簡介：西安建筑科技大學碩士學位論文西安建筑科技大學碩士學位論文五自由度液壓機械手的液壓系統(tǒng)設計與動態(tài)分析專業(yè)機械電子工程碩士生王光磊指導教師同志學副教授摘要隨著機械手在工業(yè)領域越來越廣泛的普及，人們對機械手的要求也越來越高，包括機械手的動力大小、靈活程度以及自動化程度等等。液壓機械手是典型的機電液一體化設備，集成了機械設計、液壓傳動、計算機、自動控制與傳感技術等許多學科的科研成果。本文設計了一臺用于實驗研究的機械手，并重點對液壓負載敏感系統(tǒng)以及電液比例位置控制系統(tǒng)進行了深入地研究。首先，對液壓機械手的國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向進行了深入地調查研究。通過對各種機械手對比發(fā)現(xiàn)，關節(jié)型機械手運動靈活性大、慣性小、占有空間小、工作范圍大；液壓驅動機械手抓舉力大、動作平穩(wěn)、耐沖擊、耐震動。所以，本課題定位為五自由度關節(jié)型液壓機械手。同時發(fā)現(xiàn)，多路負載敏感系統(tǒng)和電液比例位置控制應用于機械手可使其可控性更好、控制精度更高、工作效率更高，是一個發(fā)展趨勢，故將其作為本課題開發(fā)的液壓機械手的核心部分，并利用仿真技術重點加以研究。本文在前期調研的基礎上，同時也結合實驗室里的具體條件，提出了一個液壓機械手的總體設計方案，并利用SOLIDWKS進行三維建模，完成了機械手的結構設計。并重點對機械手的液壓系統(tǒng)進行了設計，對液壓系統(tǒng)中的元件參數(shù)進行了設計計算，并根據(jù)計算結果對液壓元件進行了選型設計。其次，本文對機械手的電液比例位置控制系統(tǒng)進行了研究。從閥控制缸的基本原理入手，建立了比例閥控制液壓缸的數(shù)學模型，并在些基礎上得出了液壓機械手電液比例位置控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，利用仿真軟件對它的動態(tài)特性進行分析。同時，引入PID控制，利用MATLABSIMULINK對所建模型進行仿真分析，得出PID控制的三個合適的參數(shù)，為后面建立整個液壓系統(tǒng)仿真模型和控制系統(tǒng)提供了依據(jù)。另外，利用液壓仿真軟件AMESIM對液壓系統(tǒng)負載敏感元件、液壓缸以及多

簡介：本文提出了分析機械手運動學問題的遞推算法。這種方法由矩陣法演變而來，一個坐標系的坐標軸載另一個坐標系內的方向用一組遞推公式求得。在使用遞推算法以前，先對在機械手桿件上建立坐標系進行了約定，把關節(jié)軸夾角的結構參數(shù)由常用的三種變成兩種，使遞推關系得到簡單的形式。在此基礎上我們分析了7R機械手位置解，統(tǒng)一形式的間接位置解。在討論間接位置的樹狀解時，本文提出一種確定樹狀解解新方法，使計算時不因確定樹狀解而增加計算量。通過本文的應用，發(fā)現(xiàn)遞推算法直觀、明確，而且很容易把運動學方程寫成數(shù)學計算量最少的形式。最后用遞推算法分析了7R機械手的速度和加速度。

簡介：在石油化工企業(yè)迫切需要機器人對危險品儲罐及其管道進行快速巡檢。本文結合巡檢機器人的特殊工作要求以末端執(zhí)行器精確定位為目標以輪式懸架移動機械手為研究對象考慮移動平臺的彈性阻尼懸架的柔性和機械手的彈性變形深入研究其動力學特性建立動力學模型并進行數(shù)值仿真為后續(xù)控制方法研究奠定基礎。本文的創(chuàng)新性工作如下1以末端執(zhí)行器精確定位為目標基于輪式懸架移動機械手的運動約束方程和廣義坐標分離法提取了系統(tǒng)獨立坐標變量和關聯(lián)坐標變量并建立了二者相互關系。