簡(jiǎn)介：天津大學(xué)博士學(xué)位論文可重構(gòu)混聯(lián)機(jī)械手模塊TRIVARIANT的精度設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法研究姓名洪振宇申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別博士專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師黃田20070101天津大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTPACTTHISDISSERTATIONDEALSWITHTHETHEORYANDMETHODOLOGYFORTHEACCURACYPROBLEMOFA5DOFRECONFIGURABLEHYBRIDROBOTMODULEINCLUDINGERRORMODELING，ACCURACYSYNTHESISANDKINEMATICCALIBRATIONTHEFOLLOWINGCONTRIBUTIONSHAVEBEENMADE口THE鋤RMODELSOFTHETRIVARIANTANDTHETRICEPTROBOTSALEFORMULATEDUSINGTHEMETHODOFVECTORCHAINANOVELAPPROACHFORERRORMODELINGISPRESENTEDFORSUCHROBOTSITCALLBECONCLUDEDTHATTHECOMPENSATABLEANDUNCOMPENSATABLEERRORSOFTHEMOBILEPLATFORMAREDOMINATEDBYTHEERRORSOFTHEUNCONSTRAINEDUPSLIMBSANDPROPERCONSTRAINTUPLIMBITSHOWSTHATTHETRIVARIANTROBOTHASCOMPETITIVEACCURACYPERFORMANCEINCOMPARISONWITHTHETRICEPTROBOTPROVIDEDTHATTHETASKWORKSPACEANDDIMENSIONALPARAMETERSAREIDENTICAL口BYTAKINGTHETRIVARIANT舔ANEXAMPLEANOVELAPPROACHFORSENSITIVITYANALYSISISPROPOSEDFORSUB6PARALLELMECHANISMSWHICHTHEPROPERCONSTRAINTLIMBSUCHMETHODHASDISTINCTLYPHYSICALMEANINGANDENABLESTOPROVIDEAGUIDANCEFORTHEDESIGN，MANUFACTURIIAGANDASSEMBLY口THEMETHODFORKINEMATICCALIBRATIONISINVESTIGATEDBASEDONTHEMEASUREDDATAUSINGDOUBLEBALLBARFIRSTLYTHEMAPPINGMODELBETWEENTHEMEASUREDVALUESANDTHEGEOMETRICSOURCESERRORAFFECTINGTHECOMPENSATABLEERRORSOFTHEMOBILEPLATFORMISCONSTRUCTEDTHENTHEMETHODFORPROPERLYASSIGNINGTHEASSEMBLYLOCATIONANDNUMBEROFDOUBLEBALLBARBYTAKINGTHECONDITIONNUMBEROFTHEIDENTIFICATIONMATRIXOFERRORPARAMETERSASEVALUATIONINDEXFINALLYTHEFEASIBILITYANDEFFECTIVENESSOFTHEPROPOSEDMETHODISVERIFIEDBYTHECOMPUTERSIMULATIONSANDEXPERIMENTS口BYTAKINGA5DOFHYBRIDROBOTWITHRELATIVELYLARGEWORKSPACE／LIMBSTROKERATIO，NAMEDTRIVARIANTB，ASANEXAMPLE，TWOMETHODSFORKINEMATICCALIBRATIONAREDEVELOPEDWITHMODELPARAMETERSCORRECTIONANDINPUTCOMPENSATIONTECHNIQUESONTHEBASISOFTHEANGULARENCODERSLOCATEDOLLTHETWOREVOLUTEAXESIII

簡(jiǎn)介：本文密切結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，以具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速并聯(lián)機(jī)械手為對(duì)象，研究了一種基于機(jī)電耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的控制器設(shè)計(jì)方法，并據(jù)此搭建了基于ADAMS虛擬物理樣機(jī)和MATLABSIMULINK虛擬驅(qū)動(dòng)器的聯(lián)合仿真試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。取得如下成果1根據(jù)轉(zhuǎn)矩匹配原則，建立了一種可用于實(shí)時(shí)控制的機(jī)電耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。其中，采用虛功原理來推導(dǎo)機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，而對(duì)伺服子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型則采用矢量控制原理來進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，以工作空間動(dòng)平臺(tái)軌跡的2范數(shù)為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)PID控制器的定常參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到初始的參數(shù)范圍。