簡介：河北工業(yè)大學碩士學位論文五自由度機械手運動性能及動力學分析與仿真姓名萬海波申請學位級別碩士專業(yè)機械電子工程指導教師張明路20071101河北工業(yè)大學碩士學位論文IIKINEMATICSPERFMANCEANALYSISDYNAMICSSIMULATIONFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMABSTRACTTHEROBOTTECHNOLOGYISTHEEMERGINGCOMPREHENSIVEHIGHTECHTECHNOLOGYCROSSDISCIPLINESISTHEINTEGRATIONCROSSOFMANYDISCIPLINESUSUALLYTHESTUDYONKINEMATICSDYNAMICSOFMOBILEMANIPULATISANIMPTANTBRANCHOFROBOTICSCIENCEWITHTHEDEVELOPMENTOFPETROCHEMICALINDUSTRYOFOURCOUNTRYTHEMEASUREMENTMAINTENANCEFTHECHEMISTRYLEAKAGEFROMCHEMISTRYREACTSPIPELINESHASBECOMENECESSARYTECHNOLOGYTOPETROCHEMICALINDUSTRYBECAUSEOFTHEHARMFULNESSOFTHECHEMICALSTHEMOBILEMANIPULATWITHINDEPENDENTABILITYBECOMESTHEBESTCHOICEOFMENDINGWKREPLACINGHELPINGMANKINDFINISHTHEHIGHLYDANGEROUSWKATTHESAMETIMEMOBILEMANIPULATHASABRNEWFUTUREINSOCIALPUBLICSECURITYMILITARYAFFAIRSFEXAMPLEDISMANTLINGEXPLOSIVESTINDERANTITERRISMETCSUPPTEDBYTHENATIONALHIGHTECHRESEARCHDEVELOPMENTPROGRAMOFCHINA863PROGRAM“MULTISENSYROBOTSYSTEMFDETECTIONOFDANGEROUSGOODS“UNDERGRANTSNO2006AA04Z221THETHESISISCARRIEDONTHERESEARCHSIMULATIONTOTHEWKSPACESINGULARITYCONFIGURATIONSDYNAMICSOFTHEMOBILEMANIPULATTHEOBJECTOFRESEARCHISHEBUTⅡMOBILEROBOTTHEMAINCONTENTSAREASFOLLOWSFIRSTLYTHISPAPERINTRODUCESTHEIMPROVEMENTOFRESEARCHONMOBILEMANIPULATATHOMEABROADTHESITUATIONOFROBOTSIMULATIONDESCRIBESHEBUTⅡMOBILEMANIPULAT’SBASICSTRUCTUREACTERISTICSESTABLISHESA3DSIMULATIONMODELOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMTHROUGHTHESOFTWAREOFUGTHENTHESIMULATIONMODELISEXPTEDINTOADAMSAVIRTUALPROTOTYPEOFTHEMANIPULATISESTABLISHEDSECONDLYJACOBIMATRIXOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMISESTABLISHEDTHESINGULARITYCONFIGURATIONSOFEVERYJOINTSISANALYSEDSIMULATEDTHROUGHMATLABACCDINGTOTHEJOINTSVARIABLETHEWKSPACECRESPONDINGRELATIONSUSINGMONTECARLONUMERICALMETHODPRODUCESASFARASPOSSIBLEMANYJOINTSVARIABLECOMBINATIONUSINGTHEROMNUMBERSOLVESTHEPOINTAGGREGATIONOFMANIPULATENDTHROUGHTHEROBOTKINEMATICSEQUATIONOBTAINSTHEREACHABLEWKSPACEOFMANIPULATINTHEENDUSINGTHELAGRANGIANAPPROACHTHEDYNAMICMODELOFMANIPULATWITHFIVEDEGREEOFFREEDOMISOBTAINEDONTHEBASEOFTHESETHEDYNAMICSIMULATIONOFTHEMANIPULATISFINISHEDUSINGTHEVIRTUALPROTOTYPEESTABLISHEDTHROUGHADAMSKEYWDSMANIPULATSINGULARITYCONFIGURATIONSWKSPACEDYNAMICSSIMULATION

簡介：隨著科學技術(shù)的發(fā)展與應用，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，只有提高勞動生產(chǎn)率和減低生產(chǎn)的成本，才能提高產(chǎn)品的競爭力，于是機械自動化的生產(chǎn)成為必然趨勢；因此很多不同用處的機器人應運而生。機械手作為一種小型的機器人，運動靈活，機構(gòu)相對簡單，而且各個行業(yè)也需要專業(yè)機械手來完成其相關的工序，來提高勞動生產(chǎn)率和實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此近年來出現(xiàn)了各種用途的機械手。目前，國內(nèi)已有的機械手結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，大都在大中型企業(yè)中應用。本課題針對經(jīng)濟型數(shù)控車床，設計與其配套的換刀機械手，使其既能滿足功能要求又具有良好的經(jīng)濟性。本論文設計了一種新型的三自由度數(shù)控機床換刀機械手，機械手通過步進電機和蝸輪蝸桿減速器帶動上支架上的中臂實現(xiàn)機械手在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；中臂上裝有中臂氣缸帶動導軌沿中臂方向伸縮來實現(xiàn)裝卸刀動作；前臂滑道上裝有前臂氣缸帶動前臂導軌沿前臂方向伸縮，配合前臂導軌上的手爪夾持氣缸來實現(xiàn)抓刀動作；動作簡單，運動可靠。然后運用PROE軟件進行機械手的建模，并進行運動仿真，進行干涉檢查；運用ADAMS軟件對其進行動力學仿真分析通過工作過程仿真分析，確定并優(yōu)化機械手結(jié)構(gòu)，為機械手物理樣機的制造提供依據(jù)。

簡介：臨場感數(shù)據(jù)手柄作為人機交互接口的理想裝置之一，將臨場感數(shù)據(jù)手柄與機械手相連接，從而使遙操作控制系統(tǒng)達到人機隨動的臨場感效果。本論文通過比對國內(nèi)與國外對傳統(tǒng)力反饋數(shù)據(jù)手套的研究，分析存在的問題，提出了一種新的機械手操縱方案去解決此問題。真實的人手抓取，感受到的不僅僅是對手指接觸點神經(jīng)刺激，而是包括神經(jīng)傳導對手部乃至腕臂的刺激。采取懸空狀態(tài)方式的人手抓取運動，除了手指接觸點難以產(chǎn)生真實的形變壓迫感，沒有腕臂受力感受，更重要的是難以通過腕臂相應習慣性的運動方式來操縱機械手抓取前后的相應移動，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)手套的結(jié)構(gòu)也比較復雜。通過以上分析，論文主體將對數(shù)據(jù)手柄機械手的操縱端、提放端以及移動端進行設計，在操縱端使用增量式光電編碼器采集人手關節(jié)的彎曲和伸展角度，通過STM32的軟件處理，利用輸出信號控制直流電機，從而控制機械手指的運動，實現(xiàn)人手與機械手隨動系統(tǒng)的控制裝置；在提放端也采用編碼器來采集手部的升降狀態(tài)，進而控制直流電機的正反轉(zhuǎn)，從而帶動導螺桿去完成機械手的升降功能；最后，在移動端采用霍爾傳感器控制直流電機去實現(xiàn)機械手前后的移動。其次，論文采用和搭建電刺激驅(qū)動電路，實驗測試對人體有效無害的的電刺激信號，使機械手在抓取物體的時候，通過前段手指上的硅壓阻傳感器和數(shù)據(jù)采集電路模塊，獲得抓取的信號，從而電刺激人的手指，使操作者能夠感受接觸物體施加的壓力大小，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)手柄遙操作機械手的目的。

