簡介：機器人技術擁有廣闊的應用領域，并且表現出高度的智能性，往往成為衡量一個國家工業(yè)自動化水平和前沿科技水平的顯著標志。而輪式差速移動機器人以其獨特的非完整性、非線性和廣闊的應用前景，受到了越來越多機器人研究者的關注。在機器人領域，移動乒乓球機械手不僅涉及人機界面交互、在線實時控制、機器學習、智能系統(tǒng)和智能控制、高速視覺伺服、運動學控制、力學控制等多學科知識，而且還包含了很多前沿技術的應用。本實驗室的乒乓球機器人由于手臂固定，故而擊打乒乓球的范圍有限，為此，本文結合輪式差速移動機器人和乒乓球機器人的技術特點，設計了輪式移動乒乓球機械手。這篇論文的主要研究內容包括以下幾個方面首先介紹了移動乒乓球機械手的研究背景及研究現狀，接著簡要對其軟硬件平臺進行了介紹，同時對在硬件平臺上搭建DH模型的詳細過程進行了清晰的介紹。接著分析了小車車輪的分類原理，根據分類原理把車輪分為五種類型，從而明確了構造小車模型的理論依據，并求出了車體的運動學模型。搭建好移動機械手的模型后，我們重點討論了冗余移動機械手的控制方法，其中包括經典的梯度投影法和加權最小二乘法、較新的廣義加權最小二乘法和變權重最小二乘法，另外，我們還給出了幾個子任務的性能指標以及常用的軌跡規(guī)劃方法。然后，我們先是分別給出了兩類移動機械手的整體運動學模型，以便可以對移動機械手進行統(tǒng)一控制，其后運用各類控制方法對冗余移動機械手進行了仿真，驗證了算法的可行性，以及模型的合理性。最后總結全文，給出本文的總結、不足以及今后工作的方向。

簡介：機械手逆運動學求解是進行機械手控制的重要步驟之一，但由于機械手逆運動學問題本身的復雜性，建立通用算法相當困難。本文利用神經網絡具有逼近任意非線性系統(tǒng)的能力，研究了兩類典型結構的神經網絡在機械手逆運動學問題中的應用。一、研究基于前饋型神經網絡的機械手運動學逆解。理論上已經證明，隱層采用SIGMOID型激勵函數的三層前饋神經網絡可以以任意精度逼近任何連續(xù)映射。前饋型神經網絡中最典型的網絡是BP神經網絡，但是，它采用標準的BP算法時，存在著收斂速度慢、易陷入局部極小的缺陷。本文通過分析激勵函數對網絡收斂速度、收斂精度的影響，提出了一種基于激勵函數的改進算法。然后，以此改進算法為基礎，通過合理選擇激勵函數的類型，并且在網絡的每層采用不同的學習速率，應用于機械手的運動學逆問題求解中。仿真結果表明，此方法能夠有效地求解機械手逆運動學問題，比傳統(tǒng)BP算法的求解精度有很大的提高，取得了與采用遺傳算法相近的求解精度。二、研究基于遞歸型神經網絡的機械手運動學逆解。本文采用遞歸型二階神經網絡，以三桿冗余度平面機械手為研究對象，進行逆運動學問題的研究，提出了一種以機械手正向運動學方程和雅可比矩陣為基礎的神經網絡求解方法。根據機械手逆運動學問題的特點，設計了相應的網絡結構，并推導了相應的學習算法。仿真結果表明，該神經網絡能夠有效求解機械手逆運動學問題，達到了較高的精度，而且求解速度較快，滿足機械手實時控制的要求。

