簡(jiǎn)介：機(jī)械手是制造業(yè)的重要組成部分之一。它不僅可以輕易的將較為沉重的貨物拎起，而且能夠使貨物的搬運(yùn)和分揀變得簡(jiǎn)便，從而降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化。本文在了解機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，通過其設(shè)計(jì)原理和技術(shù)應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行分析，將氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)與PLC控制相結(jié)合，提出機(jī)械手整體設(shè)計(jì)方案。首先確定機(jī)械手的自由度，并通過理論分析求解得到了機(jī)械手各軸的關(guān)鍵參數(shù)，然后利用軟件對(duì)各軸的虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了理論分析求解的正確性。再次，結(jié)合驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)過程中將PLC的控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，并根據(jù)其在操作過程中所產(chǎn)生的移動(dòng)和故障報(bào)備功能進(jìn)行分析和使用，得出相應(yīng)的策略進(jìn)行簡(jiǎn)單的理念控制，通過進(jìn)行上述工作，將機(jī)械手的各個(gè)形態(tài)和性質(zhì)的方案一一列舉，并得出相應(yīng)的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過對(duì)PLC進(jìn)行整體控制，能夠提高設(shè)備的準(zhǔn)確性和靈活性，而且在操作過程中，可以將其方式進(jìn)行不同的調(diào)整和更改，完成了對(duì)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的要求，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

簡(jiǎn)介：隨著工業(yè)40時(shí)代的到來，越來越多的機(jī)器人出現(xiàn)在各種領(lǐng)域，如有焊接機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人，噴涂機(jī)器人，采摘機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人等。其中不乏需要在特殊工況下工作的應(yīng)用型機(jī)器人，需要在滿足特定的工作任務(wù)的同時(shí)，兼顧防爆、防腐蝕等功能。同時(shí)，由于測(cè)控技術(shù)的迅速發(fā)展，氣動(dòng)比例位置控制系統(tǒng)的控制精度得到進(jìn)一步提高。另一方面，氣動(dòng)系統(tǒng)有良好的柔順性，兼具有干凈、輕巧、安全和成本相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn)，使其適用于在一些特殊環(huán)境下工作。進(jìn)而使得氣動(dòng)機(jī)械手以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無污染、高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)在農(nóng)業(yè)采摘和噴涂等領(lǐng)域有發(fā)展空間。氣動(dòng)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的非線性和參數(shù)時(shí)變性，帶來的低剛度和時(shí)滯性使得其在精確的位置控制中難以達(dá)到期望的效果。具體而言，系統(tǒng)的質(zhì)量參數(shù)等無法明確，質(zhì)量流量方程的數(shù)學(xué)模型具有不確定性和強(qiáng)非線性，壓力方程也具有未知非線性。另外，摩擦力建模復(fù)雜，線性化困難，將影響氣動(dòng)比例位置控制系統(tǒng)的精度。本文中設(shè)計(jì)了一種多自由度氣動(dòng)機(jī)械手，并搭建六自由度電動(dòng)仿真平臺(tái)來模擬崎嶇地面環(huán)境。當(dāng)氣動(dòng)機(jī)械手被運(yùn)用在行走機(jī)械上，變化的路面環(huán)境會(huì)對(duì)機(jī)械手末端點(diǎn)控制帶來困難。因此，對(duì)氣動(dòng)多自由度機(jī)械手在崎嶇路面環(huán)境下的末端位置控制具有現(xiàn)實(shí)意義。通過搭建六自由度并聯(lián)平臺(tái)來模擬崎嶇地面環(huán)境，設(shè)計(jì)氣動(dòng)多自由度機(jī)械手，提出帶壓力補(bǔ)償?shù)哪：刂品椒?，通過SIMULINK與AMESIM的聯(lián)合仿真分析，驗(yàn)證了帶壓力補(bǔ)償?shù)哪：刂扑惴▽?duì)氣動(dòng)機(jī)械手控制的有效性。本文開展了如下的具體研究工作首先，按照機(jī)械手的工作目標(biāo)，完成了一個(gè)基于氣動(dòng)比例控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械手的設(shè)計(jì)。通過AUTOCAD軟件生成二維圖紙，并在UG中完成了氣動(dòng)機(jī)械手的三維建模工作和初步運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。另外，搭建六自由度平臺(tái)來模擬崎嶇路面環(huán)境，提出具體性能參數(shù)指標(biāo)，完成六自由度模擬平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在UG中完成三維建模模型，并在SIMULINK中搭建平臺(tái)的仿真模型，得到在理想加載情況下的各個(gè)缸的位移曲線。其次，設(shè)計(jì)了氣動(dòng)比例控制系統(tǒng)，并根據(jù)機(jī)械手結(jié)構(gòu)進(jìn)行氣缸驅(qū)動(dòng)力分析，從而完成了氣動(dòng)元件的選型工作。根據(jù)氣動(dòng)系統(tǒng)的線性化假設(shè)條件，建立氣動(dòng)比例位置控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析了典型閥控缸系統(tǒng)和基于閥口壓力獨(dú)立控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及系統(tǒng)方框圖。再次，建立了氣動(dòng)多自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并推導(dǎo)了機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，對(duì)氣動(dòng)多自由度機(jī)械手進(jìn)行了正解，逆解分析。結(jié)合六自由度平臺(tái)，分析了基于動(dòng)坐標(biāo)系中，氣動(dòng)多自由度機(jī)械手的末端手爪運(yùn)動(dòng)規(guī)律。并分析了使得機(jī)械手能夠克服崎嶇路面環(huán)境，在變換的動(dòng)坐標(biāo)系情況下，保持靜坐標(biāo)系中末端點(diǎn)的位置不變的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)規(guī)律。