簡介：移動機械手由操作手和移動平臺組成，操作手安裝在移動平臺上。其實質(zhì)就是操作手和移動機器人的組合體。這種結(jié)構(gòu)大大提高了系統(tǒng)的操作性能，包括擁有遠大于固定基機械手的工作空間和高度的運動冗余性。因此，移動機械手被廣泛應用于多種場合，包括垃圾處理和太空作業(yè)等危險環(huán)境以及制造業(yè)等場合。但是，移動平臺和機械手的組合也增加了系統(tǒng)的復雜性，使得對它的控制和規(guī)劃變得更加困難，給控制帶來了一系列的問題。比如，移動平臺體與機械手都具有復雜的動力學模型，二者之間存在強耦合。對于輪式的移動平臺來說，存在非完整約束使得傳統(tǒng)的控制方法無法應用。因此，移動機械手系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制問題具有重要的理論意義和實用價值。文中綜述了移動機械手的控制策略及控制方法，滑模變結(jié)構(gòu)控制的研究歷史及現(xiàn)狀，對移動機械手的軌跡跟蹤控制進行了系統(tǒng)的理論研究。結(jié)合移動機械手的統(tǒng)一動力學模型，開發(fā)出了滑模變結(jié)構(gòu)軌跡跟蹤控制器。全文內(nèi)容主要分為以下幾部分1提出了一種移動機械手逆運動學建模的新方法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡逼近機器人逆運動學的輸入與輸出，利用蟻群算法學習神經(jīng)網(wǎng)絡。人工神經(jīng)網(wǎng)絡是目前應用最多的智能控制方法之一。它可以逼近任意的非線性函數(shù)，具有很強的學習能力，因而得到了廣泛的應用。神經(jīng)網(wǎng)絡的核心是它的學習算法，它通過修正權(quán)值使得輸出誤差達到最小。但是，傳統(tǒng)的BP算法存在收斂速度低、易于陷入局部最小值，對函數(shù)要求高等缺點。作為一種新興的元啟發(fā)算法，蟻群算法受到了很多關注。蟻群算法具有分布式計算、信息正反饋和啟發(fā)式搜索等特征。單個個體容易收斂于局部最優(yōu)，而多個個體通過合作，不容易陷入局部最優(yōu)，有利于發(fā)現(xiàn)較好解。蟻群算法在難解的組合優(yōu)化問題中表現(xiàn)出了強大的功能。連續(xù)問題的優(yōu)化是蟻群算法的一個新的有待解決的研究領域。神經(jīng)網(wǎng)絡則是典型的連續(xù)優(yōu)化問題，而且，待優(yōu)化的參數(shù)往往比較多利用蟻群算法學習神經(jīng)網(wǎng)絡，克服了傳統(tǒng)BP算法的不足。同時，針對蟻群算法主要用于組合優(yōu)化的應用特點，對基本的蟻群算法進行了改進。提出了蟻群算法學習神經(jīng)網(wǎng)絡的兩種方案（1）將局部搜索與確定性搜索嵌入到基本的蟻群算法中，將基本蟻群算法的應用范圍拓展到了連續(xù)優(yōu)化的范疇（2）將離散的信息素分布矩陣及概率分布矩陣拓展為連續(xù)的信息素分布函數(shù)和概率分布函數(shù)。將搜索的范圍擴展到連續(xù)區(qū)域。蟻群神經(jīng)網(wǎng)絡算法兼具了蟻群算法與神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點，而利用蟻群神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)移動機械手的逆運動學建模也為機器人的逆運動學建模提供了一個新的方法，克服了機器人逆運動學建模傳統(tǒng)算法的不足。2利用牛頓歐拉方法建立了輪式移動機械手的動力學方程。針對輪式移動機械手存在非完整約束的特點，采用移動平臺左右兩輪及各關節(jié)的轉(zhuǎn)角作為廣義坐標，分別建立各子構(gòu)件的牛頓歐拉動力學公式，合成為輪式移動機械手的動力學模型。