簡介：隨著自動化物流業(yè)的快速發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于堆垛機器人只能針對單一貨物，按照預先示教的路線進行搬運的工作模式。因此對碼垛機器人智能化、高效性、高精度等方面提出了更高的要求。碼垛控制系統(tǒng)主要由控制算法設(shè)計和硬件及軟件設(shè)計兩大部分構(gòu)成?？刂扑惴ㄖ饕赡繕俗R別算法和RRTA路徑規(guī)劃算法構(gòu)成。目標識別過程中首先采用中值濾波的方式對原圖像進行濾波降低圖像的噪聲干擾；然后采用最優(yōu)閾值分割方式對圖像進行分割，尋找圖像中的目標區(qū)域；再通過模板匹配法對目標進行匹配識別，將識別后的目標從圖像二維坐標系下轉(zhuǎn)換至機器人三維坐標系下。路徑規(guī)劃過程根據(jù)目標識別算法計算出的目標物體在機器人坐標系下的位置坐標通過RRTA算法進行路徑規(guī)劃?；镜腞RT算法的路徑搜索具有隨機性，可以解決基于幾何構(gòu)造等傳統(tǒng)常規(guī)算法易出現(xiàn)的維數(shù)災(zāi)問題，同時路徑搜索的盲目性、規(guī)劃效率低等特點也導致規(guī)劃路徑代價較大。因此通過引入的A啟發(fā)式代價函數(shù)，來解決基本的RRT算法的不足，提高路徑規(guī)劃效率，使碼垛機器人運動路徑更加靈活。本文設(shè)計的機器人硬件及軟件系統(tǒng)主要由機器視覺系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、機器人控制系統(tǒng)和計算機控制平臺構(gòu)成。機器視覺系統(tǒng)主要對目標進行圖像采集；PLC控制系統(tǒng)通過傳感器等外圍設(shè)備對傳送帶上貨物實時監(jiān)測，并將貨物情況實時返回至機器人控制系統(tǒng)，協(xié)助機器人完成堆垛工作任務(wù)；機器人控制系統(tǒng)根據(jù)PLC控制系統(tǒng)發(fā)送的貨物狀態(tài)信息和計算機控制平臺發(fā)送的控制指令、規(guī)劃路徑等，驅(qū)動機器人做出相應(yīng)運動。計算機控制平臺主要由機器視覺模塊、路徑規(guī)劃模塊和控制界面構(gòu)成。可以對攝像頭傳感器采集的圖像進行識別處理。并為機器人規(guī)劃出有效的搬運路徑，同時將堆垛臺的堆垛狀態(tài)、機器人各關(guān)節(jié)軸角度變化等信息在系統(tǒng)控制界面實顯示。實驗證明，計算機控制平臺可以對采集圖像進行處理并識別出目標位置，然后通過RRTA算法規(guī)劃出路徑。PLC控制系統(tǒng)可以對傳送帶電機、傳感器等設(shè)備進行控制，并協(xié)助機器人的完成碼垛作業(yè)。

簡介：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機械手技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，如何有效地提高機械手的人機合作以及工作效率始終是研究人員關(guān)注的重要內(nèi)容。本文主要研究助力機械手控制系統(tǒng)，重點探討一種雙控微操作助力機械手控制系統(tǒng)，主要工作內(nèi)容如下首先，針對機械手在人機合作方面存在的不足，提出雙控操作法，來增強機械手的人機互動性和操作選擇性。雙控操作方法主要是通過操作手柄和重量控制器實現(xiàn)，手柄操作通過外部微操作力提供搬運負載的運動趨勢來控制電機運轉(zhuǎn)重量控制操作主要是通過外部操作力改變負載的重量來實現(xiàn)電機控制。其中操作者可以根據(jù)搬運負載的位置高度和個人需求來靈活選擇兩種操控方法。其次，以ARM公司的STM32F103系列芯片為主控制器來設(shè)計助力機械手控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用模塊化的思想，把系統(tǒng)劃分五個部分電源模塊、主控制器模塊、信號采集模塊、電機驅(qū)動模塊以及通信模塊系統(tǒng)以主控制器為核心，實現(xiàn)對各模塊控制。系統(tǒng)利用兩路AD模塊采集兩路外部操作力信號，通過STM32主控制器進行處理分析，向電機驅(qū)動模塊發(fā)送驅(qū)動控制指令，實現(xiàn)對電機控制，搬運負載。同時通過通信模塊與上位機進行通信，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。實驗測試結(jié)果表明，雙控微操作助力機械手控制系統(tǒng)能夠很好的實現(xiàn)對物料的搬運工作，并且負載的搬運方向與操作者提供的運動趨勢方向一致，負載搬運速度可以達到023MS。同時雙控操作法增強了機械手在搬運時的選擇性和靈活性，使得機械手能夠更好的輔助操作者完成物料搬運工作，減輕勞動力。

