雙臂起重機械手的結(jié)構和工作原理，并對其液壓系統(tǒng)進行了分析，確定了基本控制回路，繪制了液壓系統(tǒng)的原理圖。根據(jù)雙臂起重機械手工作特點，對其液壓缸進行設計計算，對液壓元件進行選型設計。在此基礎上，建立液壓系統(tǒng)以及各個液壓元件的數(shù)學模型。應用AMESIM仿真軟件，對雙臂起重機械手液壓控制系統(tǒng)關鍵工作機構進行仿真研究，得出了伸縮臂液壓缸的動態(tài)工作情況，同時驗證了雙臂起重機械手液壓控制系統(tǒng)設計的合理性。最后利用新型PID神經(jīng)網(wǎng)絡控制（PIDNN）技術對雙臂起重機械手的控制系統(tǒng)進行了設計分析，并利用MATLAB中SIMLINK模塊進行建模仿真，結(jié)果表明液壓系統(tǒng)加入了PIDNN控制器后，其壓力得到了很好的控制，確保了雙臂起重機械手工作的穩(wěn)定性和協(xié)調(diào)性。

簡介：本文以基于機器視覺的三自由度并聯(lián)機械手為研究對象，主要完成的工作內(nèi)容總結(jié)如下1首先分析了西林瓶檢測設備對三自由度并聯(lián)機械手的指標要求，分析了三自由度并聯(lián)機械手機構的工作原理，進行了位置逆解分析，速度分析、奇異性分析和加速度分析。2在理論計算的基礎上進行了并聯(lián)機械手運動的軌跡規(guī)劃，利用SOLIDWKS、ADAMS、MATLAB等軟件進行了可視化建模，并利用MATLAB軟件進行了運動仿真，測量了各相關數(shù)據(jù)。3接下來對樣機制造所需的各種電氣設備進行了選型，通過設備選型進一步加深了對設備的了解，同時也對設計進行了進一步的完善，為樣機制作打下基礎。4在完成了并聯(lián)機械手運動仿真和設備選型的基礎上，利用VBAI和LABVIEW軟件進行了視覺定位程序的編寫，并對控制機械手運動的上位機程序界面等進行了編寫。在這些工作的基礎上進行了樣機的測試，通過將實驗與仿真結(jié)果進行對比可知，二者的具有相吻合的曲線軌跡，進而證明了機械結(jié)構設計的合理性、軌跡規(guī)劃的正確性以及目標定位的準確性。5本設計還利用原有的算法，對兩自由度并聯(lián)機械手和新型結(jié)構的三自由度并聯(lián)機械手進行了測試，實驗表明通過相關參數(shù)的修改，該算法可以適應量自由度機械手的控制和其他機械結(jié)構的三自由度機械手控制。驗證了算法的通用性和機械手本體機構的可行性。6為了提高機械手的性能，本文最后對機械手樣機進行了優(yōu)化設計在從動臂和主動臂的連接處以及從動臂與動平臺的連接處使用桿端軸承來代替應力連接，有效的預防了從動臂脫落現(xiàn)象發(fā)生采用鋁合金材質(zhì)來代替碳纖維制作樣機主動臂來增加機械手的載荷和機械強度增加主動臂和從動臂的長度來增加機械手的活動范圍，并給出了優(yōu)化樣機原型。

簡介：現(xiàn)代工業(yè)技術的迅猛發(fā)展推動著傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)的不斷改革和創(chuàng)新。將工業(yè)自動化設備應用于醫(yī)療物流領域已是社會發(fā)展的必然趨勢。有智慧型藥房之稱的自動化藥房正是這一趨勢的代表。自動化藥房可以優(yōu)化藥品的供銷渠道，避免分揀差錯，減少藥品庫存和調(diào)劑的時間。這對提高醫(yī)院整體服務水平和加快藥店的商品流通速度具有非常重要的意義。自動化藥房作為新興事物已為人們所接受，但其推廣之路卻異常的艱難。一個主要的原因就是其功能上具有某種局限性。這種局限性是由其機械手的結(jié)構和整體工作流程造成的。因此，本文將設計新的機械手結(jié)構和配套設施來優(yōu)化自動化藥房的工作流程從而最終提高其性價比。論文研究的主要內(nèi)容如下首先，分析現(xiàn)有自動化藥房的工作流程及機械手的結(jié)構，指出其不足之處，對擬設計的機械手進行選型。其次，在不改變藥房空間布局的條件下，設計出機械手的行走裝置和升降裝置，并對升降裝置的特性進行研究。再次，在不改變藥品擺放方式的前提下，設計出能適應絕大多數(shù)藥品抓取需求的末端執(zhí)行器和機械手整體結(jié)構。最后，對機械手進行運動學分析為控制奠定基礎。