在絕對坐標系中建立了輪式移動機械手各子構(gòu)件的牛頓方程，在與各子構(gòu)件相固連的子坐標系中分別建立其歐拉方程。3設計了一種移動機械手的滑模變結(jié)構(gòu)控制器?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制具有很強的魯棒性。當系統(tǒng)處于滑動模態(tài)的時候，它對參數(shù)變化以及干擾不敏感。而且，滑模變結(jié)構(gòu)控制不需要精確的動力學模型，控制算法易于實現(xiàn)，非常適合于機器人控制。但是，模變結(jié)構(gòu)控制也有它自身的缺陷。一方面，傳統(tǒng)的滑模變結(jié)構(gòu)控制存在一個很大的缺陷，即抖振，極大的限制了其應用；另一方面，誤差的收斂速度直接影響滑模變結(jié)構(gòu)控制的運動品質(zhì)。因此，如何削弱滑模變結(jié)構(gòu)控制所固有的抖振以及提高誤差的收斂速度是滑模變結(jié)構(gòu)控制所有待解決的問題。針對滑模變結(jié)構(gòu)控制的收斂速度問題，提出了一種新的非線性滑模面，系統(tǒng)到達該滑模面上任一位置后，都能夠以高于線性滑模面和終端滑模面的速度收斂到平衡點，提高了系統(tǒng)在滑動階段的收斂速度提出了一種新的雙冪次趨近律，系統(tǒng)從任一初始狀態(tài)出發(fā)后，都能夠以高于指數(shù)趨近律和冪次趨近律的速度收斂到滑模面，提高了系統(tǒng)在到達階段的收斂速度。同時，采用雙冪次趨近律大大削弱了傳統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制所固有的抖振。4設計了基于新型滑模面的移動機械手的動態(tài)滑?？刂?。傳統(tǒng)滑?？刂品椒ㄖ星袚Q面的選取一般只依賴于系統(tǒng)狀態(tài)，而與系統(tǒng)輸入無關，因而，控制量是不連續(xù)的，引起系統(tǒng)抖振。而動態(tài)滑?？刂品椒ㄔ谶x取切換面時不僅依賴于系統(tǒng)狀態(tài)，而且與系統(tǒng)輸入甚至輸入的一階或高階導數(shù)有關，不連續(xù)項的影響可有相當部分轉(zhuǎn)移到控制輸入的導數(shù)中去，從而獲得較連續(xù)的控制輸入，大大削弱了滑?？刂葡到y(tǒng)的抖振?？刂浦胁捎眯滦突Ｃ妫⒗弥笖?shù)趨近律求取控制律，在削弱抖振的同時，提高了系統(tǒng)的收斂速度。

簡介：該文以自動更換工具作業(yè)機械手為研究對象在對其進行結(jié)構(gòu)分析的基礎上采用DENAVITHARTENBERG方法建立了連桿坐標系下的機械手運動學模型對其進行了運動學正向、逆向求解并通過運動學仿真證明該求解方法的正確性同時討論了機械手工作空間的形成、特點和求解方法根據(jù)機械手的結(jié)構(gòu)和任務特點對機械手的工作空間軸截面進行了仿真文中還用多種方法構(gòu)造了機械手的雅可比矩陣驗證了求解的正確性并利用雅可比矩陣條件數(shù)分析了機械手的工作特性在此基礎上用拉格朗日方法建立了機械手的動力學方程并對方程作了合理的簡化為機械手動態(tài)仿真和實時控制提供可靠的方法和理論依據(jù)文章的最后討論了PTP軌跡規(guī)劃和CP軌跡規(guī)劃方法并采用三次多項式插值法和CP軌跡規(guī)劃方法對機械手進行了軌跡規(guī)劃在NT平臺上采用VISUALC開發(fā)了機械手計算機仿真軟件結(jié)合OPENGL技術(shù)實現(xiàn)了機械手與作業(yè)工具對接的運動仿真

簡介：點擊查看更多一種基于CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡解決三關節(jié)機械手逆運動學軌跡跟蹤的控制系統(tǒng).pdf精彩內(nèi)容。