簡介：機械手作為一種集機電技術(shù)于一身且能自動控制的裝備。因其具有工作效率高、工作安全可靠、加工產(chǎn)品精度高等優(yōu)點，在勞動生產(chǎn)率的提高、勞動環(huán)境的改善和產(chǎn)品質(zhì)量的提高等方面已經(jīng)成為一個十分有效的方法，因而在近年越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)中，對機械手工作能力的要求隨著迅速發(fā)展的工業(yè)自動化也越來越高。本課題在武漢凡谷自動化有限公司研發(fā)的DR800五自由度串聯(lián)型機械手的平臺上，針對機械手的運動學算法方面深入、細致的進行探討。本文探討的主要內(nèi)容有如下幾點1分析了機械手的國內(nèi)、外發(fā)展近況與趨向、運動學算法發(fā)展近況、空間曲線插補算法發(fā)展近況以及DR800五自由度串聯(lián)機械手的硬件及軟件結(jié)構(gòu)。2研究了機械手運動學算法建模的過程和求得其正、逆解的方法。針對機械手求正解的問題，通過對比分析經(jīng)典的DH參數(shù)法，結(jié)合本課題機械手自身特點，采取基本坐標轉(zhuǎn)換法求得了DR800五自由度串聯(lián)機械手的正解。對于機械手的逆解，由于機械手逆運動學的解具有取值不唯一的特點，針對不同結(jié)構(gòu)特性的機械手，通常需要選取特定的求解方法。本文選取反變換法求得了本課題機械手的逆解。3分析了插補的定義、插補的分類等。通過探討機械手典型的空間曲線插補算法，并根據(jù)本課題機械手的具體應(yīng)用情況及控制器性能，選取時間標量插補算法，得出DR800五自由度串聯(lián)機械手空間曲線插補通用算法模型。通過測量DR800五自由度串聯(lián)機械手實際設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，再與理論計算數(shù)據(jù)進行對比，驗證了本文所提出的運動學算法的正確性。

簡介：點擊查看更多基于視覺的鞋面補強生產(chǎn)線系統(tǒng)中的機械手設(shè)計與開發(fā).pdf精彩內(nèi)容。

簡介：隨著我國注塑機行業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及工業(yè)自動化的推進和用工荒的日益嚴重，注塑工廠對機械手的需求會越來越大。這必將促成注塑機械手的不斷研究與開發(fā)，從而節(jié)省大量人力和提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。而提高注塑機械手伺服程度，有利于提升機械手精度，進而提高企業(yè)核心競爭力。為了提高機械手在工作過程中的精度和速度，本次設(shè)計采用的是伺服電機驅(qū)動直角坐標機械手。在分析國內(nèi)外機械手控制系統(tǒng)的研究重點后，根據(jù)實際需求，針對三軸機械手控制系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)建模、軌跡跟蹤算法、人機交互界面設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)以及算法試驗等問題進行了細致的研究首先，論文對專門設(shè)計的高速注塑機械手的控制系統(tǒng)進行了總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。并介紹了以固高GUS600TG02HD運動控制器、手持器和臺達伺服電機為主的硬件控制系統(tǒng)。