接著，根據(jù)六自由度平臺(tái)和氣動(dòng)多自由度機(jī)械手的具體參數(shù)，在AMESIM中搭建了氣動(dòng)比例控制系統(tǒng)模型，并在MATLABSIMULINK中編寫控制策略?；贏MESIM、SIMULINK軟件，開展了氣動(dòng)機(jī)械手的聯(lián)合仿真，得到了適合該氣動(dòng)多自由度機(jī)械手的控制策略。針對(duì)位置PID控制進(jìn)行改進(jìn)，添加氣缸兩腔內(nèi)壓力補(bǔ)償，完成了負(fù)載口獨(dú)立控制策略的仿真。同時(shí)，考慮到氣動(dòng)模型建立的復(fù)雜性，采用模糊控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得到了仿真結(jié)果。最后，搭建了包括六自由度平臺(tái)和氣動(dòng)多自由度機(jī)械手的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；基于LABVIEW軟件完成了控制程序的編寫包括六自由度平臺(tái)的控制，平臺(tái)姿態(tài)的采集和氣動(dòng)系統(tǒng)的控制。采用比例方向閥搭建相應(yīng)氣動(dòng)系統(tǒng)，得到機(jī)械手末端位置控制精度，驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，改進(jìn)控制策略，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)要求。

簡(jiǎn)介：機(jī)械手臂不僅要與工作環(huán)境進(jìn)行交互，還要保證精確的操縱目標(biāo)物，這對(duì)機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)和控制提出了挑戰(zhàn)，但實(shí)際情況是大部分機(jī)械手臂不能自主移動(dòng)，阻礙機(jī)械手臂向多功能方向發(fā)展，通過對(duì)移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和六自由度機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究，本文中將兩者合理的結(jié)合，充分發(fā)揮機(jī)械臂的抓取空間物體的能力，使機(jī)械手臂自主運(yùn)行到所需的工作區(qū)域，提出了在自主移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)上裝備模塊化的六自由度機(jī)械手臂，使機(jī)器人具有自主移動(dòng)和抓取功能的設(shè)計(jì)方案。首先，提出了機(jī)器人系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，并將其模塊化。系統(tǒng)底層采用高配置的ATMEGA128微處理器作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制核心，并通過串口通信，配合六自由度機(jī)械手臂舵機(jī)控制板QS16E，完成對(duì)機(jī)械手臂的控制。同時(shí)在四輪移動(dòng)機(jī)器人車體上安裝紅外線模塊，超聲波測(cè)距模塊，霍爾傳感器測(cè)速模塊，達(dá)到感知周邊環(huán)境以及反饋小車運(yùn)行速度的要求，單片機(jī)系統(tǒng)通過無線通信，完成抓取任務(wù)的發(fā)送和解析。其次，建立了四輪車的運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)系，并對(duì)其正逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析，重點(diǎn)是對(duì)六自由度機(jī)械手臂的數(shù)學(xué)模型的建立以及分析，通過經(jīng)典的DH法推導(dǎo)出機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，完成六自由度機(jī)械手臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，在此數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分別對(duì)機(jī)械手臂進(jìn)行了關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間和直角坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃與仿真，為機(jī)械臂的抓取動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。最后，搭建了移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，完成系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手臂控制功能，進(jìn)行了移動(dòng)機(jī)器人的自主行走實(shí)驗(yàn)，以及機(jī)械手臂抓取物體實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果表明該設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下可正常工作，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

簡(jiǎn)介：在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控技術(shù)越來越趨于成熟，為了大幅度提高工業(yè)自動(dòng)化水平，數(shù)控機(jī)床功能部件的研發(fā)至關(guān)重要。機(jī)械手作為數(shù)控加工中心的關(guān)鍵部件，介于主軸和刀庫(kù)之間，主要作用就是將下一個(gè)工序所用的刀具和即將完成加工的當(dāng)前工序所用的刀具進(jìn)行調(diào)換，這樣可以提高加工效率。因此，本文以QH3型數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)械手為研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械手結(jié)構(gòu)中存在的不穩(wěn)定的因素，對(duì)其進(jìn)行三維建模、運(yùn)動(dòng)學(xué)驗(yàn)證、有限元分析和疲勞分析，找出其中薄弱的環(huán)節(jié)，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，該方法具有重要的理論指導(dǎo)意義以及實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括⑴介紹了數(shù)控機(jī)床機(jī)械手在國(guó)內(nèi)外歷史上發(fā)展的研究狀況從而引出本課題的研究意義又簡(jiǎn)單表述了有限元法的中心思想和它廣泛的應(yīng)用，對(duì)現(xiàn)有機(jī)械手的圖紙中的每個(gè)零部件進(jìn)行三維建模，然后再將其組成一個(gè)完整的機(jī)械手系統(tǒng)；對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行分析，掌握系統(tǒng)里面各零部件的作用，就可以有針對(duì)性的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，通過建立坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方程論述機(jī)械手的工作過程，因?yàn)樵摴ぷ鬟^程符合機(jī)械手實(shí)際的運(yùn)動(dòng)方式，所以得出的方程是正確的。