簡介：拉伸機能將金屬薄板拉伸成型，在五金、家電、汽車等鋁制品和不銹鋼制品行業(yè)得到廣泛的應用。隨著國內(nèi)拉伸機的廣泛應用，對拉伸機加工過程的自動化程度要求越來越高。本文針對數(shù)控雙動拉伸機自動化生產(chǎn)的需要，設計了拉伸機專用的上下料機械手，代替人工完成拉伸機的上下料，提高上下料的精度和拉伸機生產(chǎn)效率。本文首先分析了拉伸機的工作狀態(tài)，完成了機械手總體結(jié)構的設計以及機械手的空間布局，分析了機械手的動作流程針對拉伸機加工的工件尺寸會發(fā)生變化的特點，設計了能夠自動對中的連桿交叉雙活塞式平移夾持器。設計了機械手的液壓系統(tǒng)，給出了機械手液壓系統(tǒng)電磁鐵的動作順序表以及機械手執(zhí)行元件動作循環(huán)圖，分析了液壓系統(tǒng)的工作原理完成了液壓缸、液壓馬達、電液伺服閥和液壓泵的選型，對液壓系統(tǒng)的性能進行了驗算，保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。本文運用DH法建立了機械手運動學模型，并對逆運動學方程進行了求解，最后運用MATLAB軟件中的ROBOTICSTOOLBOX工具箱對正逆運動學進行了仿真，得出了機械手末端執(zhí)行器的空間軌跡，各關節(jié)的位移、速度和加速度曲線。本文建立了機械手小臂電液伺服位置控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，并利用MATLAB軟件里的SIMULINK工具箱建立其仿真模型針對系統(tǒng)阻尼比較小，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，在電液伺服位置控制系統(tǒng)中加入了壓力反饋控制，大大提高了系統(tǒng)的阻尼比，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而提高了機械手上料的精度。通過對機械手運動學的分析及仿真，驗證機械手結(jié)構參數(shù)設計的合理性，也為機械手的控制系統(tǒng)設計和動力學、軌跡規(guī)劃等研究提供理論分析的可靠依據(jù)。機械手小臂位置控制系統(tǒng)的研究表明，通過加入壓力反饋控制可以增加小臂位置控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性了，提高小臂上料的精度。

簡介：傳統(tǒng)的氣動工業(yè)機械手夾持裝置，當由外夾持轉(zhuǎn)換為內(nèi)夾持，或由夾持小尺寸工件，轉(zhuǎn)換到夾持大尺寸工件時，一般都需要重新設計和制造，這勢必顯著延緩交貨周期。此外，由于氣壓傳動壓力較低，在需要較大夾持力的場合，氣缸體積較為龐大和笨重，也是長期存在的技術難題。本論文介紹基于串聯(lián)組合增力機構的工業(yè)機械手可重構氣動夾持裝置的創(chuàng)新設計思路，分析了串聯(lián)組合增力機構的技術特點，對串聯(lián)組合增力機構與以串聯(lián)組合增力機構為基礎的工業(yè)機械手夾持裝置的技術性能進行了較為系統(tǒng)的綜合分析，說明了其工作原理和技術性能特點，給出了夾持力的計算公式和力學特性曲線。所創(chuàng)新設計的可重構氣動夾持裝置，以幾何形體極為簡單的桿件為基本構件，并通過基本構件的形狀改變與位置重組，可迅速滿足對不同尺寸的工件，來進行內(nèi)夾持與外夾持的需求，以及不同夾緊力的需求。所設計的夾持裝置由于以串聯(lián)組合增力機構為基礎能結(jié)合各種裝置的優(yōu)點，并且采用氣缸內(nèi)置的總體布局，結(jié)構極為簡約緊湊，能揚長避短，實現(xiàn)效率最大化和體積、成本最小化。該夾持裝置以氣壓傳動為動力源，氣壓傳動以潔凈的壓縮空氣作為傳動介質(zhì)，相對于容易對環(huán)境產(chǎn)生污染的液壓傳動而言，在綠色化方面具有顯著優(yōu)勢。由于該夾持裝置采用多級串聯(lián)增力機構，解決了一般氣壓傳動夾持裝置因系統(tǒng)壓力較低而導致夾持力不足的缺點，可在一定范圍內(nèi)代替容易造成環(huán)境污染的液壓傳動夾持裝置。論文給出的力學計算公式和曲線，對工程界具有實際參考價值。