其次，分析三軸伺服機械手機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，介紹了機電伺服系統(tǒng)建模方法，進而建立起注塑機械手的控制系統(tǒng)模型。第三，對注塑機械手進行三點圓弧插補的軌跡規(guī)劃，并建立起正弦S形速度曲線，最后提出基于H∝控制迭代學習前饋的伺服控制系統(tǒng)算法，并通過仿真驗證算法的有效性。第四，對注塑機械手控制系統(tǒng)進行編程實現(xiàn)，并設(shè)計出機械手示教的控制界面。最后對本文研究的注塑機械手進行工作總結(jié)，同時提出有待改進的地方，并對注塑機械手進行了未來發(fā)展的展望。

簡介：在現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域中，隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)化程度的不斷提高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)線已經(jīng)不能滿足工業(yè)發(fā)展的需求，同時極大浪費了人工成本、資源、財力，用自動化程度越來越高的機器來替代落后的生產(chǎn)設(shè)備不可避免。為提高生產(chǎn)，企業(yè)已經(jīng)逐步采用自動送料裝置來滿足高標準的生產(chǎn)要求。相比人工參與的半自動裝置，自動送料高效率，低成本，安全可靠性強等特點。本課題選取是基于沖壓生產(chǎn)線上自動化送料機械手的研發(fā)，以提高自動化程度為目標，實現(xiàn)快速送料，移送過程中對工件的翻轉(zhuǎn)再加工，以及檢測出廢件的循環(huán)加工。提高整個沖壓生產(chǎn)線的自動化程度，降低勞動力成本，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品品質(zhì)。首先，根據(jù)實際生產(chǎn)需求確定送料機械手的設(shè)計方案，提出了整個送料機械手的機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，確定了驅(qū)動裝置、執(zhí)行裝置并對重要零部件進行了選型及其可靠性分析，確保機械結(jié)構(gòu)能夠滿足工作需求。其次，為了驗證機械結(jié)構(gòu)的合理性和機械手爪能夠順利抓取工件，對整個運動進行干涉曲線的設(shè)計，從結(jié)構(gòu)上和軌跡上保證了工作過程中能夠順利進行。最后，對三次元送料機械手進行了軌跡的規(guī)劃和軌跡的優(yōu)化和實驗對比。通過上述工作，保證了機械結(jié)構(gòu)的合理性和運動軌跡的合理性，從而提高送料機械手移送工件的速度，也能減少工作時能源的消耗，提高了生產(chǎn)效率、和自動化程度。

簡介：自動搬運機械手是機器人技術(shù)應(yīng)用的一個重要方面，隨著人工成本的逐年上升，工廠對搬運機械手的需求越來越大，搬運機械手具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來，釹鐵硼材料憑借著價格低且綜合磁性能高的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在科研、生產(chǎn)的各方面。國內(nèi)釹鐵硼磁性材料的生產(chǎn)企業(yè)非常多，但國內(nèi)釹鐵硼磁性材料的生產(chǎn)企業(yè)普遍存在自動化生產(chǎn)程度偏低的情況，特別是在釹鐵硼壓制成型過程中需要較多人工搬運和擺放。釹鐵硼磁瓦的成型搬運過程，需要頻繁重復地進行抓取和放下工件動作，工人需要長時間不斷重復地工作同時，由于在釹鐵硼粉末壓制過程中會產(chǎn)生多余粉末，長期在金屬粉塵較多的地方工作不利于工人的身體健康。因此，提高生產(chǎn)自動化水平，降低勞動力成本成為企業(yè)當前迫切需求。工業(yè)機械手作為一種自動化機械，非常適用于這種簡單有規(guī)律的重復動作。