⑵對(duì)機(jī)械手進(jìn)行靜態(tài)和模態(tài)分析。將簡(jiǎn)化后機(jī)械手的模型導(dǎo)入到ANSYSWKBENCH中得到有限元模型。靜力分析主要目的就是得出機(jī)械手的最大變形和應(yīng)力、應(yīng)變，并給出了變形和應(yīng)力云圖。從云圖中分析了最大變形和應(yīng)力發(fā)生的部位，為機(jī)械手的優(yōu)化提供了思路。模態(tài)分析時(shí)，首先闡明了機(jī)械手進(jìn)行模態(tài)分析的必要性，模態(tài)分析后得出機(jī)械手前六階固有頻率和振型，通過振型圖得出會(huì)影響機(jī)械手抓取刀具精度的振型。⑶對(duì)機(jī)械手進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和花鍵軸的疲勞壽命分析。針對(duì)靜態(tài)分析中得出機(jī)械手中固定手爪處產(chǎn)生的位移比較大，故對(duì)固定手抓進(jìn)行了優(yōu)化；對(duì)固定手爪單獨(dú)分析優(yōu)化后重新裝配再進(jìn)行靜力分析，得到的位移相對(duì)于優(yōu)化前的減小了166，說明優(yōu)化的部位是正確的。優(yōu)化后整個(gè)機(jī)械手的固有頻率發(fā)生了改變，其中第一階固有頻率（基頻）相對(duì)于優(yōu)化前的得到了增加，這也從側(cè)面驗(yàn)證了優(yōu)化部位的合理性。隨后，分別對(duì)花鍵軸在軸向力和扭矩這兩種情況下進(jìn)行了疲勞分析，得出花鍵軸在這兩種情況下的損傷云圖和壽命云圖，從兩張?jiān)茍D中可以清楚地得到危險(xiǎn)點(diǎn)和壽命較長(zhǎng)的部分，這也為后續(xù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。

簡(jiǎn)介：隨著智能制造業(yè)的升級(jí)換代和機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性、運(yùn)行精度以及規(guī)劃效率提出了更高的要求，軌跡規(guī)劃算法是保證機(jī)械手運(yùn)行平穩(wěn)性和運(yùn)行精度的核心。工業(yè)機(jī)器人要在作業(yè)空間中完成給定的任務(wù)，必須準(zhǔn)確地規(guī)劃出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移曲線、速度曲線和加速度曲線。因此研究高效的軌跡規(guī)劃算法具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。首先，本文以SCARA型四自由度機(jī)械手為研究對(duì)象。機(jī)械手各連桿坐標(biāo)系采用DH表示法建立，根據(jù)各連桿的DH參數(shù)，可求得連桿之間的位姿矩陣，從而得到機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于機(jī)身坐標(biāo)系的齊次變換矩陣。推導(dǎo)出SCARA機(jī)械手的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。并且在此基礎(chǔ)上，通過MATLAB機(jī)器人工具箱，建立了SCARA三維仿真模型。其次，針對(duì)機(jī)械手逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解問題，為提高求解速度和求解精度，提出了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)求取運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的方法。根據(jù)笛卡爾目標(biāo)軌跡選取起點(diǎn)、終點(diǎn)和若干中間點(diǎn)，并求得與之對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)變量值序列。隨后利用插值方法求得關(guān)節(jié)空間的角度變化曲線，在關(guān)節(jié)曲線上隨機(jī)選取樣本點(diǎn)，利用得到的數(shù)據(jù)訓(xùn)練并驗(yàn)證ANFIS。與傳統(tǒng)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求取運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的方法進(jìn)行仿真對(duì)比分析，結(jié)果表明ANFIS在運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的求取精度和運(yùn)算時(shí)間上均優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。再次，針對(duì)關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)軌跡規(guī)劃問題，分別給出了三次樣條插值算法和三次三角BéZIER樣條插值算法的軌跡規(guī)劃方法，并給出了算法的詳細(xì)構(gòu)造過程。針對(duì)三次均勻B樣條插值算法軌跡曲線不經(jīng)過首末特征點(diǎn)的問題，提出了基于三次準(zhǔn)均勻B樣條插值算法的軌跡規(guī)劃方法。使得規(guī)劃后曲線的起點(diǎn)終點(diǎn)就是首末特征點(diǎn)，使規(guī)劃過程更加快速、直觀。最后，以SCARA機(jī)械手為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)三種軌跡規(guī)劃方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了機(jī)械手的實(shí)際運(yùn)行軌跡。與目標(biāo)軌跡進(jìn)行對(duì)比研究，給出了總體誤差曲線和各段誤差曲線，并對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了本文所提出算法的有效性。