簡介：柔性制造系統(tǒng)是一種集數(shù)控加工制造系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)、信息控制系統(tǒng)于一體的自動化機械制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)最大的優(yōu)點是能夠適應加工對象的變換。由于采用計算機控制技術(shù)，因此只要改變計算機程序，就能對不同的加工對象進行差異化加工。近年來，隨著對機械加工精度和效率的要求的提高，柔性制造系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應用。柔性制造系統(tǒng)中工業(yè)機械手的應用越來越普遍，尤其在物料的裝卸和運輸中最為常見。本文設計的對象是工業(yè)機器人控制系統(tǒng)，其功能是控制一個機械手的運動，以實現(xiàn)在三臺數(shù)控車削中心和工件交換裝置之間工件的交換。本文設計的系統(tǒng)控制的對象是一個四自由度的工業(yè)機械手，它以單片機為控制器，四個動作都是由步進電機驅(qū)動，機械手的開合動作由氣動系統(tǒng)驅(qū)動?？紤]到系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，通過光電式接近開光進行限位控制考慮到現(xiàn)場工作的復雜性，在部分信號輸送的連接中采用光電耦合來實現(xiàn)信號的傳遞，以增大可靠性。本系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)對機械手運動的速度和位置控制，以及對信號的分析和處理。利用單片機內(nèi)部定時器計數(shù)器工作于定時方式，采用中斷的方式定時輸出固定寬度的脈沖，并將信號送給步進電機控制器，實現(xiàn)速度控制利用定時器計數(shù)器工作于計數(shù)方式，對單片機送出的脈沖信號進行計數(shù)來判斷是否到達運動終止位置，以實現(xiàn)位置控制對輸入輸出信號進行仔細分析后確定了IO口的分配，設計出IO系統(tǒng)，并在此基礎上編制了部分控制程序。

簡介：隨著社會生產(chǎn)力的不斷提高，機械手在工業(yè)現(xiàn)場中的應用越來越廣泛，但是在一些較為惡劣的環(huán)境條件下，機械手還是難以滿足人們的控制要求，機械手的速度和精度還是不能夠完成生產(chǎn)線上的生產(chǎn)要求。本課題設計了一個基于ARM處理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設任務提供一個完整的解決方案。該控制系統(tǒng)所用的主控制器是ARM920T，下位機采用的單片機P8XC591，主控制器和下位智能節(jié)點采用CAN總線來通訊，實現(xiàn)機械手關節(jié)的控制，本系統(tǒng)抗干擾性強，穩(wěn)定性高。該論文以機械手的關節(jié)運動為研究對象，設計了基于ARM處理器的機械手控制系統(tǒng)。根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場特點選擇一個集散控制系統(tǒng)方案，并且詳細介紹了控制系統(tǒng)所選用的控制器和CAN總線通信。然后詳細介紹了硬件的設計方案，設計開發(fā)了主控制器電路板，CAN總線通訊模塊，下位單片機控制模塊，電液比例閥的控制，傳感器檢測的選擇設計軟件方面，進行了主控制器的初始化，給出了關節(jié)控制基本流程，實現(xiàn)了CAN總線的通訊和IO口數(shù)據(jù)采集管理。本文設計能夠?qū)崿F(xiàn)對機械手的實時控制，有利于實現(xiàn)機械手的伸縮等更為精準的動作。

簡介：本文在上海第一人民醫(yī)院自行研制的夾持機械手的基礎上，與上海第一人民醫(yī)院合作，提出了一種新型的串聯(lián)式鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手并分析了整個檢測機器手研制的全過程，機械手的本體結(jié)構(gòu)，機械手運動學及機械手關節(jié)變量的逆解，著重討論了機器手的控制方法，機械手的語音控制，機械手中多電機協(xié)調(diào)控制的方案和實現(xiàn)方法。1鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手本體的研究在比較分析了并聯(lián)和串聯(lián)機械手的優(yōu)缺點的基礎上，本文著重分析了串聯(lián)結(jié)構(gòu)的鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手的模塊化結(jié)構(gòu)。