2考慮模型中電流與力矩的關(guān)系及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響，設(shè)計(jì)了一類基于該模型的計(jì)算扭矩控制器，從而提高了系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力。此外，考慮到并聯(lián)機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型的非線性和建模誤差及外界擾動(dòng)等不確定性因素，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能算法，對(duì)控制器中的比例、積分、微分增益環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，極大地提高了系統(tǒng)的魯棒性。3建立了基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的聯(lián)合仿真平臺(tái)，驗(yàn)證了上述機(jī)電耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模方法，以及所設(shè)計(jì)控制器的正確性和有效性。上述研究成果不僅對(duì)高速并聯(lián)機(jī)械手的數(shù)控開發(fā)具有一定的指導(dǎo)作用，而且還對(duì)其整機(jī)開發(fā)及其工業(yè)化應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

簡(jiǎn)介：手創(chuàng)傷康復(fù)機(jī)械手是一種幫助手外傷患者迅速康復(fù)的醫(yī)療機(jī)器人，依據(jù)是現(xiàn)代循證醫(yī)學(xué)（EVIDENCEBASEDMEDICINE，簡(jiǎn)稱EBM）和連續(xù)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)（CONTINUOUSPASSIVEMOTION，簡(jiǎn)稱CPM）理論，這項(xiàng)研究已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)工程及機(jī)器人學(xué)科的一個(gè)熱點(diǎn)方向。結(jié)構(gòu)仿生、重量輕、體積小、可靠性高、控制簡(jiǎn)單和操作靈活方便是多自由度康復(fù)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)。本文首先綜述國(guó)內(nèi)外康復(fù)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀，依據(jù)手指的生理特性，分析現(xiàn)有康復(fù)機(jī)械手的缺點(diǎn)和不足，在此基礎(chǔ)上引入齒輪機(jī)構(gòu)和空間桿件機(jī)構(gòu)，較好的解決手指骨垂直力和康復(fù)角度精確度的問題。其次考慮到臨床上應(yīng)用要求有豐富的感知能力，設(shè)計(jì)了基于應(yīng)變?cè)淼牧鞲衅?，來反饋手指上的力覺信息；設(shè)計(jì)了基于霍爾原理的關(guān)節(jié)位置傳感器，實(shí)現(xiàn)手指關(guān)節(jié)位置的非接觸測(cè)量，來反饋手指的位置信息，并完成了傳感器的靜態(tài)標(biāo)定。最終基于模塊化的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)了仿生手指和仿生肌肉，集成了執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、電路板，體積小，重量輕，攜帶方便。采用DH分析方法，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，包括機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解，運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，雅可比矩陣的建立。同時(shí)完成動(dòng)力學(xué)分析，建立了從電機(jī)輸出到末端執(zhí)行器的動(dòng)力學(xué)方程，為后續(xù)的控制研究奠定了基礎(chǔ)。應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS對(duì)機(jī)器人的曲伸運(yùn)動(dòng)和內(nèi)收外展進(jìn)行仿真分析，不但驗(yàn)證力運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)分析的正確性，而且驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。最后對(duì)康復(fù)機(jī)械手典型運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