簡(jiǎn)介：為了降低工業(yè)機(jī)械手的開發(fā)成本，縮短工業(yè)機(jī)械手的開發(fā)周期，便于其在中小企業(yè)中的推廣使用，本課題根據(jù)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)、控制的相關(guān)理論，結(jié)合其所能達(dá)到的功能動(dòng)作要求，以連桿軸套裝配作業(yè)機(jī)械手作為研究對(duì)象展開研究。從機(jī)械手控制系統(tǒng)出發(fā)，研究如何應(yīng)用通用數(shù)控系統(tǒng)作為主控系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)械手通過編輯指令程序?qū)崿F(xiàn)流程控制，以及提高控制精度、操作便健性的相關(guān)技術(shù)與方法。本文對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析，根據(jù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制的需要，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)的電氣元器件的選型分析，選定“世紀(jì)星”HNC18XPM3系統(tǒng)作為連桿軸套裝配作業(yè)的機(jī)械手的控制系統(tǒng)，并進(jìn)行控制原理圖設(shè)計(jì)、伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)機(jī)械手邏輯控制的需要，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法進(jìn)行了分析、探討，據(jù)此進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，包括手動(dòng)、自動(dòng)等程序的編制、仿真、傳輸和調(diào)試等。根據(jù)電氣原理圖，將數(shù)控系統(tǒng)、手持單元、伺服電機(jī)以及計(jì)算機(jī)等搭建成一基于數(shù)控系統(tǒng)控制的機(jī)械手試驗(yàn)平臺(tái)，運(yùn)用“擇點(diǎn)法”對(duì)裝配機(jī)械手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試結(jié)果表明基于通用數(shù)控系統(tǒng)對(duì)工業(yè)機(jī)械手控制方法可行，縮短了工業(yè)機(jī)械手的開發(fā)周期，節(jié)約了開發(fā)成本，并提高了工業(yè)機(jī)械手的工作效率和重復(fù)定位精度，對(duì)工業(yè)機(jī)械手的研發(fā)具有較好的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值，可為工業(yè)機(jī)械手在中小企業(yè)的推廣提供了一定的理論依據(jù)。

簡(jiǎn)介：本課題以雙弧面凸輪式自動(dòng)換刀機(jī)械手為研究對(duì)象，基于CREO軟件完成了該換刀機(jī)械手的設(shè)計(jì)，并建立了其整機(jī)的三維數(shù)字化樣機(jī)。對(duì)弧面凸輪的非等價(jià)加工方法進(jìn)行了研究，計(jì)算并推導(dǎo)了五軸非等價(jià)加工的刀位控制方程。在雙弧面凸輪換刀機(jī)構(gòu)多自由度動(dòng)力學(xué)模型的指導(dǎo)下，建立了該機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)字樣機(jī)以及剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)數(shù)字樣機(jī)，并進(jìn)行了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)仿真及分析。本文主要從以下幾個(gè)方面展開研究首先，基于凸輪及自動(dòng)換刀機(jī)械手的基本理論知識(shí)，設(shè)計(jì)滿足換刀需求的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，并以此循環(huán)圖為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)雙弧面凸輪自動(dòng)換刀機(jī)械手及此裝置中所用到的弧面凸輪?；贑REO軟件建立了該換刀機(jī)械手整機(jī)的數(shù)字樣機(jī)，為隨后的動(dòng)力學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。其次，以基于中點(diǎn)偏置的刀位補(bǔ)償法作為基礎(chǔ)理論依據(jù)，分析研究了弧面凸輪的非等價(jià)加工方法，推導(dǎo)并計(jì)算了非等價(jià)刀具在加工過程中的補(bǔ)償量和補(bǔ)償方向；研究了五軸機(jī)床中弧面凸輪的等價(jià)加工和非等價(jià)加工方法，利用坐標(biāo)變換法計(jì)算并推導(dǎo)了五軸等價(jià)加工的刀位控制方程；按照刀位補(bǔ)償法推導(dǎo)出五軸非等價(jià)加工的刀位控制方程，獲得了對(duì)實(shí)際加工有指導(dǎo)意義的非等價(jià)加工刀位控制方程。最后，基于實(shí)際工作情況，創(chuàng)建了雙弧面凸輪式自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的多自由度剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并推導(dǎo)出其動(dòng)力學(xué)方程。通過ADAMS軟件，創(chuàng)建了該機(jī)構(gòu)的多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)字樣機(jī)，并對(duì)其動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了分析；依據(jù)動(dòng)力學(xué)模型，通過ANSYS軟件對(duì)其關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行了柔性化處理，并逐個(gè)導(dǎo)入到多剛體動(dòng)力學(xué)數(shù)字樣機(jī)中，完成了換刀機(jī)構(gòu)的剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)數(shù)字樣機(jī)的建立，之后分析了該機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能，此分析過程盡可能模擬了換刀機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作過程中的情況，其結(jié)果對(duì)換刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工和生產(chǎn)都具有指導(dǎo)性作用。

簡(jiǎn)介：并聯(lián)機(jī)器人與串聯(lián)機(jī)器人構(gòu)成互補(bǔ)關(guān)系，極大地?cái)U(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。相對(duì)于串聯(lián)機(jī)器人，并聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)剛度大、負(fù)載自重比高、載荷能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，其中，DELTA機(jī)器人是迄今為止設(shè)計(jì)最為成功的并聯(lián)機(jī)器人之一。目前，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品和藥品等包裝行業(yè)。本文將著重闡述DELTA兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人，全文工作和成果概括如下⑴建立了DELTA兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人三維模型，并使用低速大扭矩高精度直驅(qū)力矩電機(jī)作為機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提高了機(jī)器人的效率和精度。