簡介：工業(yè)機械手在當代制造業(yè)中有著廣泛的應用控制精度是決定機械手工作性能的一個關鍵因素。產(chǎn)業(yè)結(jié)構的調(diào)整升級對機械手的控制精度提出了更高的要求傳統(tǒng)的PID控制方法已經(jīng)不能滿足高精度控制效果的需要。運動學逆解是機械手軌跡規(guī)劃和控制的基礎運動學逆解的精度直接影響到機械手控制精度的提高同時好的控制方法對控制精度的提高也尤為重要。因此本文主要通過對逆運動學求解和控制方法的研究來提高機械手的控制精度。本文以四自由度SCARA機械手GRB400為研究對象運用DH方法建立機械手的連桿坐標系通過坐標變換得到機械手運動學方程基于拉格朗日理論建立機械手的動力學模型針對用于運動學逆解的代數(shù)法存在的計算量大、求解精度低及可能出現(xiàn)奇異點等問題將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡與最小二乘法結(jié)合起來運用到機械手逆運動學的求解過程中并對該算法進行仿真結(jié)果表明了該方法求解精度高并能對產(chǎn)生奇異點的問題進行很好的處理在DH參數(shù)的基礎上利用MATLAB軟件中的ROBOTICSTOOLBOX建立機械手模型在關節(jié)空間對該模型進行給定作業(yè)要求的軌跡規(guī)劃采用上述逆解法求得各關節(jié)軌跡規(guī)劃所需的角度值在此基礎上對機械手模型進行運動學與軌跡規(guī)劃仿真試驗結(jié)果驗證了所建模型的正確性以及達到了給定作業(yè)的要求依據(jù)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性映射能力提出了基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應控制算法在機械手動力學模型的基礎上利用MATLAB軟件對該算法進行模擬仿真仿真結(jié)果表明了該算法具有較高的軌跡跟蹤控制精度可以達到很好的控制效果。

簡介：隨著2015年3月中國制造2025計劃的提出和推進，“中國制造”不再是以前意義上的低成本生產(chǎn)和代加工，而是以“創(chuàng)新驅(qū)動、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構優(yōu)化、人才為本”為基本方針，逐步實現(xiàn)中國制造綜合實力進入世界強國前列。在世界工業(yè)40德國提出，也被稱為第四次工業(yè)革命的高科技計劃大環(huán)境下，機器人在工業(yè)生產(chǎn)中也得到廣泛的應用。隨著生產(chǎn)中對工業(yè)機器人的功能和性能的要求越來越精細，對機械手臂插補控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)也具有更加重要的意義?；趩纹瑱C、ARM等插補控制器受制于算法的運算速度和實時的插補速度，且并行處理能力差。因此，采用FPGAFIELDPROGRAMMABLEGATEARRAY作為主控芯片的方案更適合應用在電機控制領域。本文結(jié)合國內(nèi)外工業(yè)機器人的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，以六自由度機械手臂的軌跡插補控制方法為研究對象，完成了機械臂插補控制系統(tǒng)的研究與設計。全文分析了六自由度機械手臂的結(jié)構和控制特點，以ABB公司的工業(yè)機器人IRB4400為例，通過對其建立DH模型，完成了機械手臂的運動學分析，為機械臂控制系統(tǒng)的設計提供了前提條件。本課題在深入研究機械手臂插補控制技術的現(xiàn)有插補算法的基礎上，對直線、圓弧、BEZIER曲線、B樣條曲線和NURBSNONUNIFMRATIONALBSPLINE插補原理的優(yōu)缺點作了對比，進而深入研究了NURBS插補算法。通過綜合考慮插補算法在實現(xiàn)過程中的實時處理、誤差約束和速度規(guī)劃等因素，本課題借助QUARTUSII130開發(fā)環(huán)境在ALTERA公司的FPGAEP4CE22E22C8中完成了NURBS曲線插補控制器的設計。系統(tǒng)軟件方面，本課題采用VERILOGHDL描述語言，根據(jù)EDA自頂向下的設計方法，完成了基于S型速度自適應控制的NURBS曲線插補控制器的設計；采用C語言完成上位機用戶控制界面的設計。系統(tǒng)硬件方面，本課題利用ALTIUMDESIGNER軟件完成插補控制器硬件平臺的設計，在此基礎上完成了硬件電路的焊接和調(diào)試。本文通過MODELSIM仿真器中的功能和時序仿真，驗證分析了插補控制器的功能和性能。最終，通過設計的上位機界面、硬件插補控制器與機械手臂的聯(lián)機調(diào)試，完成了整個插補控制系統(tǒng)的設計。本文的系統(tǒng)根據(jù)時間采樣插補的過程，在PC端完成粗插補，利用FPGA硬件完成精插補，上、下位機之間通過USB總線方式實時傳送數(shù)據(jù)。測試結(jié)果表明，本文的控制系統(tǒng)具有良好的可靠性、通用性和可移植性。