本文以釹鐵硼磁瓦作為研究對象，針對其磁瓦搬運過程中的自動化程度低、生產(chǎn)成本高等問題，綜合近幾年機器人技術(shù)研究和發(fā)展的狀況，在從發(fā)揮機、電、軟、硬件各自特點和優(yōu)勢互補的基礎(chǔ)上，對物料搬運機械手整體機械結(jié)構(gòu)、傳動機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了分析和設(shè)計，提出了一種釹鐵硼磁瓦自動搬運機械手設(shè)計方案。根據(jù)搬運機械手功能要求，完成釹鐵硼磁瓦搬運機械手的總體設(shè)計，并利用SOLIDWKS三維建模軟件完成總體裝配。劃分機械手各組成功能模塊，并對各個模塊進行了功能分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計。針對磁瓦易碎，不適宜夾持抓取，設(shè)計了一種圓柱面電磁吸盤，用MAXWELL軟件對電磁吸盤的磁場和電磁力進行分析，確定吸盤結(jié)構(gòu)和電磁力安匝數(shù)和最佳吸取間隙。搬運機械手要求在液壓成型機的工作節(jié)拍內(nèi)完成搬運工作，設(shè)計機械手伺服驅(qū)動系統(tǒng)，使機械手能夠滿足給定的工作負荷、工作速度以及響應(yīng)特性。最后分析自動搬運系統(tǒng)的工作循環(huán)過程，選擇PLC型號，分配IO口，設(shè)計和分析氣動回路，完成自動搬運系統(tǒng)的控制系統(tǒng)圖和接線圖。

簡介：隨著人類對于海洋資源開發(fā)、海洋科學研究的進一步發(fā)展，對于能夠代替人類在水下惡劣環(huán)境中進行作業(yè)的水下機械手，現(xiàn)在已經(jīng)得到了世界各國廣泛的重視。腕部扭矩輸出大小、各關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度、最大抓取重量、工作水深等是決定水下機械手工作能力的主要技術(shù)指標。在水下機械手驅(qū)動部件方面，我國還沒有能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)且大扭矩輸出的規(guī)模應(yīng)用實例，這在很大程度上制約了我國水下機械手的發(fā)展。本文通過引入螺旋擺動缸技術(shù)，通過針對水下工作條件的設(shè)計，使得螺旋擺動缸可以滿足水下機械手在作業(yè)中對于驅(qū)動部件大角度旋轉(zhuǎn)和大扭矩輸出的要求。本文基于液壓螺旋擺動缸技術(shù)，根據(jù)實際的工況要求設(shè)計了水下機械手的本體結(jié)構(gòu)。本文一共分為5章，每一章節(jié)的主要內(nèi)容概括如下第1章，簡述國內(nèi)外水下機械手的發(fā)展與現(xiàn)狀，說明在實際工作中對于水下機械手的技術(shù)要求在不斷增加。通過對國內(nèi)外機械手情況的對比分析，指出了國內(nèi)外在機械手驅(qū)動領(lǐng)域的差距，并提出了本文的解決方案。最后闡述了論文的來源、研究目的及意義。第2章，設(shè)計了水下機械手的本體結(jié)構(gòu)方案，確定了各個關(guān)節(jié)的運動方案，完成了機械手本體材料的選擇。對大臂旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)建立力學分析方程，運用MATLAB軟件的數(shù)據(jù)對比確定了合理參數(shù)。完成了液壓缸的設(shè)計以及校核。完成了機械手手爪結(jié)構(gòu)的設(shè)計。對機械手的大臂關(guān)節(jié)以及大臂本體結(jié)構(gòu)進行了有限元分析，校核其材料強度。第3章，分析了螺旋擺動缸的結(jié)構(gòu)原理，比較不同螺旋擺動結(jié)構(gòu)之間的特點，確定了雙螺旋擺動缸的技術(shù)方案。根據(jù)扭矩輸出要求，設(shè)計了傳動螺紋的具體技術(shù)參數(shù)并對螺紋進行了校核。根據(jù)輸出角度的要求，確定了兩級螺紋傳動的分配。確定了螺旋擺動缸的密封結(jié)構(gòu)。第4章，設(shè)計了螺旋擺動缸的活塞桿，輸出軸結(jié)構(gòu)，完成了在SOLIDWKS軟件中的三維建模。按照耐壓性要求，設(shè)計了缸體的結(jié)構(gòu)，并完成三維建模。運用SIMULATION模塊對三個主要零件進行了有限元分析，對于材料的強度、應(yīng)力、應(yīng)變等方面進行了校核。完成了螺旋擺動缸的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。第5章，歸納總結(jié)了文章的主要工作內(nèi)容以及文章的主要創(chuàng)新之處，對螺旋擺動缸技術(shù)在水下機械手中的運用提出了未來研究的展望。