簡(jiǎn)介：本文針對(duì)兩自由度并聯(lián)機(jī)械手關(guān)節(jié)之間耦合力以及高速運(yùn)行時(shí)動(dòng)力學(xué)模型不準(zhǔn)確和在往復(fù)式運(yùn)行過程中產(chǎn)生躍度過大引起的抖動(dòng)問題對(duì)本課題中機(jī)械手臂分別設(shè)計(jì)了自抗擾非線性控制器和基于滑模自適應(yīng)力矩前饋補(bǔ)償?shù)姆蔷€性控制器在此基礎(chǔ)上建立了整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)加入柔性關(guān)節(jié)的機(jī)電耦合系統(tǒng)參數(shù)化模型并對(duì)所設(shè)計(jì)的控制算法和所規(guī)劃出的軌跡進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。對(duì)并聯(lián)機(jī)器人在操作空間中的運(yùn)行軌跡做了基于遺傳算法求優(yōu)的三次樣條插值最后規(guī)劃出了機(jī)器人操作空間軌跡完成了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建、控制系統(tǒng)軟件編程以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第一論文針對(duì)機(jī)械手實(shí)際控制過程中一般的比例微分PD控制策略所引起的機(jī)器人關(guān)鍵位置跟蹤精度不高、超調(diào)過大的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了自抗擾控制算法解決了超調(diào)和關(guān)節(jié)位置精度跟蹤問題。第二根據(jù)機(jī)器人在往復(fù)式的搬運(yùn)和分揀操縱過程中的高速性要求結(jié)合了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的不確定性設(shè)計(jì)出滑模自適應(yīng)控制算法解決了機(jī)械手臂高速運(yùn)行下的精度跟蹤問題。并且針對(duì)電機(jī)電流噪聲過大的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)KALMAN濾波算法并且針對(duì)電機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型建立了自適應(yīng)KALMAN算法辨識(shí)出機(jī)械手臂廣義力。第三結(jié)合SIMMECHANICS工具箱建立了整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)電耦合系統(tǒng)的參數(shù)化的剛體動(dòng)力學(xué)模型對(duì)所設(shè)計(jì)的控制算法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。第四由于整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)在高速運(yùn)行時(shí)機(jī)械部分抖動(dòng)大而且電機(jī)輸出的速度和加速度以及力矩和功率的特性建立了軌跡規(guī)劃的目標(biāo)函數(shù)并且加入了動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)作為其約束條件采用了遺傳算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算最終采用三次樣條曲線規(guī)劃出機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的軌跡并在所建立的機(jī)電耦合系統(tǒng)的參數(shù)化模型上進(jìn)行了試驗(yàn)。第五完成了控制系統(tǒng)平臺(tái)搭建該平臺(tái)采用德州儀器公司TI的DSPTMS320F28335完成控制算法的計(jì)算和位置環(huán)的調(diào)節(jié)由驅(qū)動(dòng)器完成速度環(huán)和電流環(huán)的運(yùn)算。

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多注塑機(jī)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：目前，隨著海洋資源探索研究的深入，對(duì)大功率水下作業(yè)型液壓機(jī)械手的適用深度和操作運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性都提出了越來越高的要求，是面向深海作業(yè)型水下工作站、ROV、載人潛水器等調(diào)查作業(yè)裝備的一項(xiàng)重要水下作業(yè)工具。本文研究的壓力適應(yīng)型深海水下液壓機(jī)械手，針對(duì)深海水下作業(yè)環(huán)境惡劣，外界環(huán)境壓力大的問題，基于目前的對(duì)液壓源直接進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，進(jìn)而提出了把補(bǔ)償油液通過線管引入水下單片機(jī)電控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水下電控系統(tǒng)與外部環(huán)境壓力之間的平衡補(bǔ)償，全面解決了深海水下電液執(zhí)行器件的抗壓密封等關(guān)鍵問題；針對(duì)深海水下能源供給有限，如果機(jī)械手多關(guān)節(jié)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，泵輸出流量不足的情況，提出了采用基于執(zhí)行器流量反饋的電液數(shù)字分流方法，基于機(jī)械手各關(guān)節(jié)不同執(zhí)行器的不同負(fù)載慣量，對(duì)分配給各關(guān)節(jié)的流量進(jìn)行綜合修正，并進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析和仿真研究，取得了較好的多關(guān)節(jié)復(fù)合控制效果針對(duì)深海水下作業(yè)空間和能源有限的問題，提出了整體機(jī)械手的集成化與小型化設(shè)計(jì)，并著重從系統(tǒng)作業(yè)控制核心的從手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，綜合優(yōu)化機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)。