⑵建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解、正解數(shù)學(xué)模型，建立了簡(jiǎn)化的機(jī)器人拉格朗日動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)機(jī)器人的工作空間和奇異位形進(jìn)行了分析。⑶為了使得已經(jīng)設(shè)計(jì)的機(jī)器人能夠高速、高精度平穩(wěn)運(yùn)行，使用關(guān)節(jié)空間、工作空間和混合空間方法對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了軌跡規(guī)劃，并利用動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，最終通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了軌跡規(guī)劃算法的可行性。⑷使用普通PC機(jī)，采用LINUX系統(tǒng)下的機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS、GALIL運(yùn)動(dòng)控制卡、COPLEY驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)直驅(qū)力矩電機(jī)的控制。⑸為了實(shí)現(xiàn)用戶友好型操作，編寫了PYTHON語言的運(yùn)動(dòng)控制界面，使用戶能夠快速、方便的掌握DELTA機(jī)器人的操作使用方法。最終，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明了該機(jī)器人電氣控制方案的可行性，為進(jìn)一步探索機(jī)器人新型軌跡規(guī)劃算法和運(yùn)動(dòng)控制方法提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

簡(jiǎn)介：21世紀(jì)是農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的重要時(shí)期。果蔬采摘時(shí)末端執(zhí)行器抓取或夾持力過大易壓傷果蔬外表這個(gè)問題是設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器的核心問題之一。為了實(shí)現(xiàn)果蔬的無損采摘采用了欠驅(qū)動(dòng)原理設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)的機(jī)械手爪。欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行器個(gè)數(shù)小于機(jī)構(gòu)本身自由度數(shù)目這樣的設(shè)計(jì)使得機(jī)械手具有簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)抓取物體時(shí)具有形狀自適應(yīng)能力手指可完全包絡(luò)果蔬通過力閉環(huán)反饋控制最大接觸力來實(shí)現(xiàn)無損采摘。根據(jù)欠驅(qū)動(dòng)原理，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在SOLIDWKS中建立其三維模型。由于本文所設(shè)計(jì)的為滑輪繩索式欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，而ADAMSCABLE模塊能夠很好對(duì)滑輪繩索建模，故將SOLIDWKS中的三維模型導(dǎo)入到ADAMS中進(jìn)行完整三維模型建立并在ADAMS中對(duì)所設(shè)計(jì)的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證其可行性。為實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬的無損穩(wěn)定抓取，對(duì)欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手與果蔬的接觸力的控制顯得尤為重要。但欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手抓取果蔬的數(shù)學(xué)模型難以建立，故本文采用不需要精確數(shù)學(xué)模型而是依靠專家的操作經(jīng)驗(yàn)的模糊控制法對(duì)其抓取力進(jìn)行控制。將近指、遠(yuǎn)指與指定接觸力大小的差值作為模糊控制器的輸入，驅(qū)動(dòng)力作為輸出。在對(duì)模糊控制器設(shè)計(jì)之前，需在ADAMS中模擬仿真其在不同驅(qū)動(dòng)力的作用下，分析欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手對(duì)果蔬的包絡(luò)抓取情況以及近指、遠(yuǎn)指與果蔬的接觸力的大小變化。依據(jù)接觸力變化完成對(duì)論域的劃分以及模糊規(guī)則的總結(jié)。通過ADAMS與SIMULINK的聯(lián)合仿真，可以明顯的看出欠驅(qū)動(dòng)機(jī)械手能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬的包絡(luò)抓取，且近指、遠(yuǎn)指與果蔬的接觸力均滿足抓取要求能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)果蔬無損穩(wěn)定抓取。

簡(jiǎn)介：隨著注塑行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于注塑生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化程度要求也越來越高。注塑機(jī)專用機(jī)械手能夠極大地提高注塑生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，同時(shí)還能避免由于人為操作失誤而造成的損失。氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作。對(duì)于注塑企業(yè)來說，配備一種成本低、體積小、易操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的注塑機(jī)專用機(jī)械手，已經(jīng)成為提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必要手段。本課題以注塑機(jī)取模機(jī)械手為研究對(duì)象，首先研究其執(zhí)行機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，然后對(duì)夾持機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高夾持力，最后對(duì)機(jī)械手的虛擬模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析以對(duì)設(shè)計(jì)過程提供數(shù)據(jù)支持。論文主要工作內(nèi)容如下1為了提升機(jī)械手的通用性和互換性，使機(jī)械手得到標(biāo)準(zhǔn)化制造和應(yīng)用，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，完成了機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。