欧美国产伦久久久久久久

<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>

24小時論文定制熱線

咨詢電話

熱門畢設:土木工程工程造價橋梁工程計算機javaasp機械機械手夾具單片機工廠供電采礦工程
您當前的位置:論文定制 > 畢業設計論文 >
快速導航
畢業論文定制
關于我們
我們是一家專業提供高質量代做畢業設計的網站。2002年成立至今為眾多客戶提供大量畢業設計、論文定制等服務,贏得眾多客戶好評,因為專注,所以專業。寫作老師大部分由全國211/958等高校的博士及碩士生設計,執筆,目前已為5000余位客戶解決了論文寫作的難題。 秉承以用戶為中心,為用戶創造價值的理念,我站擁有無縫對接的售后服務體系,代做畢業設計完成后有專業的老師進行一對一修改與完善,對有答辯需求的同學進行一對一的輔導,為你順利畢業保駕護航
代做畢業設計
常見問題

一種電-氣復合驅動的新型柔性欠驅動機械手的研發

添加時間:2020/07/20 來源:河南大學 作者:史曉斐
本文在國內外欠驅動機械手的研究基礎上提出了一種電-氣復合驅動的新型柔性欠驅動機械手,該機械手擁有更好的尺寸、形狀的適應性及更高的操作效率。
以下為本篇論文正文:

摘要


  由于被抓物體尺寸變化大加之形狀復雜(物形影響)、軟硬酥脆(物性影響),因此物體的搬運大都是由人力來完成,迫切需要一種通用性好的機械手來滿足這些場景的物體抓取需求。本文在國內外欠驅動機械手的研究基礎上提出了一種電-氣復合驅動的新型柔性欠驅動機械手,該機械手擁有更好的尺寸、形狀的適應性及更高的操作效率。 在傳統的輕工業、農業和食品行業,以及新興電商業的配貨、包裝流程中,由于被抓物體尺寸變化大加之形狀復雜(物形影響)、軟硬酥脆(物性影響),因此物體的搬運大都是由人力來完成,迫切需要一種通用性好的機械手來滿足這些場景的物體抓取需求。本文在國內外欠驅動機械手的研究基礎上提出了一種電-氣復合驅動的新型柔性欠驅動機械手,該機械手擁有更好的尺寸、形狀的適應性及更高的操作效率。

  本文首先介紹了機械手的原理分析與結構設計,機械手由可變手掌和三個剛柔耦合骨架手指組成?勺兪终平Y構能夠實現兩組手指指根沿垂直軸分別正反向最大轉位 60 度的無級的角度轉位,可以滿足圓柱體、長方體與橢圓柱等形狀的適應性抓;還通過閉環步進電機驅動連桿機構,實現了三個手指指根沿水平軸90 度的精確轉動,既能夠滿足對物體尺寸變化的適應性、又能夠以此調節接觸力的方向與大小。剛柔耦合骨架手指為串聯鉸鏈骨架 APA 型欠驅動手指,筆形內導向氣缸從指根節直接驅動指尖節,同時克服串聯鉸鏈芯軸上大、小扭彈簧的阻力,實現捏取和包絡抓取的功能,采用氣動驅動的手指兼具結構柔性、驅動柔性等特性,既能夠簡化傳動鏈、又提高夾緊高效率。

  同時為了研究機械手的抓取性能,對剛柔耦合骨架手指進行了運動學分析,通過 D-H 矩陣的方法來表達機械手上各個點的實時坐標。并且對機械手三個手指分別以均布狀態抓取圓柱體、對抓狀態抓取長方體與中間狀態抓取橢圓柱這三種種工作狀態進行了靜力學分析。分析結果表明了機械手在滿足對物體形狀尺寸的基礎上,還可以實現對接觸力的大小和位置進行精確的控制。

  隨后以抓取常見最大直徑的飲料罐時手指驅動氣缸壓力最小為優化目標,使用了 Fmincon 函數優化了機械手手指的安裝中心距及大小扭彈簧的胡克系數與預緊角。詳細的探討了指根節轉動角度與被抓物體尺寸變化對接觸力、接觸點高度的影響,并且在 ADAMS 軟件中建立了機械手的虛擬樣機模型,分別針對圓柱體、長方體和橢圓柱抓取對象進行靜力學仿真,得出手指與物體間的接觸力的變化狀況,理論計算值與仿真結果誤差僅為 1~2%,該結論驗證了數學模型、計算公式的正確性,并討論了誤差出現的原因。