簡介：貴州大學2015屆碩士研究生學位論文硅片傳輸機械手控制策略的研究學科專業(yè)檢測技術(shù)與自動化裝置研究方向嵌入式系統(tǒng)與自動化裝置導師文方教授研究生丁浩中國﹒貴州﹒貴陽2015年4月分類號論文編號密級貴州大學2015屆碩士學位論文I目錄摘要IVABSTRACTV第一章緒論111課題研究背景及意義112國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀1121國外研究發(fā)展現(xiàn)狀1122國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀213本文主要研究內(nèi)容2第二章硅片傳輸機械手運動學建模與永磁交流同步電機模型分析321引言322硅片傳輸機械手構(gòu)型的選擇322RΘ伸縮運動模型的建立3221運動學方程523交流永磁同步電機及其矢量控制模型5231交流永磁同步電機的數(shù)學模型5232矢量控制策略724本章小結(jié)10第三章硅片傳輸機械手控制策略研究與仿真分析1131引言1131控制對象分析1132路徑規(guī)劃1233軌跡規(guī)劃14331加速度為正弦函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法14332加速度為梯形函數(shù)的軌跡規(guī)劃方法16

簡介：工業(yè)機器人（機械手）在世界工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的位置，對其關(guān)節(jié)軌跡的跟蹤控制一直是研究的熱點。但機械手是一種多輸入多輸出系統(tǒng)，具有非線性，強耦合等特性，所以在高精度、高速度的軌跡跟蹤中，開發(fā)出高性能的控制算法是一項重大的挑戰(zhàn)。本文對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點、學習算法以及在機械手控制中的應(yīng)用進行了全面的分析，并將RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近特性進行了理論驗證。分析了機械手系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，采用拉格朗日歐拉法推導了二自由度串聯(lián)機械手的動力學方程，分析了慣量特性、哥氏力和向心力特性、重力矩特性。在MATLAB中建立了基于S函數(shù)的機械臂非線性系統(tǒng)模型，并將動力學模型轉(zhuǎn)化為二階微分方程的形式，以便所設(shè)計算法的引入。若機械手系統(tǒng)不存在外部干擾，且動力學方程的重力項精確已知，傳統(tǒng)PD控制即可獲得理想的跟蹤效果。但完全不受外力，沒有任何干擾的系統(tǒng)是不存在的。針對此問題，設(shè)計了一種新的具有外界干擾和不確定性機械手定點跟蹤控制策略基于傳統(tǒng)PD控制，引入RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對機械手重力項的補償，并采用一個魯棒控制項，用于克服神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近誤差，運用李雅普諾夫方法對其進行了穩(wěn)定性分析。針對一個雙關(guān)節(jié)剛性機械手進行了軌跡跟蹤仿真，仿真結(jié)果顯示了該控制算法收斂速度，跟蹤精度，抗干擾等方面都具有較強的適應(yīng)性。分析了滑模變結(jié)構(gòu)控制在機械手中的優(yōu)缺點，單獨的滑模控制在機械手力矩的輸出上會出現(xiàn)抖動，造成軌跡跟蹤的偏差。針對此問題，設(shè)計了一種基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RBFNN的自適應(yīng)滑?？