特別提出了一種直流電機自鎖裝置，有效地解決了直流電機斷電后自鎖的問題。同時，本文分析了機械手各關節(jié)變量的相對關系以及機械手關節(jié)變量的逆解，為機械手的控制做了充分的準備。2鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手控制系統(tǒng)的研究本文針對鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手系統(tǒng)的復雜性和對動作要求的快速性，將各執(zhí)行模塊按功能進行了分類，設計了一個集鍵盤控制和語音控制等雙重控制方式的多級集散控制系統(tǒng)。詳細描述了其設計思想，對硬件電路和軟件編程都給出了較為具體的介紹。著重介紹了一種以RSC164為內(nèi)核的語音控制電路。3直流電機的調(diào)速及多電機協(xié)調(diào)控制的研究鼻腔內(nèi)窺鏡輔助機械手具有四個關節(jié)。為了加快機器人的運動速度，節(jié)省手術(shù)時間，各關節(jié)的協(xié)調(diào)控制非常重要。本文分析了直流電機的數(shù)學模型和直流電機調(diào)速的基本分法。比較了幾種典型的電機協(xié)調(diào)控制的基本方案。

簡介：隨著海洋開發(fā)進程的加快，對水下作業(yè)裝備的需求日益增加，海底探測、打撈、管線檢測與修復等復雜任務對水下機械手的性能提出了越來越高的要求，水下機械手控制技術(shù)的研究對提高作業(yè)能力及水下機器人的智能化水平具有重要的研究意義和實用價值。水下機器人搭載的作業(yè)機械手，受海洋環(huán)境及其與艇體之間耦合的影響，其控制技術(shù)與陸上機械手相比有很大不同，包括位置控制、力控制在內(nèi)的控制技術(shù)是水下機械手自主完成作業(yè)任務的基礎和關鍵技術(shù)。為優(yōu)化水下機械手的作業(yè)能力，對機械手結(jié)構(gòu)進行改進，建立了水下機械手的運動學模型，分析了作業(yè)空間，建立了水下機器人機械手系統(tǒng)運動學模型，研究了該系統(tǒng)的運動學逆解問題。分析了水下機械手在環(huán)境約束條件下的動力學特性，針對水下環(huán)境，分析了海流、水阻力、附加質(zhì)量力對系統(tǒng)動力學的影響。建立了基于阻抗控制的水下機械手力控制系統(tǒng)，通過位置內(nèi)環(huán)和力外環(huán)的雙閉環(huán)系統(tǒng)來實現(xiàn)目標阻抗，分析了目標阻抗參數(shù)對力控制性能的影響，總結(jié)出阻抗參數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律。阻抗控制是通過調(diào)節(jié)參考位置間接地實現(xiàn)力控制，參考位置的設定與目標位置與剛度有關，水下機械手工作環(huán)境的不確定性將給參考位置設定帶來困難，本文探討了估計單一特定環(huán)境位置與剛度的方法，以確定控制器的參考位置，提出了一種未知環(huán)境下參考位置的估計方法，基于力與位置反饋信息對環(huán)境位置進行在線估計，進而給定參考位置，規(guī)劃水下機械手下一步動作，使水下機械手跟隨目標物并與其表面保持期望接觸力，通過力跟蹤仿真實驗驗證了所提方法的有效性。以水下機械手為實驗載體，進行了位置與姿態(tài)控制實驗，進行了多種約束條件下水下機械手的力跟蹤實驗、目標物抓取實驗及模擬剪纜實驗，對提出的參考位置估計算法的有效性進行了實驗驗證。

簡介：點擊查看更多組焊機械手的示教系統(tǒng)與焊縫跟蹤系統(tǒng)研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡介：隨著陸地不可再生資源的不斷減少，海洋資源的開發(fā)和利用越來越受到人類的重視，含有作業(yè)機械手的水下機器人機械手系統(tǒng)UNDERWATERVEHICLEMANIPULATSYSTEM，簡稱為UVMS將成為人類開發(fā)和利用海洋資源過程中的重要工具，也是目前唯一能在深海作業(yè)的高技術(shù)裝備。