  完成機械手結構設計后,為滿足對接觸力控制要求,設計了基于氣動高速開關閥壓力精確控制的手指驅動回路,并設計了基于 PLC 的機械手的控制系統。

  編寫了相應的控制程序來實現步進電機的轉角與手指驅動氣缸推力的協調控制,并以觸摸屏為顯示與輸入模塊,手動輸入計算的控制參數就可以實現對各種不同物體的可靠抓取。

  最后制作了機械手的實物樣機及控制系統,通過實物測試驗證了手指驅動氣缸壓強的精確控制效果,并完成了機械手的抓取自適應實驗,驗證了機械手可以對尺寸變化大與形狀復雜的物體實現可靠抓取。

  關鍵詞:變掌機械手;剛柔耦合骨架手指;電-氣復合驅動;接觸力分析;結構優化。

新型柔性欠驅動機械手

Abstract

  In the traditional light industry, agriculture and food industries, as well as the distribution and packaging processes of emerging electricity businesses, due to the large size change, complex shape (object shape effect) and soft and hard crisp (physical property effect) of the captured objects, the handling of the objects is mostly done by manpower, and a universal manipulator is urgently needed to meet the object grabbing requirements in these scenes. Based on the research of underactuated manipulators at home and abroad, this paper proposes a new type of flexible underactuated manipulator driven by electricity and gas. The manipulator has better adaptability of size and shape and higher operating efficiency.

  This paper first introduces the principle analysis and structural design of the manipulator, which consists of a variable palm and three rigid-flexible coupling skeleton fingers. The variable palm structure can realize stepless angular indexing of the finger roots of two groups of fingers with maximum indexing of 60 degrees in the forward and reverse directions along the vertical axis respectively, and can meet the adaptive grabbing of the shapes of a cylinder, a cuboid, an elliptic cylinder and the like; The closed-loop stepping motor drives the connecting rod mechanism to realize the 90-degree accurate rotation of the three finger roots along the horizontal axis, thereby not only meeting the adaptability to the size change of the object, but also adjusting the direction and size of the contact force. Rigid-flexible coupling skeleton fingers are series hinge skeleton APA type underactuated fingers. The pen-shaped inner guide cylinder directly drives the fingertip joint from the finger root joint. At the same time, it overcomes the resistance of large and small torsion springs on the series hinge mandrel and realizes the functions of pinching and enveloping grabbing. The fingers driven by pneumatic have the characteristics of structural flexibility, driving flexibility and the like, which can simplify the transmission chain and improve the clamping efficiency.

  At the same time, in order to study the grasping performance of the manipulator, the kinematics analysis of rigid-flexible coupling skeleton fingers is carried out, and the real-time coordinates of each point on the manipulator are expressed by D-H matrix method. In addition, static analysis is carried out on the three working states of the manipulator, i.e. the three fingers grabbing the cylinder in a uniform state, grabbing the cuboid in a grabbing state and grabbing the elliptic cylinder in an intermediate state. The analysis results show that the manipulator can accurately control the size and position of contact force on the basis of satisfying the shape and size of the object.

  Then, the Fmincon function is used to optimize the installation center distance of the manipulator fingers, Hooke's coefficient and pretightening angle of large and small torsion springs, taking the minimum pressure of the finger driving cylinder as the optimization objective when grasping the common beverage cans with the largest diameter. The influence of the rotation angle of the finger root joint and the size change of the object to be grasped on the contact force and the height of the contact point is discussed in detail. The virtual prototype model of the manipulator is established in ADAMS software. Static simulation is carried out on the objects to be grasped by cylinder, cuboid and elliptic cylinder respectively. The change of the contact force between the finger and the object is obtained. The error between the theoretical calculation value and the simulation result is only 1~2%. The conclusion verifies the correctness of the mathematical model and the calculation formula, and discusses the causes of the error.

  After the structural design of the manipulator is completed, in order to meet the requirements of contact force control, a finger drive circuit based on precise control of pneumatic high-speed on-off valve pressure is designed, and a manipulator control system based on PLC is designed. The corresponding control program is written to realize the coordinated control of the rotation angle of the stepping motor and the thrust of the finger-driven cylinder. The touch screen is used as the display and input module, and the reliable grasping of various different objects can be realized by manually inputting the calculated control parameters.

  Finally, a prototype of the manipulator and its control system are made. Through physical tests, the precise control effect of the pressure of the finger-driven cylinder is verified, and the grasping adaptive experiment of the manipulator is completed. It is verified that the manipulator can reliably grasp objects with large size changes and complex shapes.