2基于EULERBERNOULLI梁單元理論、REYLIEGHRIZE法、有限元法和NEWTONEULER方程考慮機械手各構件彈性變形、系統(tǒng)剛性運動的獨立坐標變量、輸入扭矩、懸架參數(shù)和路面擾動等因素對載體驅動力的影響提出并建立了包含柔性機械手各構件彈性變量的輪式懸架移動機械手移動載體驅動力模型。3基于EULERBERNOULLI梁單元理論和REYLIEGHRIZE法描述機械手桿件彈性變形提出并建立了考慮機械手彈性變形、移動載體的線彈性阻尼懸架、路面擾動和電機集中質量等因素的多重柔性下輪式懸架移動機械手系統(tǒng)的動力學模型實現(xiàn)了對物理模型的精確描述。4為驗證不同動力學模型對末端執(zhí)行器定位的影響采用數(shù)值仿真方法進行分析。仿真結果表明考慮構件彈性變形是提高末端執(zhí)行器定位精度的必要條件機械手構件彈性變形與輪式移動機械手整體剛性運動間存在的動力學耦合是引起剛性運動變量高頻振動的主要因素進而影響末端執(zhí)行器的定位精度。

簡介：近年來，農業(yè)生產(chǎn)正朝著規(guī)?；⒍鄻踊⒕_化方向發(fā)展，農業(yè)勞動力的成本迅速上升，勞動力不足的現(xiàn)象日趨明顯，農業(yè)機器人技術越來越受到關注。但是，由于采摘對象的復雜性和工作環(huán)境的非結構化，目前國內的采摘自動化程度仍然很低，尤其是采摘機器人的關鍵部位機械手，其結構復雜、控制繁瑣等因素，造成工作效率低，生產(chǎn)成本較高，故不能在農業(yè)生產(chǎn)中得到普遍的適用。所以對采摘機械手的設計及控制研究對于今后農業(yè)生產(chǎn)具有深遠意義。本文在國家“863”高技術項目“移動采摘機器人關鍵技術研究”支持下，主要對蘋果采摘機械手的設計及其控制進行了研究實驗，主要工作如下1針對以往機械手出現(xiàn)的一些問題，設計了一種結構較為簡單的兩指蘋果采摘機械手，手指上附著的彈性材料在保證不損壞果實的前提下，機械手完成從抓取到采摘的動作。采摘范圍是直徑在7090MM之間的蘋果。2用單片機作為主控制芯片，結合機械結構和要完成的動作設計了控制電路。3針對所抓果實是非剛體，分析果實在采摘過程中的一些特性。主要包括在穩(wěn)定抓持中的形封閉特性、力矩和魯棒性分析；手腕上升過程中的力學特性研究；旋轉擰斷時的運動學特性等。4運用機器視覺的方法，識別果實，判斷果實的生長位姿，從而使機械臂帶動機械手以最優(yōu)路徑和最佳角度準確到達指定位置，觸發(fā)傳感器動作進行采摘。完成采摘動作后仍用機器視覺方法來判斷是否采下。如果沒采下，作為新果實重復采摘動作直至采下。通過實驗測量了相關特性參數(shù)，驗證了整套采摘動作的可行性、采摘時間大大降低和成功率明顯提高，達到了預期目標。5在現(xiàn)有機械手的基礎上，針對可能存在一些問題，一方面在現(xiàn)有基礎上進行改進使其有自適應功能。另一方面又展望了一種新型四指機械手，該機械手具有很好的自適應能力，在采摘的過程中能自行決定握緊水果的力度。分析了柔性抓取過程中，果實作為彈性體的特性變化，對控制算法進行了研究，用仿真驗證了理論上的可行性。

簡介：注塑機機械手是在注塑生產(chǎn)自動化上專門配備的機械設各，它能夠很大程度上提高注塑產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)效率，同時還能避免由于人為操作失誤而造成的損失。而對于我國中小型注塑企業(yè)來說，尋求一種成本低、機械結構簡單、體積小、容易操作、經(jīng)濟效益高的機械手成為提高市場競爭力的必要手段?；谶@種情況，設計開發(fā)這種機械手就成為我們研究的重點。本課題以180T～350T注塑機上配備的專用機械手為研究對象，主要的研究工作如下在要求的技術指標下，設計出五軸伺服機械手的本體結構。