簡介：點擊查看更多基于氣動人工肌肉仿人機械手臂肩關節(jié)的運動控制.pdf精彩內容。

簡介：江蘇大學碩士學位論文采摘機械手障礙信息探測及避障技術研究姓名張向珂申請學位級別碩士專業(yè)測試計量技術及儀器指導教師張世慶20100606江蘇大學碩士學位論文割出圖像樹枝區(qū)域，通過圖像二值化、形態(tài)學運算、區(qū)域標記、空洞填充提取出圖像樹枝區(qū)域；通過區(qū)域細線化提取樹枝骨架，并進行骨架修剪、恢復遮擋骨架等處理；然后找出骨架中端點、分支點等特征點并記錄它們的連接關系；最后通過對視覺傳感器和超聲波測距傳感器信息的融合恢復障礙物的三維信息。試驗表明障礙物的正確識別率為67．3％，當障礙物實際距離大于1．5M時，識別誤差增大。3、避障技術研究在獲取障礙物三維信息的基礎上，重建虛擬采摘場景。在此基礎上采用SBLPRM算法進行了避障技術研究。分析了避障規(guī)劃的各參數對規(guī)劃成功率及規(guī)劃時間的影響。當S3000，P0．6，占0．03，Ⅳ10時，規(guī)劃采摘無遮擋柑橘的時間低于1MS，規(guī)劃采摘被遮擋柑橘的時間約為60MS，結果表明，利用SBLPRM算法可以滿足動態(tài)非結構化環(huán)境下避障路徑規(guī)劃的實時性和安全性要求，具有較高的實用價值。本文的研究內容對我國開展農業(yè)機器人視覺識別技術領域的研究具有參考價值，為進一步的研究打下了基礎，對提高我國農業(yè)的國際競爭力有重要的經濟意義。關鍵詞超聲波，CCD攝像機，圖像處理，障礙物探測，避障技術H

簡介：隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，移動機械手的網絡控制逐漸成為當今機器人遠程控制的熱點研究領域。本文所采用的移動機械手網絡控制是以互聯(lián)網為應用環(huán)境，開發(fā)了一個基于瀏覽器的移動機械手遠程控制系統(tǒng)實驗平臺。該平臺具有易用性、自主性和平臺無關等特點。本文在天津市濱海新區(qū)科技特派員科技專項“基于INTER的移動機械手巡控系統(tǒng)”（SB20080074）和天津市高等學?？萍及l(fā)展基金項目“移動機械手的網絡控制技術研究”（2006BA11）的支持下進行研究，主要內容包括首先對移動機械手硬件實驗平臺進行了調試和完善。然后根據基于WEB的遠程控制系統(tǒng)平臺要求，采用BS結構，設計了基于的客戶層、網絡服務層和后端管理系統(tǒng)層的三層架構，最后采用VS2005編程軟件的C＃和VC開發(fā)環(huán)境編寫程序，結合SQLSERVICE數據庫技術，進而搭建了移動機械手遠程控制系統(tǒng)實驗平臺。本文通過登錄網站對網絡控制系統(tǒng)的性能進行了測試，測試結果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定、準確，完全符合設計要求。