論文主要內(nèi)容如下第一章概述了國(guó)內(nèi)外深海水下作業(yè)機(jī)械手的發(fā)展和研究狀況，闡述了本課題的研究意義和背景，并給出了本論文所要開展的主要研究工作。第二章著重對(duì)深海壓力適應(yīng)型電液控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其壓力適應(yīng)進(jìn)行了研究，闡述了采用壓力適應(yīng)型電液控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的必要性，并詳細(xì)介紹了本文研究的深海壓力適應(yīng)型電液控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，并通過一系列試驗(yàn)對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)部位進(jìn)行了驗(yàn)證。第三章全面介紹了本文所研究的深海水下機(jī)械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并從整體結(jié)構(gòu)的小型化，集成化要求出發(fā)，著重對(duì)機(jī)械手的從手執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開研究。第四章基于本文設(shè)計(jì)搭建的試驗(yàn)系統(tǒng)，重點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)機(jī)械手各部分和整體系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的可行性；同時(shí)，就目前多關(guān)節(jié)復(fù)合控制性能的不足，提出了進(jìn)一步的分流控制方法，并進(jìn)行了仿真研究，給出了仿真結(jié)果。第五章主要是對(duì)本課題工作進(jìn)行分析總結(jié)，并對(duì)將來進(jìn)一步的研究工作做出了展望。

簡(jiǎn)介：本文密切結(jié)合某電池生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)需求，在國(guó)家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃的資助下，研究用DIAMOND機(jī)械手搭建鋰離子電池分選裝備的若干關(guān)鍵技術(shù)。論文取得了以下成果在分析可充電電池分選工藝流程的基礎(chǔ)上，提出以DIAMOND機(jī)械手為硬件核心，結(jié)合企業(yè)原有裝備，搭建可充電電池自動(dòng)分選系統(tǒng)的總體方案。該方案具有制造成本低、分選批量大、分選類型多等特點(diǎn)。其獨(dú)特的軌跡設(shè)計(jì)減少了輔助分選時(shí)間，還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。用矢量法構(gòu)建DIAMOND構(gòu)型閉環(huán)方程，推導(dǎo)出位置正、逆解及速度模型，并根據(jù)機(jī)構(gòu)工作空間設(shè)計(jì)了DIAMOND機(jī)構(gòu)基本尺寸，為后邊章節(jié)的建模和仿真打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。采用SOLIDWKS軟件建立了該混聯(lián)裝備的三維實(shí)體模型，運(yùn)用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)了分選仿真。根據(jù)裝備分選特點(diǎn)，采用345次函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，用MATLAB實(shí)現(xiàn)了分選裝備的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證了分選方案的合理性。提出了一種計(jì)算分選效率的方法，并用MATLAB軟件仿真計(jì)算了裝備分選效率，驗(yàn)證了分選方案的可行性，為后續(xù)的樣機(jī)制造提供了理論依據(jù)。

簡(jiǎn)介：隨著科技發(fā)展，機(jī)械手應(yīng)用越來越廣泛，世界各國(guó)均開展了相關(guān)研究。一種基于溫控型形狀記憶合金研制的內(nèi)嵌式驅(qū)動(dòng)器，輸出位移大，輸出力－重量比高，驅(qū)動(dòng)與控制簡(jiǎn)便，獲得了廣泛關(guān)注。本文以彎曲型內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)的研制為出發(fā)點(diǎn)，在已有研究基礎(chǔ)上，闡述了內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的原理、結(jié)構(gòu)、分類與制作方法，提出了多種雙絲結(jié)構(gòu)平面彎曲內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的制作方法，并試制了樣機(jī)。在分析現(xiàn)有空間彎曲內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，提出了非粘合型結(jié)構(gòu)，采用與形狀記憶合金絲不粘合的雙組份型硅橡膠制作彈性硅橡膠棒，進(jìn)一步分析了該結(jié)構(gòu)存在的問題，并通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以克服。采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)平面與空間彎曲內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行穩(wěn)態(tài)溫度分析，研究了多絲結(jié)構(gòu)中形狀記憶合金絲之間溫度耦合關(guān)系，得出了新結(jié)構(gòu)空間彎曲內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)。最后，設(shè)計(jì)了硅橡膠硫化模具，試制了非粘合型空間彎曲內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)。試驗(yàn)表明，該樣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)空間的有效彎曲變形。