采用PRO／E中的TOPDOWN設計理念，避免了各零部件之間發(fā)生干涉。不僅有效的掌握了設計意圖，而且使得組織結構更加明確。將PRO／E中簡化后的模型剛體化并添加運動副，通過PRO／E與ADAMS的無縫連接接口將約束好的模型導入到ADAMS中，添加驅動并進行仿真，對機械手進行動態(tài)干涉檢驗，得出了機械手的運動仿真曲線，驗證設計完成的機械手能夠滿足要求的運動軌跡，證明了設計的臺理性。為了保證傳動的精確性，關鍵零部件必須具各足夠的剛度要求。通過對懸臂、橫梁組件的有限元分析，得出了其產(chǎn)生的最大位移，從而驗證了設計同樣滿足了剛度要求。對機械手關鍵零部件懸臂進行了模態(tài)分析，并在此基礎之上進行了懸臂的頻域和時域分析，避免了共振現(xiàn)象的產(chǎn)生。以手冊中要求的位移為約束條件，對橫梁組件進行了優(yōu)化設計，得到各參數(shù)最優(yōu)解，將機械手的質量減小到最低值。在優(yōu)化分析中，考慮到了橫粱組件各零部件的變形情況，使得優(yōu)化設計更加符合實際情況。本文通過理論上對機械手模型的仿真和分析，為其國產(chǎn)化、知識產(chǎn)權自主化提供了可靠的科學參數(shù)。

簡介：本文研究了基于無線射頻識別技術（RADIOFREQUENCYIDENTIFICATION，RFID）的單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)中的機械手運動控制，及該系統(tǒng)的運行過程中的死鎖避免方法。在這一系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對單件生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，從而可以對系統(tǒng)內每個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進行精確控制，使得每個產(chǎn)品的生產(chǎn)盡可能按照預先制定的生產(chǎn)調度方案在交付期之前完成。該系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、個人計算機、基于RFID技術的數(shù)據(jù)采集終端設備和GRB3014四自由度機械手組成。首先研究在單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)中，機械手的運動控制實現(xiàn)。在該系統(tǒng)中，機械手的作用就是按照上位機的生產(chǎn)調度指令完成零件在各機器、讀寫器與緩沖區(qū)之間的搬運工作。本文設計了機械手的運動函數(shù)，并把這些運動函數(shù)生成一個動態(tài)鏈接庫，然后在機械手控制程序中調用動態(tài)鏈接庫中的運動函數(shù)。為實現(xiàn)機械手的運動控制，首先建立了本實驗系統(tǒng)的PETRI網(wǎng)模型，獲得正確的控制邏輯；然后設計了機械手控制函數(shù)，并實現(xiàn)了與上位機的進程間異步通信，從而逐條解析并執(zhí)行調度指令。其次研究單件生產(chǎn)系統(tǒng)死鎖避免方法及系統(tǒng)參數(shù)對死鎖產(chǎn)生次數(shù)的影響。由于單件生產(chǎn)實驗系統(tǒng)的實物部分規(guī)模有限，所以通過建立仿真模型來擴大系統(tǒng)規(guī)模，從而形成由多個加工單元構成的單件生產(chǎn)系統(tǒng)。為此，首先建立單件生產(chǎn)系統(tǒng)仿真部分的PETRI網(wǎng)模型，然后根據(jù)PETRI網(wǎng)模型來設計仿真程序。在本系統(tǒng)中，采用了面向對象的離散事件仿真方法及基于事件掃描法的狀態(tài)更新策略。