  Key words: Variable palm manipulator; Rigid-flexible coupling skeleton fingers; Electric-pneumatic compound drive; Contact force analysis; Structural optimization.

  目錄

  第一章 緒論

  美國機器人協會對機器人的定義:自動執行工作、可以運行預先編寫的程序或者接受人類指揮的自動執行裝置[1].工業機器人是集機械、電子及自動化控制等多學科于一體的復雜裝置,具有適用性強、可靠性高等特點。工業機器人用來代替人類執行危險性大、勞動強度高或者工作環境差的工作或任務。在 2016 年我國的工業機器人的銷量為 8.7 萬臺,預測到 2020 年我國的工業機器人的銷量將會到達 21 萬臺,2017 年到 2020 年工業機器人的銷量增速為 22%[2].現在工業機器人主要以焊接、搬運工作為主,集中運用于汽車、電子行業[3],但在其他行業中機器人的應用程度還是較低。

  1.1 課題背景及意義

  中國自古以來就是農業大國,農副產品的多樣性、生產加工過程的復雜性使現有的工業機器人很難適用于農業[4-5].需要耗費大量的人力、物力來進行瓜果蔬菜的采摘、分選和收儲工作。這些工作勞動強度大、工作環境差、工作的重復度高,需要使用工業機器人來替代人力。

  食品是人們生活中必不可少的一部分,在食品行業中為了避免工作人員對食品原材料、食品加工半成品、食品成品的污染,工作人員需進行消毒、殺菌等步驟并穿著制服并佩戴口罩和手套才能進行操作。食品行業每年需要耗費大量的一次性的手套、口罩。但食品行業中待抓取物體物性多樣、形狀尺寸變化范圍大的特點,因此現有的機械手無法滿足食品行業中產品的抓持需求。

  近年來電子商務行業的快速發展也改變了人們的生活方式,電子商務行業給人們的生活帶來了巨大的便利。其主要流程分為:配貨、倉儲、包裝以及配送等流程。配貨流程:用戶在網上下達了訂單,工作人員根據訂單到電商儲存倉庫中取出對應的貨物;倉儲流程:工作人員將待存儲的貨物貼上可識別的標簽并登記入數據庫;包裝流程:工作人員將取出的貨物、商品的發票與緩沖件一起裝到瓦楞紙箱中。配送流程:工作人員將包裝好的貨物送至購買者的手中的流程。由于被抓物體的多樣性,配貨與包裝這兩個流程很難依靠現有的機械手來操作。

  應用于輕工業、食品行業及農業等的工業機械手的抓取對象不僅僅是形狀、尺寸一致的剛性物體。傳統的簡易加持器已經無法滿足抓取尺寸及形狀變化大、材質物性變化大、擺放位置混亂的被抓物體的抓取需求。多指的仿人靈巧手不但可以靈活、精確的抓取各種復雜的被抓物體,還可以對物體進行操作。但多指仿人靈巧手價格昂貴,需要在靈巧手上安裝了大量的傳感器,并且靈巧手的控制系統比較復雜。靈巧手難以應用于復雜的工作環境中,靈巧手的使用及維護成本較高。為了解決這些場景中的復雜待抓取對象的抓取問題,需要設計一種新型的通用型機械手。

  1.2 欠驅動機械手國內外研究現狀

  欠驅動機械手只需較少的驅動元件就可以實現對多個自由度進行可靠的控制,因此具有很高的研究意義。欠驅動機械手結構主要分為手掌結構與手指結構,手掌結構的功能主要是提供手指、驅動源與傳動機構的安裝位置,可變的機械手手掌結構可以擴大機械手的抓取范圍[6].機械手手指與物體接觸并可靠的抓取物體,機械手的操作靈巧程度受到機械手的手指結構影響,與剛性機械手相比,柔性手指具有質量輕、體積小和反應速度快等優點。

  1.2.1 可變手掌機械手研究現狀

  可變手掌機械手具有結構簡單、性價比高等優點,有很高的實用價值。通過使用齒輪機構、槽輪機構、空間連桿機構等都可以使機械手手掌具有獨立自由度。

  將變掌機械手按照手掌構型變化的形式劃分,可以分為機械手動手指變位與動手指轉位,手指轉位又可分為動手指相對手掌中心轉位與動手指相對手掌中心偏心轉位兩種方式。

  如圖 1-1 所示,在 2005 年日本廣島大學和東京大學聯合研發了一種手掌采用雙回轉機構的新型機械手[7],該機械手的手掌具有兩個自由度。機械手的四個手指分為兩組,分別為內圈手指和外圈手指。內圈手指與外圈手指可以分別繞手掌中心轉動。每個手指具有兩個自由度,通過外圈手指和外圈手指的配合操作,僅需一個機械手可以完成擰開瓶蓋的操作。但無法精確的控制機械手手指與物體間的接觸力。