首先，論述了機(jī)械手坐標(biāo)形式的比較與選擇，介紹了機(jī)械手的工作過程和各工位的時(shí)間分配。然后，制定了機(jī)械手的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成模塊。最后，完成了三維模型的建立。2針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置和控制模塊，完成了機(jī)械手驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。首先，論述了驅(qū)動(dòng)方式的比較與選擇，設(shè)計(jì)了氣動(dòng)基本回路和位置控制回路。然后，論述了氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，完成了氣動(dòng)元件的選取與計(jì)算。最后，確定了控制系統(tǒng)的輸入和輸出點(diǎn)，設(shè)計(jì)了外部接線圖，完成了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。3為了提高夾持機(jī)構(gòu)的夾持力，完成了機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu)的參數(shù)化建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，闡述了ADAMS的仿真原理與主要模塊的作用，通過ADAMS軟件，采用參數(shù)化點(diǎn)的方法，建立了夾持機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型并簡(jiǎn)化，包括零件、約束副和驅(qū)動(dòng)，并對(duì)模型進(jìn)行了測(cè)試。然后，通過細(xì)化模型，建立設(shè)計(jì)變量，對(duì)所有的設(shè)計(jì)變量分別進(jìn)行設(shè)計(jì)研究分析，得到設(shè)計(jì)變量對(duì)夾緊力的影響程度。最后，對(duì)機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過修改設(shè)計(jì)變量，對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)多次優(yōu)化迭代，找到了一個(gè)最優(yōu)點(diǎn)，并自動(dòng)生成新的樣機(jī)模型，得到最優(yōu)機(jī)構(gòu)性能的設(shè)計(jì)參數(shù)。4為了方便日后機(jī)械手的軌跡規(guī)劃、樣機(jī)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)控制方案，完成了虛擬機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與分析。首先，介紹了機(jī)械手模型仿真分析過程。然后，利用PROE建好機(jī)械手模型導(dǎo)入ADAMS中，通過修改模型的基本參數(shù)，得到了ADAMS環(huán)境下的機(jī)械手虛擬樣機(jī)模型。最后，在軟件中給模型施加約束和驅(qū)動(dòng)，設(shè)置驅(qū)動(dòng)函數(shù)，得到了速度，加速度，角速度，角加速度的曲線。通過分析所得曲線數(shù)據(jù)可以縮短開發(fā)和技術(shù)改進(jìn)的周期，節(jié)省研發(fā)資金，提升設(shè)備質(zhì)量。

簡(jiǎn)介：目前，隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，工業(yè)界各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的自動(dòng)化設(shè)備也在不斷的增多。而在沖壓行業(yè)中，大部分企業(yè)仍然采用人工手工作業(yè)，這種情況下操作者工作量繁重、生產(chǎn)效率低和工傷事故頻發(fā)。因此，需要一種可以輔助壓力機(jī)上下料的自動(dòng)化機(jī)械手，不僅可以代替人工按照規(guī)定的動(dòng)作進(jìn)行上下料，而且還可以提高生產(chǎn)效率、降低工傷事故率、提高沖壓工藝水平等。本文提出了一種自動(dòng)化上下料機(jī)械手，并對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以能夠?qū)崿F(xiàn)以上的需求。首先，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外機(jī)械手的研究現(xiàn)狀及現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際沖壓工藝的要求，對(duì)上下料機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，描述機(jī)械手的工作流程。對(duì)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)和真空系統(tǒng)進(jìn)行分析和參數(shù)設(shè)計(jì)。為了解決目前機(jī)械手的定位精度的問題，設(shè)計(jì)PWM控制高速開關(guān)閥控氣動(dòng)伺服控制系統(tǒng)。主要對(duì)氣缸和高速開關(guān)閥的特性進(jìn)行分析，建立氣缸伺服控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和傳遞函數(shù)。介紹了機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，描述了機(jī)械手主控模塊、氣缸控制模塊、工件吸附模塊、人機(jī)交互模塊和軟件部分的設(shè)計(jì)。最后，提出基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器對(duì)氣缸伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制的控制策略，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器。基于MATLAB仿真平臺(tái)，研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PWM控制高速開關(guān)閥控氣缸伺服控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，本文所研究的上下料機(jī)械手控制系統(tǒng)能夠滿足實(shí)際沖壓生產(chǎn)的要求，在電機(jī)沖片的加工行業(yè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