UVMS屬于高度冗余、模型非線性的多自由度機械系統(tǒng)，在給定的水下作業(yè)任務下，研究其作業(yè)過程的運動規(guī)劃及控制技術(shù)，對提高其控制性能、可靠性和智能化水平，加快其實用化進程具有重要的研究意義和實用價值。為了開展UVMS運動規(guī)劃與控制技術(shù)的研究工作，本文研制了水下電動機械手的本體結(jié)構(gòu)，與小型AUV本體集成構(gòu)成UVMS實驗裝置建立了UVMS運動學與動力學模型和仿真實驗平臺研究了UVMS運動控制策略和運動規(guī)劃技術(shù)。根據(jù)課題要求，研制了適合大深度作業(yè)的小型水下電動機械手本體結(jié)構(gòu)，與小型AUV本體集成構(gòu)成UVMS實驗裝置。根據(jù)設計指標，進行了機械手總體方案的設計。為了便于功能的擴展和縮短機械手的研制周期，完成了機械手擺動關節(jié)的模塊化設計，并進行由模塊化擺動關節(jié)組合成多自由度機械臂的組裝實驗。根據(jù)機械手的操作對象，進行了具有纜繩剪切功能末端執(zhí)行器的設計。建立UVMS運動學與動力學模型和仿真實驗平臺。在UVMS建模方面，建立了系統(tǒng)的正向運動模型，并根據(jù)建立的運動學模型推導了系統(tǒng)的雅可比矩陣和運動學逆解。為了解決運動坐標系下速度不可積的問題，引入QUASILAGRANGE方程建立了系統(tǒng)在靜水和海流環(huán)境下的動力學模型。為了研究UVMS運動規(guī)劃與控制方法，建立了UVMS仿真實驗平臺，并給出了用于仿真的UVMS、直流電機和螺旋槳數(shù)學模型。研究UVMS運動控制策略。為了對UVMS進行運動控制，設計了基于速度PI和位置PD的雙閉環(huán)PID運動控制器，以縮短速度響應的時間，同時抑制或減小位置超調(diào)量。針對PD控制方法對水下機器人進行位置控制時穩(wěn)態(tài)響應時間過長的問題，提出一種基于三次根號函數(shù)平滑切換的滑模模糊位置控制方法。在靜水和海流作用下，采用以上控制方法對UVMS進行運動控制仿真實驗，對比分析了不同控制方法的控制性能。研究UVMS運動規(guī)劃技術(shù)。為了避免UVMS作業(yè)時機械手與水下機器人相碰以及關節(jié)運動超出極限范圍，對UVMS進行了關節(jié)限位運動規(guī)劃。針對傳統(tǒng)關節(jié)限位算法中關節(jié)由中間值向其兩個極限位置運動時運動一直受限的問題，通過對關節(jié)勢函數(shù)和懲罰調(diào)節(jié)因子進行重新定義，提出一種改進的加權(quán)最小范數(shù)關節(jié)限位運動規(guī)劃方法。在靜水環(huán)境下對改進的運動規(guī)劃方法進行了仿真實驗。為了研究關節(jié)勢函數(shù)閾值取值對UVMS各自由度運動的影響，進行了五種不同閾值取值情況下的UVMS仿真實驗。為了充分利用UVMS冗余自由度完成更多的二次任務，采用任務優(yōu)先級法對UVMS進行了多任務融合運動規(guī)劃方法的研究，并采用模糊邏輯來確定多個二次任務的優(yōu)先級。在靜水環(huán)境下對多任務融合運動規(guī)劃方法進行了仿真實驗。

簡介：首先，本文闡述機械手控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，查閱機械手電氣接口標準EU67，綜合考慮機械手運動平臺、伺服控制系統(tǒng)及手控器組件等終端設備的應用特點，然后根據(jù)搬運機械手的特點和機械手控制系統(tǒng)的工作環(huán)境、任務要求和性能要求，對可視智能自動卸磚裝磚機機械手的機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動方式以及軟硬件控制系統(tǒng)進行整體方案分析和設計。本論文主要研究內(nèi)容有根據(jù)實際需求，分析機械手控制系統(tǒng)的各個模塊的功能，確定機械手的坐標型式和自由度，提出機械手系統(tǒng)的總體設計方案；對可視智能自動卸磚裝磚機機械手的組成、結(jié)構(gòu)形式、伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及驅(qū)動方式進行研究分析，設計執(zhí)行系統(tǒng)；分析設計機械手硬件設備的相關電路并選取與PLC的接線方式等。選擇可編程控制器（PLC）的型號，設計PLC與驅(qū)動設備之間的連接以及IO口分配，控制程序流程圖以及PLC控制程序的編寫和調(diào)試，設計可視智能自動卸磚裝磚機機械手控制系統(tǒng)軟硬件；基于VC60編寫可視智能自動卸磚裝磚機機械手人機交互界面的相關程序，設計其機械手手控器控制按鈕功能以及人機交互界面。本文所設計的自動卸磚裝磚機機械手控制模塊對其它用于搬運的機器人有一定的參考價值。