簡介：康復機器人作為機器人技術在醫(yī)學領域內的一種應用給康復理論的發(fā)展和臨床康復技術的進步帶來了新的動力，已經成為機器人領域中一個重要的研究方向。手指創(chuàng)傷功能康復機械手作為康復機器人的一個分支，其主要任務是輔助手外傷患者進行術后的康復訓練，依據現代循證醫(yī)學（EVIDENCEBASEDMEDICINE，簡稱EBM）和連續(xù)被動活動（CONTINUOUSPASSIVEMOTION，簡稱CPM）理論，可以使患者在盡可能短的時間內恢復健康。為了給手外傷患者提供一個用于手功能康復治療的儀器設備，給手外科康復醫(yī)師提供一個臨床研究的平臺，提高手功能康復治療的自動化、智能化水平，本文結合省科技攻關計劃重點項目“創(chuàng)傷手指臨床康復CPM醫(yī)療機械手系統(tǒng)開發(fā)”研制了手指創(chuàng)傷功能康復機械手系統(tǒng)，并重點圍繞機械手的康復原理、機械結構和電氣系統(tǒng)設計、測量系統(tǒng)設計、運動學和動力學分析、位置控制算法、康復模式和系統(tǒng)實踐等關鍵技術問題進行了深入的研究。根據臨床康復的需要，設計了康復機械手康復治療方案，在分析了人手生物學特性的基礎上，研制了手指創(chuàng)傷功能康復機械手系統(tǒng)?？祻蜋C械手系統(tǒng)的機械本體包括測量機構和驅動機構兩部分，其中驅動機構部分放置于人手的外側，通過連桿耦合傳動機構模擬手指的自然運動來帶動單手指或多手指完成彎曲伸展康復治療。康復過程中能夠保證康復力始終垂直作用于手指骨，從而避免了對手指創(chuàng)傷關節(jié)周圍軟組織的進一步破壞?？祻蜋C械手驅動機構耦合連桿之間利用齒輪機構實現運動的傳遞，減少了系統(tǒng)自由度，降低了設計的復雜性和成本，減輕了系統(tǒng)的重量。采用機電一體化的設計思想，將康復機械手機構本體與驅動、傳感、電氣和控制系統(tǒng)等統(tǒng)一進行考慮。基于FPGA的電機驅動系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)負責電機驅動，同時完成傳感器和編碼器數據的采集和傳輸；基于DSP的實時任務處理系統(tǒng)負責高密集度的計算任務；基于ARM的人機交互系統(tǒng)運行LINUX操作系統(tǒng)，負責多任務處理和人機交互功能。通過采用這種分層的控制策略滿足了康復機械手實時控制和康復應用的要求。基于外骨骼式滑動導桿結構設計了康復機械手測量系統(tǒng)機構本體，機構集成了關節(jié)位置傳感器和指尖力傳感器，能夠實時反饋手指的關節(jié)角度、力信息。采用改進粒子群優(yōu)化方法對擴張狀態(tài)觀測器的可調參數進行了優(yōu)化，并將其應用到基于位置傳感器信號的速度參數估計中，解決了用位置差分方法計算速度反饋信號噪聲大的問題。將提取出的速度信號作為控制系統(tǒng)的速度反饋，改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能。文中基于機器人學理論分別建立了人手和康復機械手的數學模型，并對人手單手指的運動學、靜力學和康復機械手的運動學、動力學進行了分析，為創(chuàng)傷手指關節(jié)力學特性測量和康復機械手的運動控制打下了基礎。為了克服外部干擾和參數變化對康復機械手的影響，使康復運動過程具有良好的穩(wěn)定性能，以擾動觀測器為內環(huán)，自適應滑模變結構控制器為外環(huán)設計了康復機械手魯棒雙環(huán)位置控制器。內環(huán)擾動觀測器通過產生一定的校正信號，抑制外部擾動；基于自適應控制律的外環(huán)滑模控制器使系統(tǒng)達到一定的性能要求。這種雙環(huán)控制策略在閉環(huán)調節(jié)的基礎上進一步減小了各種干擾和系統(tǒng)參數變化對系統(tǒng)的影響，提高了康復機械手位置控制的魯棒性。最后，對建立的康復機械手系統(tǒng)進行了實驗研究，包括人手適應性實驗、位置控制實驗、連續(xù)被動活動實驗和手指關節(jié)力學特性測量實驗。實驗結果表明，康復機械手系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，康復原理和方法正確可行，能夠滿足創(chuàng)傷手指的康復要求。

簡介：機器人是近年來迅速發(fā)展的一個重要的高技術領域，機器人的出現及發(fā)展，已使傳統(tǒng)工業(yè)生產的面貌發(fā)生了根本的變化。本文研究的主要內容是以機械手、數據手套和RS232串口線為基礎，利用串口通信技術和同步技術，操作者可以直接通過操縱數據手套來控制機械手。傳統(tǒng)的機械手控制軟件大多采用的是操作者通過向計算機發(fā)送命令來控制機器人的運動，這種控制操作復雜且很不直觀，操作者要事先進行培訓，對操作者要求較高；而在本課題中采用的形式是操作者戴上數據手套通過計算機，直接來控制機器人，并且在計算機上有生成的虛擬場景輔助操作，操作簡單、直觀，操作者事先不需要進行培訓，對操作者要求較低，操作者可以很容易的對機器人實時、準確的控制。首先，分析比較ACTIVEX控件和WINDOWSAPI通信函數的優(yōu)勢和劣勢，選取了ACTIVEX控件中的MSCOMM方法開發(fā)出了機械手串口通信程序，并通過大量試驗設計了基于MINISERVOEXPLER機械手通信協(xié)議。其次，把數據手套和機械手程序整合在一起，運用同步技術使數據手套能夠實時、準確的控制機械手。接著，把面向對象技術應用到本課題中來，增強了機器人控制軟件中的擴增能力。最后，根據上面的理論基礎開發(fā)出了原型系統(tǒng)，并對原型系統(tǒng)進行測試、分析、改進，達到了預期的目標。