  如 圖 1-2 所示, 在 2014 年 美 國哈 佛 大學 和 耶 魯 大 學 聯 合 研 發 了iRobot-Harvard-Yale(IHY)Hand[8],該機械手共有三個手指,其中定手指是全驅動設計(2 個驅動器分別驅動兩個關節),兩個動手指則是欠驅動手指。并且機械手的手掌還具有一個自由度,因此該機械手可以抓取圓形或者方形物體。

  Festo 公司提出了一種新型的氣動可變掌機械手--Multi choice Gripper[9],如圖 1-3、1-4 所示,該機械手有兩種快換的手指結構,圖 1-3 所示的機械手手指采用弓形的金屬剛性骨架的手指結構,其依靠橡膠帶的變形來包裹抓取物體;圖1-4 所示的機械手手指采用橡膠桁架的手指結構,其依靠橡膠手爪的變形來包絡抓取物體?梢葬槍Σ煌淖ト∧繕诉x擇不同的兩種手指。并且該機械手的空間連桿結構可以使機械手手掌具有一個獨立的自由度,機械手的兩個動手指可以相對機械手手掌中心轉動。

  如圖 1-5 所示,江南大學提出了一種新型柔性腕手[10],通過對章魚抓持機理的研究,從仿生角度設計了該機械手。該機械手手指安裝座可以同時實現變位和轉位,因此機械手手掌可以構成任意的多邊形構型,這意味著該機械手理論上可以實現對一定尺寸范圍內的任意形狀的物體進行抓取。

  1.2.2 采用柔性手指的機械手研究現狀

  柔性手指可以分為剛柔耦合骨架手指與軟體手指。與軟體手指相比,剛柔耦合骨架手指具有較好的剛性的同時還兼具柔性。同時剛柔耦合骨架手指可以更好的控制機械手與被抓物體間的接觸力。

  江南大學章軍博士等提出了一種軸向膨脹加載式橡膠波紋管人工肌肉驅動器[11-16].并將這種人工肌肉作為機械手的手指驅動。如圖 1-6 所示,蘋果抓取柔性機械手。該機械手結構、控制簡單,在系統壓力下通過安裝在機械手手指上的兩個扭彈簧協調變形來適應蘋果的外形。在保持機械手的高度不變且不需要壓力傳感器就可以可靠地抓取各種尺寸的蘋果。

  江南大學提出了一種氣缸直接驅動欠驅動機械手手指的驅動控制方法[17-18],在此基礎上根據不同的機械手手指結構設計了兩種欠驅動機械手。這兩種機械手均以蘋果為抓取對象,并按照抓取最小至最大尺寸的蘋果時機械手手指與蘋果間的接觸力變化最小為目標優化了機械手的尺寸參數。

  如圖 1-7 所示,第一種機械手的柔性手指為板彈簧手指,通過控制筆形氣缸的壓力的大小來控制板彈簧手指的彎曲變形程度,通過合適的板彈簧手指的彎曲變形來抓取各種尺寸的蘋果。但大變形板彈簧的求解比較困難,很難控制機械手抓取物體時的接觸力,所以該機械手無法抓取易損壞的物體。

  如圖 1-8 所示,第二種欠驅動機械手選擇串聯活頁鉸鏈骨架作為機械手的手指。通過控制筆形氣缸的推力,求解兩個扭彈簧在氣缸壓力推動下的變形協調方程來計算機械手中指節、指尖節的轉動角度。該機械手的控制很簡單,只需控制氣缸壓力為系統壓力,機械手在無壓力、接觸力反饋的條件下就可以可靠地抓取各種尺寸的蘋果。由于機械手手指的安裝位置固定,該機械手無法抓取方形的物體。并且不能精確地調節機械手與物體間的接觸力,因此該機械手無法抓取質軟或易損壞物品。

  如圖 1-9 所示,在 2017 年中科大自主研發的軟體機械手[19]獲得了機器人世界杯最佳操作獎,機械手手指選用了柔性的橡膠手指。與剛性手指相比氣動的軟體手指可以更好地貼合被抓物體表面。但該機械手只有兩個手指導致其抓取可靠性較差。并且缺少剛性的骨架會導致該機械手手指的抗扭轉剛度較差。