簡(jiǎn)介：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，學(xué)科間出現(xiàn)了相互交叉與滲透，引起了工業(yè)控制領(lǐng)域的技術(shù)革命。傳統(tǒng)的控制技術(shù)在結(jié)構(gòu)上采用并聯(lián)方式，并且不同廠家的設(shè)備不能相互通信連接，容易造成信息孤島?，F(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)為解決上述問題提供了答案，現(xiàn)場(chǎng)總線采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的協(xié)議，把不同廠家的設(shè)備通過統(tǒng)一協(xié)議規(guī)范進(jìn)行連接組成網(wǎng)絡(luò)，解決信息孤島問題。機(jī)械手已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)中的一個(gè)重要組成部分，運(yùn)動(dòng)控制器是機(jī)械手的核心部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。本文通過對(duì)常見運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)方案的分析，決定擯棄傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用現(xiàn)場(chǎng)總線CAN總線與以太網(wǎng)結(jié)合的方案。本文利用以太網(wǎng)通信方式的穩(wěn)定性、高速性，作為運(yùn)動(dòng)控制器與上位機(jī)的通信接口，并采用LWIP協(xié)議；利用CAN總線的穩(wěn)定可靠性，并用RJ45接口作為運(yùn)動(dòng)控制器與伺服電機(jī)的通信接口，采用CANOPEN協(xié)議；運(yùn)動(dòng)控制器的主控單元采用以CTEXM4為內(nèi)核的微處理器STM32F407。該方案利用STM32F407的高處理速度與低功耗的優(yōu)點(diǎn)，提升控制器的性能；利用CANOPEN協(xié)議的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性提升運(yùn)動(dòng)控制器的通用性。運(yùn)動(dòng)控制器的硬件電路主要包括主控單元STM32F407、由CTM1050T組成的CAN通信模塊、由DP83848組成的以太網(wǎng)通信電路、光耦隔離保護(hù)電路、IO擴(kuò)展電路以及時(shí)鐘電源等模塊組成?？刂破鞯能浖糠滞ㄟ^移植ΜCOSII嵌入式操作系統(tǒng)搭建多任務(wù)平臺(tái)，通過移植LWIP實(shí)現(xiàn)通過以太網(wǎng)與上位機(jī)的通信，通過建立一個(gè)簡(jiǎn)單的CANOPEN協(xié)議的主站實(shí)現(xiàn)與伺服電機(jī)的通信。軟件主要建立了三個(gè)任務(wù)，第一個(gè)任務(wù)是通過以太網(wǎng)和手持器進(jìn)行通信；第二個(gè)任務(wù)是處理接收到的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的指令選擇不同的工作模式；最后一個(gè)任務(wù)是執(zhí)行具體的動(dòng)作指令，并通過CAN總線與伺服電機(jī)通信。

簡(jiǎn)介：目前煤炭依舊是我國(guó)重要能源材料，煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。由于煤礦作業(yè)設(shè)備機(jī)械化及智能化水平低，造成了煤礦生產(chǎn)效率的低下和事故的高發(fā)。礦山井下安全生產(chǎn)容易受到瓦斯、煤自燃、礦壓等多種因素影響，一旦發(fā)生事故會(huì)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。因此無論從國(guó)家對(duì)井下災(zāi)害的宏觀控制方面還是管理部門對(duì)井下事故預(yù)防方面的考慮，都需要建立一套完善的、科學(xué)的、能及時(shí)反映井下安全生產(chǎn)狀態(tài)的危險(xiǎn)源辨識(shí)、評(píng)價(jià)和預(yù)警系統(tǒng)，從而減少井下事故的發(fā)生，確保礦井高效、安全、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。課題通過分析煤礦實(shí)際環(huán)境，研究了各類煤礦機(jī)器人的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，確定了煤礦巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)要求和總體方案，并完成如下工作1設(shè)計(jì)、搭建巡檢機(jī)器人平臺(tái)，對(duì)巡檢機(jī)器人底盤移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手機(jī)構(gòu)以及動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的理論計(jì)算，從而進(jìn)行合理的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2分析5自由度機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，并建立機(jī)械手連桿結(jié)構(gòu)參數(shù)表，使用MATLAB對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)解和工作空間進(jìn)行仿真分析，得到仿真云圖內(nèi)部無空洞、空腔出現(xiàn)，說明連桿參數(shù)設(shè)置合理，符合設(shè)計(jì)要求。3分析機(jī)械手動(dòng)力學(xué)問題，同時(shí)使用ADAMS對(duì)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真得到機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)總體運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，且最大力矩均未超過所選取舵機(jī)的峰值力矩158NM，說明機(jī)械手選型合理，基本滿足機(jī)械手工作要求最后對(duì)機(jī)械手進(jìn)行動(dòng)力學(xué)聯(lián)合仿真，驗(yàn)證了基于ADAMS仿真結(jié)果的正確性。4使用ANSYS對(duì)機(jī)械手關(guān)鍵承載部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，得到大臂、小臂的應(yīng)力、變形云圖，進(jìn)而驗(yàn)證了機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)與材料均滿足機(jī)器人的工作要求而模態(tài)分析結(jié)果表明所選舵機(jī)工作頻率遠(yuǎn)小于機(jī)械手的固有平率，驗(yàn)證了機(jī)械手在工作過程中不會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。5基于實(shí)驗(yàn)室條件研制、搭建實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，可以得出樣機(jī)對(duì)煤巖識(shí)別準(zhǔn)確性達(dá)到65％，抓取準(zhǔn)確性達(dá)到80％，符合煤礦設(shè)計(jì)要求。