利用了“向前看（LOOKAHEAD）”的方法進行死鎖預報及預防，這種方法可以減少死鎖發(fā)生次數(shù)。在這一死鎖避免策略的基礎上，通過仿真研究了死鎖產(chǎn)生次數(shù)與生產(chǎn)規(guī)模、最大允許在制品數(shù)量和緩沖區(qū)容量及其分配的定性關系。仿真實驗結果表明增加機械手的數(shù)量或增加緩沖區(qū)的容量能有效地減少死鎖次數(shù)；緩沖區(qū)容量及其分配應隨機器的加工時間不同而調整，加工時間短的機器的緩沖區(qū)容量應稍小，加工時間長的機器的緩沖區(qū)容量應稍大；并且系統(tǒng)最大允許在制品數(shù)量為所有機器的緩沖區(qū)的容量之和的80％左右時，死鎖產(chǎn)生的次數(shù)比較少。

簡介：機械手的設計和控制是近年來國內外非?；钴S的研究課題。它的設計可以劃分為假肢用機械手的設計和工業(yè)用機械手的設計。前者的作用在于替代上肢肢殘者的缺損部分，除了要考慮機能問題外，還要考慮其仿生性，即其形狀和人類的肢體形狀的相似性。而后者的作用在于代替工業(yè)生產(chǎn)中作業(yè)人員，著重于機能的設計。由于戰(zhàn)爭、交通事故等原因，全世界的斷臂、斷手患者的數(shù)量日益增加，因此對假肢、假手的需求也不斷的擴大。2006年4月1日起至5月31日我國進行了第二次全國殘疾人抽樣調查在各級政府直接領導下，組織了738個調查隊逐戶進行詢問登記、篩查和殘疾評定，根據(jù)調查數(shù)據(jù)推算，全國各類殘疾人的總數(shù)為8296萬人，占全國總人口的比例為634％。其中肢體殘疾2412萬人，占殘疾人總人數(shù)的比重是297％與1987年第一次全國殘疾人抽樣調查比較，我國殘疾人口總量增加，殘疾人比例上升，所以有大量的人需要安裝假肢。制造出外形與人手相仿、功能與人手接近、能對抓取動作進行實時控制的仿人手假肢對于殘疾人來說是非常必要的。本研究旨在設計一種性能穩(wěn)定、驅動方案簡單易行的欠驅動仿生機械手。全文分為四個部分，第一部分緒論，分析了研究的背景及意義，對欠驅動仿生機械手的國內、外研究現(xiàn)狀做了闡述，對本研究的主要內容與研究方法進行了闡述，介紹了本文主要的創(chuàng)新點。第二部分欠驅動仿生機械手的工作特性分析對欠驅動仿生機械手的結構特點、工作原理進行了闡述，并對欠驅動仿生機械手抓取的穩(wěn)定性進行了研究，同時對手指進行了運動學分析。第三部分欠驅動仿生機械手設計方案對欠仿生機械手進行了設計，給出了欠驅動手腕方案一和欠驅動手腕方案二，進而篩選出符合條件的最佳欠驅動手腕方案。第四部分欠驅動仿生機械手的動力學仿真通過建立坐標系和矩陣變換，對剛體的空間表示進行了闡述，然后采用通用的DH法則，將機械手關節(jié)角度參數(shù)化，推導出其正運動學方程和逆運動關節(jié)角，并計算出機械手手部的初始坐標。其次采用ADAMS軟件，詳細介紹了機械手三維建模過程，對機械手關節(jié)點進行了參數(shù)化設計。最后從機械手軌跡規(guī)劃的基本原理和方法出發(fā)，采用三次多項式和五次多項式對機械手進行了軌跡規(guī)劃，利用ADAMS軟件中內嵌的STEP函數(shù)對運動軌跡進行了仿真分析。然后在WINDOWSXPPROFESSIONAL的系統(tǒng)環(huán)境下，以VISUALLC60為開發(fā)工具，實現(xiàn)了仿真系統(tǒng)對MATLAB控制模型導出數(shù)據(jù)的讀取和利用。