  如圖 1-10 所示,蘇州柔觸機器人科技有限公司提出了一種新型軟體機械手[20],該機械手的應用范圍廣泛,可以應用于物流、電子產品、食品等行業。硅橡膠制造的機械手手指采用氣壓驅動,這種機械手有兩種工作模式(正壓、負壓)。

  正壓工作模式下氣動機械手從外部抓取被抓物體,負壓工作模式下機械手從被抓物體內部撐開來實現抓取物體。調節不同的氣壓可以使機械手產生不同的工作構型,在一定尺寸范圍內的物體,機械手無需知道被抓取對象精確的尺寸就可以實現可靠的抓取。機械手手掌構型不能改變,但機械手有多種手指安裝框架上,可以根據抓取目標的尺寸手動選擇特定的框架。指根位置不變(不轉位或變位),因此軟體手指與被抓物體接觸不在接觸點公法線方向、形狀適應性差;指根不轉動,與水平面的夾角不變,與物體的接觸狀態不能調節。

  1.3 本文主要研究內容

  針對現在農業、輕工業與食品行業中待抓取的對象復雜性(尺寸與形狀變化大、物性多樣、擺放位置混亂),本文研發了一種可控制機械手手指與物體間的接觸力的新型欠驅動機械手,主要工作內容有。

 。1)基于可變手掌機械手的理念,構造一種新型欠驅動機械手。主要包括:

  機械手手掌與手指的結構設計,機械手的數學建模與分析,針對不同尺寸的長方體、圓柱體與橢圓柱作抓取構型分析。

 。2)優化機械手尺寸,并分析機械手的工作狀態與性能。主要包括:以節能的原則,使用 Matlab 軟件按抓取最重的灌裝飲料時手指驅動氣缸的壓力最小為優化目標,對機械手結構尺寸、扭彈簧參數進行優化,并進行扭彈簧的設計計算。

 。3)分析機械手的工作狀態,使用 Adams 軟件進行機械手抓取靜力學驗證。

  主要包括:使用 Matlab 軟件計算、分析機械手的抓取狀態,使用 Adams 軟件建立機械手三維仿真模型,并完成機械手抓取物體的靜力學仿真驗證與分析。

 。4)機械手控制系統的設計。主要包括:氣動控制回路設計,PLC 控制系統的電路設計,及控制程序設計。

 。5)機械手的抓取實驗:機械手實物的制作與氣動控制回路的搭建,實驗平臺的搭建,進行系統精確控制氣壓性能的測試,并進行機械手的抓取自適應實驗。

  第二章 復合驅動柔性欠驅動機械手結構設計與分析
  2.1 復合驅動柔性欠驅動機械手結構設計與工作原理
  2.1.1 可變手掌與剛柔耦合骨架手指驅動方式選擇
  2.1.2 指根轉位與轉動變掌功能性分析與結構設計
  2.1.3 剛柔耦合骨架手指結構設計
  2.1.4 復合驅動柔性欠驅動機械手工作原理
  2.1.5 復合驅動柔性欠驅動機械手結構參數分析

  2.2 剛柔耦合骨架手指運動學分析
  2.2.1 剛柔耦合骨架手指數學建模
  2.2.2 剛柔耦合骨架手指運動學分析
  2.2.3 復合驅動柔性欠驅動機械手形狀適應性分析
  2.3 復合驅動柔性欠驅動機械手抓取過程靜力學分析
  2.3.1 空載(非接觸)過程模型與靜力學分析
  2.3.2 接觸臨界狀態模型與靜力學分析
  2.3.3 加載接觸變化過程模型與靜力學分析
  2.3.4 懸停抓取狀態模型與靜力學分析
  2.4 本章小結

  第三章 復合驅動柔性欠驅動機械手性能分析與仿真
  3.1 復合驅動柔性欠驅動機械手尺寸參數優化
  3.1.1 優化目標與優化參數選取
  3.1.2 尺寸參數優化過程
  3.1.3 尺寸優化結果與數學仿真驗算
  3.1.4 非標扭彈簧設計計算

  3.2 復合驅動柔性欠驅動機械手工作狀態分析
  3.2.1 復合驅動柔性欠驅動機械手空載狀態分析
  3.2.2 復合驅動柔性欠驅動機械手靜載狀態分析
  3.2.3 復合驅動柔性欠驅動機械手懸停抓取狀態分析
  3.3 制造誤差對抓取性能影響
  3.3.1 計算機械手抓取參數
  3.3.2 實際加工誤差分析