刂破?。其中滑模變結(jié)構(gòu)控制用來克服擾動以保證系統(tǒng)穩(wěn)定，RBFNN通過自學習能力克服系統(tǒng)不確定性以減小切換增益。將滑模函數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，切換項增益作為網(wǎng)絡(luò)輸出，實現(xiàn)了切換項增益的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過MATLAB軟件分別對兩自由度、空間三自由度剛性機械手進行了仿真，其結(jié)果表明，在存在模型誤差和外部擾動的情況下，本算法既能達到高精度快速跟蹤的目的，又能有效消除滑?？刂频亩秳?。

簡介：機械手作為機器人研究的領(lǐng)域之一，不管在工業(yè)還是在其它行業(yè)發(fā)揮的作用越來越大。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對機械手的開發(fā)研究的支持力度越來越大，對機械手開發(fā)的投入也開始飛速增長。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國提出了中國制造2025和“互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)”，更迎來了三自由度機械手的快速發(fā)展。論文的研究對象是在搬運三自由度機械手的基礎(chǔ)上設(shè)計的機械手控制系統(tǒng)，該機械手控制系統(tǒng)的控制器是基于ARM為核心設(shè)計的。其中，它是基于關(guān)節(jié)型固定式三自由度搬運機械手，機械手控制系統(tǒng)的設(shè)計與控制是本文對機械手研究的主要內(nèi)容。本文在原有的三自由度機械手基礎(chǔ)上對其進行了數(shù)學建模、控制器的設(shè)計以及ROIDAPP的設(shè)計和開發(fā)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)以及機械手軌跡控制算法的設(shè)計。主要內(nèi)容如下1本文在現(xiàn)有的三自由度機械手的基礎(chǔ)上，對三自由度機械手進行機械結(jié)構(gòu)分析，并基于DH方法建立了機械手的正向運動學和逆向運動學模型。另外，本文基于牛頓歐拉公式方法和拉格朗日方法并在現(xiàn)有的三自由度機械手的基礎(chǔ)上建立了運動學和動力學模型。2在前面對機械手動力學和運動學研究的基礎(chǔ)上，為了能有更快的跟蹤速度、軌跡跟蹤性能以及克服三自由度機械手本身不確定性的干擾，本文在對滑?？刂扑惴ㄉ钊胙芯康那疤嵯拢岢隽嘶诟咴鲆嫖⒎制鞯膯侮P(guān)節(jié)機械手滑?？刂栖壽E跟蹤控制算法。通過MATLAB仿真表明本文提出的基于高增益微分器的滑?？刂扑惴ň哂锌焖俑櫤涂垢蓴_性能。3介紹了基于ARM的三自由度機械手控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件開發(fā)以及基于ROID系統(tǒng)的APP的設(shè)計和開發(fā)。三自由度機械手硬件系統(tǒng)控制器可分為電源模塊、CAN模塊、PWM信號處理模塊、串口模塊和WIFI模塊。軟件系統(tǒng)包括機械手控制系統(tǒng)控制器、交互式控制機軟件設(shè)計與開發(fā)以及ROIDAPP的設(shè)計與開發(fā)。該控制系統(tǒng)成本低廉、性能非常高，而且還可以通過手機、平板等移動終端通過APP來遠程控制機械手的運動。