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多基于液體阻尼器和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的柔性機(jī)械手振動(dòng)抑制研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：本文針對(duì)平面兩桿機(jī)械手，分別建立了基于剛性桿和柔性桿的動(dòng)力學(xué)方程，利用VC、MATLAB進(jìn)行仿真，并利用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS，依據(jù)實(shí)際的幾何參數(shù)、物理特性以及約束條件建立了機(jī)械手的剛性和柔性的虛擬樣機(jī)模型，利用仿真輸出曲線同各種仿真方法進(jìn)行比較。然后本文采用ADAMS的CONTROLS模塊與MATLAB的SIMULINK模塊聯(lián)合對(duì)其進(jìn)行控制與仿真，直接利用ADAMS程序建立控制系統(tǒng)分析中的機(jī)械系統(tǒng)仿真模型，而不需要使用數(shù)學(xué)公式建模。同時(shí)本文研究了一種針對(duì)多關(guān)節(jié)機(jī)械手的軌跡控制方法，并在聯(lián)合控制仿真系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。另外，本文還利用ADAMS和MATLAB的接口，在聯(lián)合控制仿真過程中，加強(qiáng)ADAMS仿真控制系統(tǒng)功能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作步驟，分別在ADAMS與MATLAB軟件中增加了一個(gè)機(jī)械手控制仿真模塊，開發(fā)了機(jī)械手的控制仿真系統(tǒng)。最后，通過一個(gè)平面兩桿剛性機(jī)械手的實(shí)例詳細(xì)介紹了本控制仿真系統(tǒng)的使用。

簡(jiǎn)介：機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能會(huì)直接影響到機(jī)械手的應(yīng)用，因此對(duì)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能研究是很有必要的。在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方面，首先研究了本機(jī)器手的位姿描述和DH坐標(biāo)表示，然后建立了該機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)的正問題和逆問題，尤其在逆問題的分析中不僅利用代數(shù)方法解出了關(guān)節(jié)變量的表達(dá)式，也詳細(xì)介紹了數(shù)值解法，并分析了數(shù)值解法的優(yōu)缺點(diǎn)；在手運(yùn)動(dòng)模型的分析基礎(chǔ)上，研究了不同坐標(biāo)系下的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方程的微分變換，求出了運(yùn)動(dòng)方程變換的雅可比矩陣，并對(duì)雅可比矩陣的奇異性進(jìn)行了討論。在機(jī)械手動(dòng)力學(xué)分析方面，討論了機(jī)械手關(guān)節(jié)靜反力和動(dòng)反力問題，針對(duì)本文建立的機(jī)械手模型在綜合考慮多種求解方法的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇建立KANE動(dòng)力學(xué)方程來進(jìn)行求解計(jì)算。本文采用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS建立了本5R串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器手的動(dòng)力學(xué)模型，分析了各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特性，討論了在不同的外界條件下關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的力矩曲線和各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)關(guān)系曲線的變化，為更深入地研究機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題，以及串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人的本體和控制器設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。本文的研究工作對(duì)串聯(lián)關(guān)節(jié)型機(jī)器手的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。運(yùn)用本文的研究方法，可以有效提高機(jī)器手的設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)周期。