  3.4 復合驅動柔性欠驅動機械手理論模型仿真分析
  3.4.1 Adams 軟件介紹
  3.4.2 Adams 仿真模型建立
  3.4.3 復合驅動柔性欠驅動機械手空載模型仿真驗證
  3.4.4 復合驅動柔性欠驅動機械手靜載模型仿真驗證
  3.4.5 接觸力誤差分析
  3.5 本章小結

  第四章 復合驅動柔性欠驅動機械手控制系統設計
  4.1 氣動控制回路設計
  4.1.1 氣動回路結構組成
  4.2 關鍵元器件選型
  4.2.1 控制器選擇與 I/O 口分配
  4.2.2 監控單元選型
  4.2.3 驅動電機及驅動器選型
  4.3 復合驅動柔性欠驅動機械手控制方案設計

  4.4 復合驅動柔性欠驅動機械手控制策略
  4.4.1 氣動回路壓力控制
  4.4.2 氣動回路模糊控制
  4.5 軟件系統設計
  4.5.1 觸摸屏界面設計
  4.5.2 程序控制流程
  4.6 本章小結

  第五章 復合驅動柔性欠驅動機械手抓取實驗
  5.1 實驗平臺搭建
  5.1.1 復合驅動柔性欠驅動機械手組成介紹
  5.1.2 復合驅動柔性欠驅動機械手抓取控制
  5.1.3 驅動氣缸壓力測試

  5.2 復合驅動柔性欠驅動機械手空載狀態驗證
  5.2.1 復合驅動柔性欠驅動機械手尺寸參數測量
  5.2.2 電機驅動指根節精確轉動實驗驗證
  5.2.3 氣缸驅動柔性關節轉動實驗驗證
  5.3 復合驅動柔性欠驅動機械手抓取適應性驗證
  5.4 本章小結

第六章 總結與展望

  6.1 主要結論

  對機械手抓取物體的性能進行了研究,主要實現了機械手具有較大的抓取范圍(尺寸及形狀),同時實現了對機械手手指與被抓物體間的接觸力進行詳細的分析。

  本文的主要內容如下

  1.查閱了國內外的欠驅動機械手的有關資料,通過對現階段輕工業、食品業以及農業等機械手的應用情況的調查,闡述了新型欠驅動機械手的應用背景及意義;

  2.研究了現有的欠驅動機械手的結構及特點,在總結了實驗室師兄的研究成果的基礎上提出了新的機械手結構,并針對機械手手抓取圓柱體、長方體和橢圓柱作了靜力學分析;

  3.選擇抓取常見的最重的罐裝飲料時機械手手指驅動氣缸的推力最小為優化目標,優化了機械手與扭彈簧的尺寸參數。并在 Adams 軟件中對進行了機械手的空載與靜載兩種狀態的靜力學仿真分析,驗證了機械手運動學、靜力學模型的正確性。

  4.完成了機械手控制系統的軟硬件設計,主要包括:氣動控制回路與電氣控制回路的設計,并通過編程實現了手動微調功能與手動輸入控制參數抓取物體。

  5.完成了電、氣控制回路的搭建,并測試了氣壓控制的可靠性。完成了機械手的空載工作狀態測量,驗證了指根節轉動模型的正確性。通過機械手的抓取適應性實驗,驗證了機械手的抓取可靠性與對被抓物體的形狀、尺寸適應性。

  6.2 展望

  本文提出的新型欠驅動機械手結構較為簡單并且控制也不繁瑣,在實際應用中前景非常廣闊。但對該機械手的研究存在很多不足,在接下來的研究中需要進行進一步的討論。

  1.實現了對手指驅動氣缸壓力的控制,但在理論計算時忽略了各個零件間以及氣缸的摩擦力。在實際測試時中指節、指尖節的轉動角度的誤差超過了 10%,為了減少摩擦力帶來的影響,可以使用氣動人工作為機械手中指節、指尖節的驅動;

  2.為了更好的控制機械手與物體間的接觸力采用了圓弧型的指尖節,但指尖節尺寸較大,在抓取與操作物體過程中可能會與其他物體相干涉。在操作空間較小的場景下可以更換尺寸較小的指尖節手指;

  3.機械手對于某個物體的抓取位姿的優選,在機械手抓取物體模型的計算時可以得到很多個解。本文主要針對手指驅動氣缸壓力最小為原則選擇了其中的較優解,可以根據不同的場景以不同的原則來對機械手的抓取位姿進行篩選;

  4.機械手的抓取需要預先得知被抓物體的各個參數,計算出抓取該物體所需的控制參數并手動在觸摸屏上輸入,沒有考慮與機械手配套的視覺控制系統來實現機械手對各個尺寸、形狀的物體的自動抓;