簡介：點擊查看更多一種六自由度機械手的智能軌跡規(guī)劃.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：果實收獲機器人是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要裝備之一，對果實收獲機器人控制關(guān)鍵技術(shù)的研究，有助于推動我國農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施智能化和提高我國農(nóng)業(yè)智能設(shè)備研發(fā)水平。本文以一種七自由度果實收獲機械手為研究對象，分別對收獲機械手的控制系統(tǒng)、無障礙軌跡規(guī)劃、避障路徑規(guī)劃以及位置滑模變結(jié)構(gòu)控制進行了分析與研究。根據(jù)果實收獲機械手的運動特點，在ROBOTICSTOOLBOX中建立機械手模型，分別采用三次多項式、五次多項式和拋物線過渡三種方法進行了關(guān)節(jié)空間內(nèi)的無障礙軌跡規(guī)劃研究，并對仿真試驗結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明拋物線過渡法相對具有實現(xiàn)更簡單、位置勻速運動等優(yōu)點。為實現(xiàn)收獲機械手的高效率避障運動，在基于偽距離的梯度投影避障方法基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種變分法優(yōu)化關(guān)節(jié)運動路徑指標，結(jié)合梯度投影避障方法，提出一種新型動態(tài)避障規(guī)劃方法。試驗結(jié)果表明，新型梯度投影動態(tài)避障方法最高可實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動量減少833％，機械手總體位移量減少317，能夠消除關(guān)節(jié)的冗余運動，提高機械手的避障運動效率。在MATLAB中采用S函數(shù)建立了收獲機械手單關(guān)節(jié)控制模型，進行了基于指數(shù)趨近律的滑模變結(jié)構(gòu)位置控制研究，并分析了指數(shù)趨近律和切換函數(shù)參數(shù)對滑?？刂破鬏敵龆墩窈拖到y(tǒng)動態(tài)性能的影響。試驗結(jié)果表明，在保證系統(tǒng)響應(yīng)速度的前提下，可以通過適當選取滑模參數(shù)以減小控制器輸出抖振。為解決滑?？刂贫墩駟栴}，采用遺傳算法動態(tài)調(diào)整指數(shù)趨近律滑?？刂茀?shù)，以控制輸出和關(guān)節(jié)位置誤差最小為評價目標，不斷實時搜索出最優(yōu)的滑模參數(shù)。仿真試驗結(jié)果表明，與普通滑模控制相比，該方法有效的抑制了關(guān)節(jié)滑模控制器的輸出抖振現(xiàn)象，并且當關(guān)節(jié)受到外界干擾時，該方法具有更強的魯棒性。通過分析當前主流機器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合果實收獲機器人本身特性，提出采用基于CAN總線的主控制器多關(guān)節(jié)控制器分布式控制系統(tǒng)方案。同時，針對本文機械手第六關(guān)節(jié)，設(shè)計并制作了基于STM32微控制器和AS5045的關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)硬件，并設(shè)計了關(guān)節(jié)位置反饋程序、位置滑模控制算法程序及CAN模塊收發(fā)程序等。搭建了第六關(guān)節(jié)電機試驗平臺，對關(guān)節(jié)的位置滑?？刂萍癈AN通訊進行了試驗。試驗結(jié)果表明，雖然關(guān)節(jié)的位置滑?？刂茖嶋H應(yīng)用與系統(tǒng)仿真有所差距，響應(yīng)時間變長了05S左右，但位置滑模控制及CAN通信都能夠滿足機械手的控制要求。

簡介：工業(yè)上機械手臂是比較常見的機器人，但是其運動空間和靈活程度有限，而蛇形手臂機器人恰恰能夠彌補這些不足。本文是基于拉線式蛇形手臂進行的研究，具有蛇形手臂的機器人在比如自然災(zāi)害中的搜尋工作、管道內(nèi)部的修理任務(wù)、汽車裝配流水線中的抓取動作、軍事上執(zhí)行偵察任務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，因此對蛇形機械手臂的研究具有重要的意義。本文從蛇形機械手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計、蛇形機械手臂的運動方式以及運動仿真進行了研究。