簡介：公路護欄對保障道路交通安全有著極其重要的作用。隨著我國高速公路的飛速發(fā)展，公路護欄的應用量急劇攀升。本文主要針對公路護欄板生產(chǎn)過程中搬運工作依然依靠人工進行，搬運效率低，極易發(fā)生工傷事故等缺點，研制了搬運機械手實現(xiàn)搬運碼垛工作，代替人工完成公路護欄板的搬運工作，能大幅度提高工作效率。根據(jù)加工工況，對濰坊東方鋼管廠的公路護欄板現(xiàn)有的自動化生產(chǎn)線進行了分析，確定了以鋼絲繩作為傳動裝置，圓柱導軌作為導向裝置，氣缸為搬運升降驅動裝置的龍門架式搬運機械手，設計了搬運機械手的總體結構。通過分析機械手的工作原理以及工件形狀，利用SOLIDWKS三維建模軟件對搬運機械手的手爪部分、升降部分、橫梁部分以及支撐部分進行了實體建模，同時在實體模型的基礎上，利用COSMOSWKS對建立的實體模型中主要受力部分搬運手爪進行了靜力學分析。本文詳細分析計算并選擇了搬運機械手的柔性傳動部件參數(shù)，構建了以單片機為控制核心，以變頻器控制的三相異步電動機作為水平運動動力源，以氣缸作為升降搬運動力元件的控制系統(tǒng)；給出了實際應用中變頻器的設置參數(shù)列表，設計了搬運機械手的相應控制軟件；構建了公路護欄搬運機械手的實驗仿真系統(tǒng)，并進行了實驗研究，對搬運機械手帶載運動過程中各個柔性部分的動作過程進行了分析，得到了相應實驗數(shù)據(jù)曲線，實驗表明了系統(tǒng)的可行性。通過本文的分析研究，研制了搬運機械手并調試了控制系統(tǒng)的軟硬件，進行了相應的實驗研究，實現(xiàn)了公路護欄板生產(chǎn)搬運碼垛過程的自動化。

簡介：在現(xiàn)今的工業(yè)領域，諸如搬運、裝配這些工作已經(jīng)越來越多的應用工業(yè)機器人來完成，機械手運動的控制方式也越來越多，本論文針對小型的搬運和裝配用機械手專門設計嵌入式運動控制系統(tǒng)。設計中選用F2812芯片作為人機交互部分和運動控制部分的主控芯片，選用兩個MCX314運動控制芯片，共可以驅動八個步進電機或伺服電機，可以控制兩個四自由度或一個六自由度的機械手。本設計的系統(tǒng)的成本低、功耗小、效率高，經(jīng)測試該系統(tǒng)運行情況良好，達到了預期的設計目標。課題的硬件電路設計包括運動控制電路的設計和人機交互界面的設計，運動控制系統(tǒng)的設計包括主控芯片的選擇和外圍電路的設計以及運動控制芯片的選擇和外圍電路的設計，人機交互界面的電路設計包括主處理器的選擇及外圍電路的設計和各種接口電路的設計。軟件的設計包括機械手運動學的正反解計算、直線和圓弧插補計算、系統(tǒng)的離線編程，控制系統(tǒng)和人機交互部分的系統(tǒng)初始化和應用程序的設計，運動控制芯片的初始化的設計。最后對系統(tǒng)的硬件進行了調試和運行。本論文完成了機械手嵌入式運動控制系統(tǒng)的硬件電路的設計，系統(tǒng)初始化程序的設計，系統(tǒng)應用程序的設計，運動函數(shù)庫的設計，為后續(xù)嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)機器人的應用奠定了理論和實際的基礎。

簡介：自上世紀四十年代，貝爾實驗室的肖特萊等人制造了人類第一個晶體管。半個世紀以來，半導體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，預計到2030年，將會成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。硅片傳輸機械手是半導體工藝鏈中硅片傳輸和定位的核心設備，直接影響工藝質量和生產(chǎn)效率。然而在先進自動化裝備研制方面，市場主要依賴國外進口。因此半導體全自圓片傳輸機械手的研究對我國半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本課題旨在研制一種能夠做到穩(wěn)定、高速、高精度定位的硅片傳輸機械手。