簡介：隨著城市化建設步伐的加快以及城鎮(zhèn)化文明的建設，國家和地方也相繼出臺了相關的政策以加強城市環(huán)保建設，這對垃圾自動收集的快速發(fā)展也提供了條件。目前，我國現(xiàn)有的垃圾車存在著效率低下，自動化程度低，人工施工大等問題，這直接影響了城市環(huán)境的建設。國外的垃圾車實現(xiàn)了半自動化設計，能夠自動抓取垃圾桶并倒入到垃圾車廂中，真正達到了垃圾車的智能化收集垃圾。然而這對于垃圾車機械手的設計提出了更高的要求，對于其對垃圾桶的自動識別以及其機械手臂強度和剛度的設計都提出了全新要求。因此，本文在研究側(cè)裝垃圾車多功能機械手的智能化參數(shù)設計的同時，對機械手的強度和剛度進行了分析與驗證，并在此基礎上進行了機械手的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先，對機械手運動學以及動力學進行了分析，在此基礎上，利用ADAMS建立了機械手的虛擬仿真模型，并結(jié)合集中典型的工況，對機械手的智能抓取垃圾桶進行了仿真分析，并得出了相關的參數(shù)，分析其受力的基礎上，對仿真的數(shù)據(jù)進行了分析和研究。其次，應用WKBENCH軟件，建立機械手有限元模型，在各種典型工況下，對機械手的受力進行有限元分析，得出側(cè)裝垃圾車多功能機械手在三種典型工況下，機械手的受力應變和應力圖，并進行靜強度剛度校核。在此基礎上為后續(xù)的機械手優(yōu)化設計提供了一定的依據(jù)。最后，基于WKBENCH平臺，結(jié)合機械手的受力分析，在對其優(yōu)化設計的基礎上對機械手的結(jié)構(gòu)進行了改進，符合輕量化設計的趨勢。并對優(yōu)化以后的機械手進行了應力分析并與優(yōu)化之前進行了對比，達到了設計的要求。通過對側(cè)裝式垃圾車機械手動力學分析和有限元分析的基礎上，得出了機械手運動的軌跡以及各導軌的受力分析，最后結(jié)合有限元分析得到機械手應力集中的位置，根據(jù)分析結(jié)果在確保強度的基礎上做到機械手輕量化的優(yōu)化設計。

簡介：細菌鑒定包括標本的加樣培養(yǎng)和判讀等過程目前因為國外的全自動細菌鑒定設備價格昂貴國內(nèi)的設備自動化程度較低國內(nèi)很多小型醫(yī)療機構(gòu)采用手工加樣和直接進行培養(yǎng)板的抓取。為提高細菌的鑒定效率和精度改善醫(yī)務人員的工作環(huán)境和減輕工作強度等避免細菌對檢驗人員的感染有必要對整個細菌鑒定過程實現(xiàn)自動化。細菌培養(yǎng)多孔板的抓取自動化便是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)。所以本文的研究顯得十分必要。本文首先結(jié)合多孔板抓取機械手的工作要求分析了機械手的運動方式確定了機械手的坐標形式跟空問自由度完成了機械手驅(qū)動系統(tǒng)跟傳動系統(tǒng)的設計以及PROE軟件中的建模和模型的虛擬裝配。然后根據(jù)細菌培養(yǎng)多孔板的結(jié)構(gòu)形式設計了合適的機械手末端執(zhí)行器并對夾持器進行了力與張角的分析得到了末端執(zhí)行器驅(qū)動力跟夾緊力的關系以及張角大小等數(shù)值。接著通過CAD軟件專用接口將機械手的裝配模型導入虛擬樣機分析軟件ADAMS中進行機械手的運動學仿真在軟件中給模型施加約束跟驅(qū)動設置驅(qū)動函數(shù)進行仿真分析得到分析數(shù)據(jù)曲線。最后將模型關鍵零部件導入ANSYS進行有限元分析得到關鍵零部件的應力跟位移圖解為設計的合理性和改進提供依據(jù)。本論文完成了細菌鑒定儀中多孔板抓取機械手的初步研究為整個系統(tǒng)的研究與開發(fā)奠定了基礎具有一定的參考與應用價值。