首先介紹了生物界中蛇的特殊結(jié)構(gòu)，從蛇索狀的骨骼結(jié)構(gòu)我們想出了關(guān)節(jié)模塊化的設(shè)計思想。打破了以往蛇形機器人采用電機驅(qū)動的形式，改用拉線式進行關(guān)節(jié)運動控制，極大地減輕了手臂的重量。每個關(guān)節(jié)都有電磁制動器控制機械手臂的制動，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，根據(jù)不同的環(huán)境與應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計人員可以非常方便地調(diào)節(jié)模塊的數(shù)量。其次通過觀察蛇的運動規(guī)律，建立運動學模型求出蛇形機械手臂的關(guān)節(jié)位置與關(guān)節(jié)速度，通過蛇形曲線研究運動形式，著重研究了蜿蜒運動與越障運動。最后利用仿真軟件對蜿蜒運動仿真，通過設(shè)定參數(shù)，達到想要的運動效果，并得出每個關(guān)節(jié)處的位移、速度、角速度、角加速度曲線圖以及影響蛇形手臂前進速度的因素。

簡介：在如今這樣一個工業(yè)自動化的時代，機器人作為一種興盛的自動化設(shè)備被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它具有可廣泛應(yīng)用性、工作時效高、速度響應(yīng)快、穩(wěn)定性強、反復精度高，可以工作數(shù)十年，自動化水平非常高等特點1。以其特有的良性結(jié)構(gòu)和柔性控制方式，從而具有傳統(tǒng)機械無可比擬的優(yōu)勢，故而工業(yè)機器人的技術(shù)在快速發(fā)展。由于五自由機械手的靈活度高，被廣泛的用于各個領(lǐng)域，為了使機械手的加工效率和精度大大提高，故針對五自由度機械手的運動規(guī)劃的研究和分析具有重要的意義。五自由度機械手末端位姿控制涉及到末端位姿的描述，傳統(tǒng)的S型加減速控制方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對末端位姿不能簡單有效、準確控制，無法有效兼顧精度和效率等問題并且由于五軸機械手的靈活度，故而關(guān)節(jié)角度存在多解問題，為解決五自由度機械手的逆解的多解問題，故而通過對實際工況的分析，加以關(guān)節(jié)角度的限制，將多解分為可合理選擇的八種情況。本文以五軸驅(qū)動式串聯(lián)機械手為對象，進行運動規(guī)劃以及動力學研究。為了更好的分析機械手，首先根據(jù)國內(nèi)外的五軸機械手的結(jié)構(gòu)特征，確定五軸機械手的模型方案。用三維軟件SOLIDWKS建立機械手的模型，并以該模型設(shè)計出大概的機構(gòu)模型為本體，安裝控制系統(tǒng)，搭建好實驗平臺。接著，對五自由度機械手進行運動學和動力學分析。基于DH坐標系法，針對5R機械手進行坐標建模并確定其連桿參數(shù)，根據(jù)得到的運動學方程完成正逆解的運算并針對五自由度機械手的多解問題進行分類討論，合理的取解。通過拉格朗日法則推出系統(tǒng)動力學方程，把得到的動力學方程編寫代碼，將建立的三維模型導入到MATLAB軟件中去，基于MATLAB軟件對五自由度機械手進行運動學的驗證與仿真在VISAULSTUDIO的編譯環(huán)境利用OPENGL技術(shù)編寫五自由度機械手的三維可視化仿真軟件，來實現(xiàn)實時可操作性的五自由度機械手的仿真系統(tǒng)。根據(jù)機械手的運動學算法的模塊來實現(xiàn)對機械手模型的運動控制，最終達到實時的動畫效果2。本文最后對機械手的末端軌跡插補的研究，傳統(tǒng)方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對末端位姿不能簡單有效、準確控制，無法有效兼顧精度和效率等問題。為此提出了采用雙NURBS曲線對末端位姿進行控制，利用非對稱S型加減速控制方法進行軌跡規(guī)劃。該算法能很好的解決末端控制精度不夠高，控制過程復雜的弊端，并且能有效避免加加速度過大導致機構(gòu)停止時振動過大的問題。通過仿真實驗證明該算法簡明高效、運行穩(wěn)定、能夠有效提高機械臂加工工件的效率和精度。