簡(jiǎn)介：隨著我國(guó)生產(chǎn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐加快，自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用日益廣泛。工業(yè)機(jī)械手作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，其開發(fā)研究越來越受到重視。本文設(shè)計(jì)研究的轉(zhuǎn)軌機(jī)械手主要用于新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線中，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的自動(dòng)轉(zhuǎn)移拼裝，解決了人工搬運(yùn)效率低及穩(wěn)定性差等問題，加快了裝配線的生產(chǎn)節(jié)拍，提高了裝配線的自動(dòng)化程度。轉(zhuǎn)軌機(jī)械手的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和工作性能的研究對(duì)于提高自動(dòng)化裝配線的生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。本文在研究以往機(jī)械手的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)了一種在豎直方向可以兩級(jí)升降的新型轉(zhuǎn)軌機(jī)械手。轉(zhuǎn)軌機(jī)械手整體上采用桁架式結(jié)構(gòu)，其中豎直方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂采用內(nèi)臂和外臂相嵌套的結(jié)構(gòu)，在外臂升降的過程中，利用同步帶拖動(dòng)內(nèi)臂運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了雙節(jié)倍速的效果。該創(chuàng)新結(jié)構(gòu)有效降低了機(jī)械手對(duì)空間的高度要求，增加了機(jī)械手的穩(wěn)定性。其次，本文研究了轉(zhuǎn)軌機(jī)械手的動(dòng)態(tài)性能。利用ABAQUS軟件對(duì)機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真，包括模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，獲得了機(jī)械手的低階模態(tài)振型和頻率響應(yīng)曲線。針對(duì)機(jī)械手的第3階固有頻率容易發(fā)生共振的情況，本文提出了對(duì)機(jī)械手立柱施加固定連接的優(yōu)化措施。經(jīng)過再次諧響應(yīng)分析，驗(yàn)證了優(yōu)化措施的有效性。最后，針對(duì)轉(zhuǎn)軌機(jī)械手應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，即同步帶傳動(dòng)的振動(dòng)特性研究，本文在理論分析同步帶不同振動(dòng)特性對(duì)機(jī)械臂穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，利用RECURDYN軟件構(gòu)建了基于有限段法的同步帶仿真模型。研究了其在不同張緊力作用下的運(yùn)動(dòng)過程，得到了同步帶的橫向振動(dòng)振幅曲線，為同步帶預(yù)緊力的設(shè)置提供了參考。

簡(jiǎn)介：機(jī)器人利用機(jī)器視覺進(jìn)行物體抓取是機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的熱門研究之一。目的在于靠機(jī)器視覺檢測(cè)出被抓取物體的可靠抓取位置和方向，進(jìn)而通過運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法控制機(jī)械臂完成抓取動(dòng)作。但是在這一領(lǐng)域暫未有普適的方法，特別是在需要同時(shí)考慮可靠性和安全性的成堆物體抓取應(yīng)用。此論文提出一種利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合軟性機(jī)械手幾何模型的方法，用于分析處理安裝在機(jī)器人中部的單個(gè)深度攝像頭所獲取的3維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在未知的成堆物體中檢測(cè)出可供機(jī)械臂進(jìn)行可靠安全抓取的物體位置和方向。該論文所提出的方法在考慮成堆物體抓取碰撞檢測(cè)問題的同時(shí)，并沒有進(jìn)行像其他論文所常用的圖像分割和物體識(shí)別的處理技術(shù)。特別地，此論文還分析了深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和空間復(fù)雜度，并得出兩個(gè)結(jié)論用于為深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)提供參考。同時(shí)，進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)來得出不同層數(shù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練時(shí)間和精度，不同層數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行假設(shè)可抓取超平面再篩選的結(jié)果對(duì)比，從而驗(yàn)證前面由理論推出來的兩個(gè)結(jié)論。經(jīng)上述理論及實(shí)驗(yàn)兩方面分析，為深度學(xué)習(xí)模型的設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)性作用。值得一提的是，本論文中深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)（所有的假設(shè)超平面）的標(biāo)簽根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)定。也就是說這些用于判斷該假設(shè)超平面是否符合抓取條件的標(biāo)準(zhǔn)被深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型所取代。首先，由于軟性機(jī)械手相較于硬性機(jī)械手更具靈活性，為軟性機(jī)械手設(shè)計(jì)合適的幾何模型成為避免碰撞的重點(diǎn)，用于在3維點(diǎn)云數(shù)據(jù)空間中搜索符合可抓取條件的抓取點(diǎn)和抓取方向。該幾何模型內(nèi)部必須包含足夠的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并且外表面不會(huì)與其他點(diǎn)云數(shù)據(jù)有重合的部分，從而分別保證其抓取的可靠性和安全性。利用幾何模型搜索出來符合條件的抓取點(diǎn)和抓取方向，合稱之為假設(shè)可抓取超平面。第二，進(jìn)一步考慮抓取可靠性，利用深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)MODLE對(duì)搜索出的假設(shè)超平面進(jìn)行分類和排序，以便找出較為可靠的抓取位置和方向。經(jīng)過MODLE與支持向量機(jī)技術(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過MODLE的篩選過后的可抓取超平面的質(zhì)量和可靠性要比通過支持向量機(jī)的高，而且數(shù)量也相對(duì)較少，也就是說在運(yùn)動(dòng)控制方面會(huì)比較節(jié)省時(shí)間。