  5.機械手使用了單作用氣缸作為機械手動手指轉位的驅動源,但氣缸的精確性與穩定性較差,可以將電機作為機械手兩個動手指轉位的驅動源;

  6.只進行了機械手的靜力學模型的計算與仿真,沒有使用 Matlab 軟件的Simulink 模塊與 Adams 軟件對機械手的動力學模型進行聯合仿真。

  7.文中只對機械手抓取圓柱體、長方體和橢圓柱這些規則物體進行抓取分析,需要進一步優化機械手結構,并對不規則的物體進行抓取分析。

致謝

  轉眼間,我的研究生學習生涯就要結束了,在這三年的學習生涯中,江南大學機械學院的領導及老師給了我一個很好地學習平臺,在這里我不但認識到了很多要好的志同道合的朋友,而且更重要的是章軍教授能成為了我的研究生導師。

  章老師敏銳的思考問題解決問題的能力深深的影響了我,在這里我真誠及尊敬的說聲謝謝您,您辛苦了!

  在研究生期間認識的朋友,王城坡、王強、徐丁峰、李秋蘋、章佳平和范晨陽等等,在學習上我們互相幫助,遇到困難時大家一起幫忙解決,很高興我們能一起走過這人生的重要幾年,正式因為有了你們,使我的研究生生活也豐富多彩了許多,能認識你們是我的榮幸。