在對比了國內外各種類型硅片傳系統(tǒng)機械、控制方案后，最終確定機械系統(tǒng)采用R型機械手，控制系統(tǒng)采嵌入式運動控制器。課題對機械手結構進行設計，并對其運動學建模，并推導其位置逆解，并分析每個關節(jié)運動誤差對末端執(zhí)行機構位置的影響。設計了預對準系統(tǒng)，通過線陣圖像傳感器獲取晶圓片輪廓坐標信息，然后采用最小二乘法，定位其圓心位置。給出了切口定位算法，并驗證了其可行性?；谝陨戏桨笇刂葡到y(tǒng)要求，課題設計了以ARMCPLD為主控核心，以FPGA采集編碼器信號實現(xiàn)全閉環(huán)反饋的嵌入式運動控制器，并完成包括原理圖、PCB設計、下位機軟件編寫，完成硬件調試，做出機械手實物。最后對機械手各功能進行驗證，分析誤差，并聯(lián)機驗證其最終性能滿足設計要求。

簡介：本文密切結合新能源、食品醫(yī)藥、現(xiàn)代物流等領域自動化生產(chǎn)線高速輕載搬運作業(yè)需求，在國家863高技術研究發(fā)展計劃的資助下，研究基于動力學指標體系的DELTA高速并聯(lián)機械手集成優(yōu)化設計方法，包括剛體動力學建模與動力尺度綜合，彈性動力學建模與動態(tài)優(yōu)化設計，運動規(guī)律優(yōu)選等，并結合一臺物理原型樣機開發(fā)，開展相關試驗研究，驗證所提出設計理論與方法的正確性和有效性。全文取得如下創(chuàng)造性成果在集成優(yōu)化設計流程方面，提出一套按動態(tài)尺度綜合、動態(tài)優(yōu)化設計和最優(yōu)軌跡規(guī)劃分層遞階格式實現(xiàn)多個變量的集成優(yōu)化設計方法，可同時保證系統(tǒng)的運動學、剛體動力學和彈性動力學性能。在動力尺度綜合方面，建立機械手運動學和剛體動力學模型，提出一種兼顧運動學和剛體動力學特性的動力尺度綜合方法，并在動力學評價指標、性能約束兩方面形成特色1動力評價指標。構造具有簡約格式的混合動力學模型，定義了作用在單支鏈驅動關節(jié)上慣性項和速度項負載力矩的動力學評價指標，具有形式簡潔，物理意義明確，可完整地揭示機構產(chǎn)生奇異位形的條件的特點。2性能約束?；谶\動學雅可比及其逆矩陣，定義了兩類空間傳動角，具有幾何意義直觀，物理意義明確，可定量地描述機構的運動與力傳遞特性的優(yōu)點。鑒于傳動角與機器人性能代數(shù)特征緊密聯(lián)系，可利用傳動角直觀描述機器人的運動學性能。在動態(tài)優(yōu)化設計方面，提出一種以子結構位移法為基礎的線彈性動力學建模方法，在保證模型精度的前提下，可大幅度提高求解效率。在此基礎上，提出兩種兼顧低能耗和高動態(tài)特性的動態(tài)設計方法，通過揭示結構參數(shù)、性能指標和約束條件之間的影響規(guī)律，綜合出一組最優(yōu)結構參數(shù)。在運動規(guī)律優(yōu)選方面，提出一種以降低機械手殘余振動為目標的運動規(guī)律優(yōu)選方法，為機械手高速、高精度運行提供了重要保障。在綜合性能試驗方面，開展DELTA機械手負載特性和動態(tài)特性試驗研究。試驗結果表明該機械手負載特性和動態(tài)特性試驗值與理論計算值具有良好的一致性，進而驗證了剛體動力學和彈性動力學模型的有效性。本文研究成果對豐富和發(fā)展機器人機構學設計理論，并推進工程應用具有重要的理論和實用價值。