簡(jiǎn)介：計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多樣化。只有不斷保持產(chǎn)品創(chuàng)新，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。CADCAM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵手段，而CAE是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的最主要技術(shù)保障。在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，要求企業(yè)把產(chǎn)品設(shè)計(jì)與三維仿真及有限元分析系統(tǒng)有效的結(jié)合起來，以達(dá)到制造業(yè)高效、低成本、自動(dòng)化的市場(chǎng)要求。肋骨成型加工是造船生產(chǎn)中船體建造的一個(gè)重要組成部分。采用數(shù)控肋骨冷彎?rùn)C(jī)加工肋骨可以達(dá)到比較理想的成形效果。隨著機(jī)器加工尺寸更大的肋骨時(shí)，現(xiàn)有的肋骨冷彎?rùn)C(jī)就不能滿足加工的需要，需要設(shè)計(jì)更大型的肋骨冷彎?rùn)C(jī)來滿足造船生產(chǎn)的需要，由于要提高肋骨冷彎?rùn)C(jī)的加工能力，就必須加大加工時(shí)機(jī)器的夾緊力與彎曲力，這種改變加大了機(jī)器的變形，影響肋骨成形質(zhì)量和肋骨冷彎?rùn)C(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本文的一部分工作是以PROE為設(shè)計(jì)工具，分析了肋骨冷彎?rùn)C(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其加工運(yùn)動(dòng)特征，討論了肋骨冷彎?rùn)C(jī)建模方法，建立了肋骨冷彎?rùn)C(jī)三維實(shí)體模型，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)過程基于PROMECHANISM進(jìn)行仿真。本文的另一部分工作是將有限元技術(shù)與中機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合，以PROMECHANICA為分析平臺(tái)，對(duì)中機(jī)架實(shí)際受力情況、邊界條件和施加載荷進(jìn)行研究。通過分析計(jì)算，確定了中機(jī)架的受到最大加緊載荷下最大應(yīng)力和變形。同時(shí)使用結(jié)構(gòu)分析工具對(duì)中機(jī)架優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，在中機(jī)架最大工作應(yīng)力滿足許用應(yīng)力和變形要求的條件下，優(yōu)化中機(jī)架結(jié)構(gòu)參數(shù)，達(dá)到目標(biāo)函數(shù)，即中機(jī)架質(zhì)量最小。計(jì)算結(jié)果表明設(shè)計(jì)精確，能滿足肋骨冷彎?rùn)C(jī)的實(shí)際工況要求。

簡(jiǎn)介：水下作業(yè)機(jī)械手是水下機(jī)器人的重要部分，具有作業(yè)能力的水下機(jī)器人技術(shù)在很大程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的海洋高科技的發(fā)展水平。我國(guó)必須發(fā)展自己的水下機(jī)器人及其裝備的水下作業(yè)機(jī)械手，提高在海洋開發(fā)中的地位，參與二十一世紀(jì)海洋大開發(fā)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。本文對(duì)水下作業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。本課題中的水下作業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)的研制主要分為兩部分1水面仿真監(jiān)控模塊對(duì)水下作業(yè)機(jī)器人來說，無論是遙控作業(yè)還是自主作業(yè)，水面的仿真監(jiān)控都有著極其重要的作用。模塊主要由3DSMAX仿真模型和數(shù)據(jù)、控制模塊等組成。首先，水面監(jiān)控可以對(duì)作業(yè)進(jìn)行仿真演示；其次，水面監(jiān)控可實(shí)時(shí)監(jiān)控水下機(jī)械手完成水下作業(yè)；而且，該模塊還可以使水面用戶在必要時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)。2基于RCM3720的水下控制系統(tǒng)本文水下控制系統(tǒng)中，控制器采用了一種適合微小型水下作業(yè)機(jī)械手的小型化高性能控制器RCM3720；軟件結(jié)構(gòu)采用了實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)ΜCOSII控制系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，主要?jiǎng)澐譃槿缦聨讉€(gè)模塊系統(tǒng)監(jiān)控模塊、通信模塊、信息融合模塊以及作業(yè)規(guī)劃模塊等。本文結(jié)合國(guó)防基礎(chǔ)科研項(xiàng)目“微小型作業(yè)工具”的“微小型機(jī)器人”研究專題，對(duì)微小型水下機(jī)械手控制系統(tǒng)開展了一系列的研究設(shè)計(jì)工作，但很多技術(shù)還有待完善?？梢灶A(yù)見，此技術(shù)的最終實(shí)現(xiàn)將推動(dòng)我國(guó)海洋國(guó)防、海洋科學(xué)及海洋開發(fā)裝備的技術(shù)水平不斷提高。