  在這里我特別感謝我的家人,正因為你們不斷的支持與鼓勵,才使我走到今天。你們不辭辛苦的將我養大成人,給予我在物質上和精神上的支持,使我能順利的完成研究生學業。

  參考文獻
  [1]蔡自興。 機器人學基礎[M]. 北京: 機械工業出版社, 2009.
  [2]2018 年我國機器人行業現狀及發展趨勢分析。[DB/OL].[2018.6.6].http://www.chyxx.com/industry/201806/647131.html
  [3]曹泓浩。工業機器人的應用現狀及發展趨勢[J].科技風,2019(05):145.
  [4]張立彬,農業機器人的主要應用領域和關鍵技術[J].浙江工業大學學報,2002, 30(1): 36-41.
  [5]林龍賢。果蔬采摘欠驅動手爪研究[D],浙江:浙江大學,2013:67-71.
  [6]范晨陽。 基于雙曲柄連桿的變掌機械手研究[D].江南大學,2018.
  [7] Higashimori M, Jeong H, Ishii I, et al. A new four-fingered robot hand with dual turningmechanism[C]//Proceedings of the 2005 IEEE, International Conference on Robotics andAutomation, Barcelona, Spain, April 2005: 2679-2684
  [8] Odhner L U, Jentoft L P, Claffee M R, et al. A compliant, underactuated hand for robotmanipulation[J]. The International Journal of Robotics Research, 2014, 33(5): 736-752
  [9]MultiChoiceGripper Variable gripping based on the human hand.[DB/OL].[2017-7-7].https://www.festo.com/group/en/cms/10221.htm[10]李建海。新型仿生柔性腕手可變腕掌構型研究[D].江南大學,2017.
  [11]楊慶華,張立彬,鮑官軍,等。氣動柔性彎曲關節的特性及其神經 PID 控制算法研究[J].農業工程學報,2004,20(4):88-91.
  [12]楊慶華,張立彬,阮健,基于新型氣動柔性驅動器的氣動柔性關節的研究[C]//中國第二屆優秀博士生學術年會論文集,蘇州,2004:951-955.
  [13]張立彬,鮑官軍,楊慶華,等。氣動柔性球關節的模糊 PID 控制[J].中國機械工程,2005,16(5):407-409.
  [14]王干永,李克修,章軍。單根氣動膨脹人工肌肉驅動多鉸鏈柔性關節的靜態分析[J].輕工機械,2008(02):88-90.
  [15]章軍,須文波。人工肌肉多自由度彎曲柔性關節的仿生蛇形機器人[J].江南大學學報,2006(03):337-340.
  [16]章軍,須文波,范本雋。人工肌肉構成的多自由度柔性彎曲關節的模型研究[J].液壓與氣動,2005(12):6-8.
  [17]劉光元。 一種新型機器人關節的結構與控制[D].江南大學,2013.
  [18]Jun Zhang and Guangyuan Liu. Self-adaption grasping force analysis for an apple sortinghand-claw with robustness [J]. Robotica, July 2014, :1 - 15
  [19]中國科大研發柔性機器人手爪可抓豆腐紙張玻璃杯。[DB/OL].[2018.12.11] .http://www.chinanews.com/gn/2018/12-11/8698692.shtml
  [20 ]蘇州柔觸機器人科技有限公司。[DB/OL].http://www.softrobottech.com/
  [21]王敏,呂學勤,瞿艷,王裕東,欽超。機器人驅動方式及其在焊接機器人中的應用[J].機械制造文摘(焊接分冊),2018(02):25-30.
  [22]喬鋒華;谇夫寗訖C構的機械手的研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學,2007:15-17.
  [23]卜奪奪。仿人機器人欠驅動靈巧手研究[D].杭州:杭州電子科技大學,2011:11-16.
  [24]劉明生。一種約束優化問題的直接算法-正交網格法[J].教學與科技,1987,3:17-77
  [25]黃華江。實用化工計算機模擬-MATLAB 在化學工程中的應用[M].北京:化學工業出版社,2004.191-216.
  [26] 秦大同,謝里陽,F代機械設計手冊:單行本。彈簧設計[M].北京:化學工業出版社,2013:48-51.
  [27]百度文庫。摩擦系數表。[DB/OL].[2017-7-7].https://wenku.baidu.com/view/539b448fbceb19e8b8f6ba52.html.
  [28]陳德民,槐創鋒,張克濤等。精通 ADAMS2005/2007 虛擬樣機技術[M].北京:化學工業出版社,2010:19-59.
  [29]葛正浩。ADAMS2007 虛擬樣機技術[M].北京:化學工業出版社,2010:70-110.
  [30]王嘉研。欠驅動機械手的設計與實驗研究[D],沈陽:東北大學,2009:33-45.
  [31]裴未遲,李耀剛,李運紅;谔摂M樣機技術-ADAMS 的沖擊力模型[J].河北理工大學學報(自然科學版),2008,30(4):59-63.
  [32]小型缸的氣-液串聯復合驅動系統的動態仿真[J].機床與液壓,2007,35(3):94-96
  [33]信捷 XD 系列 PLC 編程手冊。 [34]薛迎成。 PLC 與觸摸屏控制技術[M].中國電力出版社,2008.
  [35]韓兵。觸摸屏技術及應用[M].化學工業出版社,2008.
  [36]王宗培。步進電動機的發展及建議[J].微電機,2004,37(4):47-49.
  [37]張勁松,徐殿國。步進電動機開環控制系統的微機實現[C].第九屆全國電氣自動化、電控系統學術年會論文集,1998,10.
  [38]周凱。步進驅動系統的高精度閉環控制[J].電機與控制學報,1998, 2(1):13-17.
  [39] 馬正平 .兩 相混合 式步進 電機微 步驅動 系統的 研究 [D]. 成都 :成都 電子科 技大學,2000:28-36.
  [40]唐愛民。三相混合式步進電機細分驅動系統的研究與實現[D].福州:福州大學,2003:21-27.
  [41]史敬灼,王宗培。步進電動機驅動控制技術的發展[J].微特電機,2007,(7):50-54.
  [42]黃詩涌,王曉初,廖永進等。一種高性能的步進電機運動控制系統設計[J],微計算機信息,2006, 22(16):38-39.
  [43]高強,朱玉川,羅樟,陳曉明。高速開關閥的復合 PWM 控制策略分析與優化[J].北京航空航天大學學報,2019,45(06):1129-1136.
  [44]張斌,鐘麒,楊華勇。高速開關閥控制策略研究[J].液壓與氣動,2017(06):7-11.
  [45]謝勝龍,劉海濤,梅江平,王攀峰;诟咚匍_關閥的氣動人工肌肉軌跡跟蹤控制仿真[J].農業機械學報,2017,48(01):368-374+385.
  [46]王瓊,吳惠,夏光,張維; PWM 控制模式的高速開關閥開關特性分析及優化[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2016,39(09):1199-1204.

(如您需要查看本篇畢業設計全文,請您聯系客服索。

相關內容
相關標簽:機械手畢業設計
好優論文定制中心主要為您提供代做畢業設計及各專業畢業論文寫作輔導服務。 網站地圖
所有論文、資料均源于網上的共享資源以及一些期刊雜志,所有論文僅免費供網友間相互學習交流之用,請特別注意勿做其他非法用途。
如有侵犯您的版權或其他有損您利益的行為,請聯系指出,論文定制中心會立即進行改正或刪除有關內容!
欧美国产伦久久久久久久
<acronym id="cqmsy"></acronym>
<acronym id="cqmsy"><center id="cqmsy"></center></acronym>