簡介：在電子、食品和醫(yī)藥等輕工業(yè)領域，需要機械手對輕小物料進行高速中、短距離抓取、搬運和放置等操作。如何實現(xiàn)這類機器手的高速、高精度運動控制一直是機器人技術研究的難點和熱點問題，具有重要的意義。該文研究了一種三自由度混聯(lián)機械手及其手爪的運動學理論、控制策略、控制器參數(shù)整定、控制算法、電路設計等關鍵技術，設計了用于對體積小、質量輕物品進行高速自動抓取的并聯(lián)機械手DIAMOND600的控制系統(tǒng)和氣動手爪控制子系統(tǒng)，特點是對機械臂的整體控制采用先進的并聯(lián)控制架構，氣動機械爪則在閥控系統(tǒng)的系統(tǒng)上增加一個回路，變?yōu)楸瞄y雙重閉環(huán)控制系統(tǒng)在此基本思路上對每個PID控制參數(shù)進行整定，改進了電路，構建了合適的控制系統(tǒng)軟硬件平臺，以及引入DEVICE現(xiàn)場總線以實現(xiàn)遠程控制功能。文章首先介紹了并聯(lián)機械手控制方法的分類和難點，分析了DIAMOND600機械手控制軟硬件系統(tǒng)及手爪分類、功能。其次在參考原NI系統(tǒng)結構基礎上研究了該二平動自由度高速輕型并聯(lián)機械手的控制技術，即以三軸運動控制卡PC構筑了系統(tǒng)硬件平臺；探索進一步引入DEVICE現(xiàn)場總線用以遠程遙感操作的可行性；并選擇了控制策略，采用位置、速度和電流三個反饋閉環(huán)，選擇合適的方法對每個PID控制參數(shù)進行整定。最后通過實驗驗證了系統(tǒng)的可靠性，并采用前饋控制來計算系統(tǒng)的前饋傳遞函數(shù)。本文重點設計了整個機械手控制系統(tǒng)和手爪控制子系統(tǒng)的軟硬件，特別選擇了泵閥雙重閉環(huán)的手爪控制子控制系統(tǒng)，同時改進了電路，設計LABVIEW與機械手接口的軟件及控制系統(tǒng)主函數(shù)后并用DELPHI語言編寫了全套手臂、手爪控制程序，并用FLASH編寫了系統(tǒng)操作學習子程序。最后，通過實驗獲得了機械手末端執(zhí)行器和手爪的各項運動參數(shù)曲線，對系統(tǒng)參數(shù)進行補償。結果證明控制效果良好。

簡介：隨著人力資源成本的逐步增加，中小型制造企業(yè)沖壓車間一人一機的手工操作生產(chǎn)方式，已成為制約企業(yè)人均勞動生產(chǎn)率提高的瓶頸，還給行業(yè)勞動安全生產(chǎn)帶來隱患。為了幫助企業(yè)轉變當前落后的沖壓生產(chǎn)方式，本文根據(jù)沖壓產(chǎn)品要求和企業(yè)現(xiàn)有設備技術狀態(tài)，設計了基于聯(lián)線交換式機械手的自動化沖壓生產(chǎn)線。本文先分析了自動化沖壓生產(chǎn)線和送料機構的發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀，然后根據(jù)沖壓生產(chǎn)線的工藝流程和壓力機的整體布局情況，給出了整條自動化生產(chǎn)線的設計方案，并提出了組建生產(chǎn)線所需要的設備。根據(jù)沖壓生產(chǎn)需要的功能設計了沖壓生產(chǎn)線各組件設備。分析常見板料分離方式的優(yōu)缺點，確定了合理的拆垛方式，并設計了拆垛機的機械結構和檢測控制方案。從橫向機構、縱向機構、端拾器結構、檢測設計四個方面說明了交換式送料機械手的設計方案。從對中成本、對中效率、對中柔性三個方面分析了常見對中方式的優(yōu)缺點，結合三種方式設計了通用型對中臺。對整個沖壓生產(chǎn)線進行聯(lián)機調試，總結出生產(chǎn)線的調試方案，詳細規(guī)劃了生產(chǎn)線的調試步驟?？紤]板料定位方式、排料方式等方面對生產(chǎn)線的模具進行了自動化適應性改造。針對聯(lián)機調試情況，發(fā)現(xiàn)氣動系統(tǒng)存在不穩(wěn)定因素。運用FLUIDSIM軟件對氣動系統(tǒng)進行仿真分析，對氣動系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。