簡(jiǎn)介：本文設(shè)計(jì)了三自由度拼裝式氣動(dòng)機(jī)械手，用來改造半自動(dòng)專用抄片機(jī)，并研究了自動(dòng)抄片機(jī)的控制系統(tǒng)。為了最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄片工藝，構(gòu)建了相應(yīng)的外圍設(shè)備漿料二級(jí)分散、輸送設(shè)備和步進(jìn)式烘道，并以自動(dòng)抄片機(jī)為中心，將上述設(shè)備進(jìn)行了控制系統(tǒng)的整合。首先，根據(jù)摩擦材料預(yù)制體成形工藝的要求，實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)專用抄片機(jī)，通過使用經(jīng)驗(yàn)提出了氣動(dòng)機(jī)械手的各項(xiàng)技術(shù)要求；然后根據(jù)所提技術(shù)要求，在半自動(dòng)專用抄片機(jī)的基礎(chǔ)上提出了自動(dòng)抄片的總體方案和結(jié)構(gòu)；接著通過對(duì)功能氣缸的計(jì)算和選型，構(gòu)建了氣動(dòng)機(jī)械手本體，該機(jī)械手為3P1R直角坐標(biāo)式拼裝機(jī)械手，由五個(gè)功能氣缸模塊拼裝而成，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)抄片時(shí)對(duì)壓水輥和成形網(wǎng)的夾持、操作；然后采用SPC100位置控制器和電磁比例方向控制閥解決了DGPL直線氣缸的多點(diǎn)定位困難，根據(jù)氣動(dòng)機(jī)械手控制特點(diǎn)，采用閥島和AS_I總線技術(shù)構(gòu)建了高效、開放的控制系統(tǒng)；接著采用PROPNEU3010軟件對(duì)機(jī)械手關(guān)鍵的功能氣缸SLT和DGPL等執(zhí)行單元各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了模擬和優(yōu)化；然后以自動(dòng)抄片機(jī)為中心，對(duì)二級(jí)分散設(shè)備、漿料輸送系統(tǒng)和步進(jìn)式烘道等輔助設(shè)備進(jìn)行整合，為實(shí)現(xiàn)了摩擦材料預(yù)制體抄片工藝的小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。最后，通過一種可自動(dòng)加載的摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn)，研究了靜摩擦力矩曲線特征和影響靜摩擦力矩的因素，證明了半自動(dòng)抄片預(yù)制體對(duì)摩擦材料摩擦磨損性能的明顯改進(jìn)。通過本文的研究，提出了基于氣動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)紙基摩擦材料自動(dòng)抄片方法。通過對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手的多點(diǎn)定位和控制等關(guān)鍵問題的解決，完成了自動(dòng)抄片機(jī)氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。

簡(jiǎn)介：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水下機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用到海洋勘測(cè)。水下機(jī)器人及機(jī)械手的軌跡規(guī)劃對(duì)機(jī)器人的作業(yè)有重要意義。本文以水下機(jī)器人及作業(yè)機(jī)械手為研究對(duì)象，針對(duì)軌跡規(guī)劃進(jìn)行研究。本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容⑴介紹了水下作業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)和組成結(jié)構(gòu)、分析了其工作原理。并用DH方法建立了機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，用反變換法對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)反解。在此基礎(chǔ)上，討論了機(jī)械手工作空間的形成、特點(diǎn)和求解方法，并對(duì)機(jī)械手的工作空間進(jìn)行仿真。⑵詳細(xì)的介紹和分析了KHATIB的人工勢(shì)場(chǎng)模型。先對(duì)本文的機(jī)械手作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行受力分析，建立人工勢(shì)場(chǎng)的模型。再在該模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了機(jī)械手作業(yè)平臺(tái)的路徑規(guī)劃方案，并仿真證明運(yùn)用人工勢(shì)場(chǎng)模型能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行路徑規(guī)劃。⑶介紹了幾種經(jīng)典的軌跡規(guī)劃算法及進(jìn)行三次樣條的插值，如關(guān)節(jié)空間空間規(guī)劃，笛卡爾空間空間規(guī)劃；對(duì)上面幾種方法分別編程實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了軌跡實(shí)時(shí)生成和MATLAB的仿真驗(yàn)證了所規(guī)劃軌跡的正確性。⑷介紹了二次規(guī)劃模型，用二次規(guī)劃模型代替了經(jīng)典的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃法。在速度和加速度的約束條件下，使用二次規(guī)劃算法獲得了運(yùn)動(dòng)時(shí)間最優(yōu)的關(guān)節(jié)軌跡，將所用算法與現(xiàn)有算法對(duì)比表明了所用算法的優(yōu)越性。