簡介：本文綜合分析了國內(nèi)外關于肋骨冷彎數(shù)控加工技術的研究動態(tài)。在弦線測量法和機械手肋骨冷彎機的基礎上，對彎曲角度的實時計算方法、肋骨回彈處理方法和自動劃線參數(shù)的計算方法進行了研究，提出了檢測機構、彎曲模具的改進方法，設計了自動劃線裝置和機械手肋骨冷彎機控制程序，并對其進行長期的反復試驗與不斷改進。論文要點如下通過研究彎曲角度的實時計算方法，實時計算出實際進料處的肋骨彎曲角度ΘI。與事先計算的理論角度ΘI的對比，進一步證明彎曲角度實時計算的必要性。彎曲角度的實時計算消除了肋骨進料誤差對加工控制角度的影響，提高了數(shù)控機械手肋骨冷彎機的加工精度。分析了肋骨加工中的彎曲回彈過程，詳細記錄彎曲回彈中各個階段的角度，考慮機器控制中的過沖問題，采用偏移角代替回彈角應用到回彈處理過程，減少了型材彎曲中的反復逼近次數(shù)，提高了肋骨加工效率。研究了機械手數(shù)控肋骨冷彎機自動劃線的參數(shù)計算方法。根據(jù)型線坐標系統(tǒng)下的劃線參數(shù)、機械手肋骨冷彎機的安裝參數(shù)和加工過程中的進料參數(shù)，推導檢測坐標系中劃線參數(shù)的計算過程，并分析了采用該方法進行實際劃線結(jié)果的誤差影響因素。結(jié)合提出的自動劃線裝置，能在自動彎曲過程中，將傳感器返回的坐標數(shù)據(jù)進行實時處理，計算出劃線裝置的工作參數(shù)，同時在肋骨的規(guī)定部位上，實時打印出肋骨零件號（任意字體）、起點、終點、水線、切口線、流水孔標記等符號標記，使彎曲加工和號料工藝過程一次完成，提高肋骨加工效率。介紹了機械手肋骨冷彎機的機械、液壓、電氣等組成部分。在此基礎上，對檢測機構進行了研究，提出的檢測機構，能為自動劃線裝置提供肋骨有關點的坐標數(shù)值，為在彎曲加工過程中同時完成號料工作提供數(shù)據(jù)基礎另外，也使長期以來存在的“鋼絲測量影響操作”的問題獲得了解決。分析了角鋼和T型材在彎曲過程中發(fā)生波浪變形的原因，提出了一種彎曲模具設計方案，用于避免這種有害變形，提高了肋骨加工的成形質(zhì)量。根據(jù)數(shù)控機械手肋骨冷彎機的控制系統(tǒng)，軟硬件組成和特點，開發(fā)一套完整的控制軟件。介紹了該軟件的控制功能，開發(fā)環(huán)境，軟件的自動控制界面與手動控制界面及其操作方法，標定界面及標定的目的、方法和操作步驟，參數(shù)設置界面的設置內(nèi)容和使用方法。分析了實際應用中出現(xiàn)擺動進料時，球扁鋼球頭跑出模具、球頭刮傷，彎曲過程中的不良噪音和型材表面刮傷等現(xiàn)象，找出其原因，改進程序，消除了這些現(xiàn)象，提高了肋骨加工過程的安全性，提高了型材加工的表面加工質(zhì)量，改善了肋骨冷彎機某些部件的受力情況，延長其使用壽命。本文在理論和工程應用上都有研究進展。在理論上提出了彎曲角度的實時計算方法、自動劃線的參數(shù)計算方法和彎曲回彈處理方法。在工程應用上，研究的檢測機構、彎曲模具、自動劃線裝置和設計的控制軟件已經(jīng)投入到生產(chǎn)應用，而且控制軟件在長期的試驗和應用中得到不斷的改進。本文的研究結(jié)果已經(jīng)隨著數(shù)控機械手肋骨冷彎機的應用和推廣，廣泛應用到船廠肋骨自動加工的實際生產(chǎn)中，為數(shù)字造船技術的進步做出了自己的努力。