簡介：伴隨著人類社會的發(fā)展和物質文明的進步陸地上的資源正日益枯竭而為了滿足人類社會發(fā)展對自然資源的需求對蘊含豐富資源的海洋的開發(fā)顯得愈發(fā)重要。在對海洋環(huán)境和資源進行考察和勘探作業(yè)中帶有機械手的水下機器人系統(tǒng)能夠完成除觀察監(jiān)測任務外的更為復雜的操作任務因此對水下機器人一機械手系統(tǒng)UNDERWATERVEHICLEMANIPULATSYSTEM簡稱UVMS動力學建模、運動控制及運動穩(wěn)定性的研究具有重要的意義。對于基座處于自由浮動狀態(tài)的UVMS本文采用指數(shù)積公式PRODUCTEXPONENTIALSFMULA分析其運動學問題計算出了UVMS各個構件的速度及加速度表達式。在運動學分析的基礎之上得到了UVMS運動過程中的慣性力并結合UVMS運動過程中所受到的水作用力和驅動力本文運用KANE方程建立了UVMS的動力學模型。在UVMS的運動過程中機械手和水下機器人存在著動力學耦合機械手的運動會導致水下機器人的運動。為了使得機械手展開過程中對處于浮游狀態(tài)的水下機器人影響最小應合理地規(guī)劃機械手的展開軌跡本文基于動平衡理論研究機械手展開運動對水下機器人的擺動力和擺動力矩的變化。并以此為目標函數(shù)采用遺傳算法對機械手展開運動的參數(shù)進行了優(yōu)化最終獲得了機械手展開過程中對水下機器人產(chǎn)生的擺動力和擺動力矩最小的運動規(guī)律并用基于動力學模型的數(shù)值仿真驗證了優(yōu)化結果的正確性。為了研究UVMS的運動穩(wěn)定性問題本文參照小擾動理論對UVMS的非線性運動方程進行了線性化處理獲得了UVMS的線性化運動方程并用李雅普諾夫第一方法對線性化運動方程的特征根進行了穩(wěn)定性判定。在對UVMS運動學冗余的處理過程中本文采用基于模糊邏輯的任務優(yōu)先級方法合理地規(guī)劃了水下機器人和機械手的運動并考慮了UVMS運動過程中奇異位形和關節(jié)極限問題的處理最后用數(shù)值仿真驗證了此方法的有效性。

簡介：深海機械手關節(jié)是海洋資源探測和開采的重要工具在海洋資源利用越來越廣泛的今天深海機械手關節(jié)有著很廣闊的應用前景。但海洋環(huán)境復雜對于深海機械手關節(jié)的設計有很多條件要求。目前大部分深海機械手關節(jié)將驅動控制系統(tǒng)和直流無刷電機分開設計驅動控制系統(tǒng)裝在耐壓倉中這樣導致整個系統(tǒng)體積和重量都比較大增加了水下作業(yè)的難度?；诖吮疚难芯康闹饕獌热菔窃陔姍C和驅動控制電路一體化設計的情況下并解決電機的驅動控制和電機啟動及堵轉問題。本文所做的工作主要包括以下幾個方面1機電一體化設計將直流無刷電機與驅動控制系統(tǒng)做成一體大大縮小設備尺寸使設備結構緊湊提高穩(wěn)定性降低成本使用方便。使用集成度很高的驅動芯片LB1975及片上資源豐富的單片機MSP430F149使驅動控制電路板減小選用適合深海作業(yè)并符合機電一體化設計要求的直流無刷電機。2驅動控制電路硬件及軟件設計整個系統(tǒng)采用的是模塊化設計硬件電路包含通信模塊、控制模塊和驅動模塊三個模塊硬件電路模塊化設計可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性軟件設計也是采用的模塊化設計降低程序的復雜度使程序的設計、調試和維護等操作簡單方便。3深海機械手關節(jié)整體聯(lián)調實驗實驗驗證驅動控制系統(tǒng)滿足機電一體化設計要求并且深海機械手關節(jié)工作性能可靠穩(wěn)定對關節(jié)速度、位置控制準確并實現(xiàn)了電機的軟啟動及堵轉情況下對電機的保護。論文所做的工作為深海機械手關節(jié)小型機電一體化設計提出了一個可行的方案。