簡介：近年來，不斷發(fā)展的機器視覺技術和機械手控制技術已在眾多領域為人們提供了快速又高效的服務。在某些條件惡劣的環(huán)境中，帶視覺功能的機械手代替人工發(fā)揮著重要作用。此外，ZIGBEE無線通信技術的日益成熟，也對現代工業(yè)控制行業(yè)產生著越來越重要的影響。本文基于對機器視覺技術、單片機控制技術、電機驅動技術和ZIGBEE無線通信技術的深入研究，完成一套集光、機、電于一體的機械手控制系統(tǒng)的設計、安裝和調試。本文研究的機械手控制系統(tǒng)可分為三層即決策層、處理層和執(zhí)行層。分別由上位工控機、三套運動控制卡和五臺電機與其對應。決策層用于人機界面的交互、圖像的采集與處理、通過ZIGBEE無線網絡發(fā)送指令控制下位機；處理層負責解析并執(zhí)行上位機的控制指令，或驅動電機，或向上位機反饋數據；執(zhí)行層則負責按處理層的要求控制機械手運動?；谙到y(tǒng)各層的功能需求，本文的主要工作包括控制系統(tǒng)的電氣設計，運動控制卡的硬件、軟件設計，機器視覺系統(tǒng)構建和圖像處理軟件設計，以及上位機軟件的安裝與操作情況介紹。論文首先對課題中的關鍵技術作了深入研究，包括機器視覺技術、電機驅動技術和ZIGBEE無線通信技術；其次，重點闡述了基于單片機的運動控制卡的軟硬件設計，包括控制系統(tǒng)中硬件元器件的選型、主要硬件接口的設計和運動控制算法的實現等；最后，論文對視覺系統(tǒng)的硬件構成和圖像處理軟件設計流程作了詳細介紹，并完成了軟件開發(fā)工作。本文所設計的控制系統(tǒng)實現了兩種控制模式手動模式和自動模式。手動模式下，操作人員通過人機界面可以完成對機械手各個方向的運動控制；而在自動模式下，機械手所需完成的動作完全由控制系統(tǒng)全自動完成。

簡介：壓力鑄造是近代金屬加工工藝中發(fā)展較快的一種無切削的特種鑄造方法。在汽車、儀表、航空、國防等工業(yè)部門廣泛用于非鐵金屬的薄壁、形狀復雜件的大批量生產。壓力鑄造一般由壓鑄機完成。根據課題的任務和要求為了使某實驗室180T臥式冷室壓鑄機實現壓鑄生產自動化根據壓鑄機的原始尺寸和工作要求本文為此壓鑄機設計配備了澆注給湯機械手和取件機械手等周邊設備。論文所做的主要工作如下首先以壓鑄機原始數據為出發(fā)點根據所得尺寸數據制作出系統(tǒng)的安裝布局圖。運用先進的機械設計理論與方法結合連桿機構的運動學原理分別設計出符合要求的給湯、取件設備的機械結構并進行初步仿真定出機構尺寸。在此基礎上設計出各個部件的尺寸并驗證其可行性以及對電機、氣缸等的選取。在SOLIDWKS軟件中分別建立給湯機械手、取件機械手的三維實體模型并繪制出工程圖并將模型導入到虛擬樣機軟件ADAMS中。對取件機械手進行工作空間、夾爪類直線長度以及夾爪工作穩(wěn)定性等方面的仿真分析驗證了設計的合理性為取件機械手的安裝提供了依據并得出在30S左右將出現夾爪穩(wěn)定工作的極限位置。對給湯機械手湯勺的運行軌跡、湯勺的抖動情況及主軸電機在不同工況下的狀態(tài)進行了仿真。得出在有重錘配重時電機消耗的功率將減少23％分析比較主軸電機啟動時間為04S和10S兩種啟動方案下湯勺工作的抖動情況得出啟動時間為10S時湯勺運行的穩(wěn)定性大大提高。以壓鑄機、給湯機械手、取件機械手等設備組成的壓鑄自動化系統(tǒng)采用三菱PLC進行控制選擇了PLC的型號分配了IO地址設計了PLC外部電路接線圖、程序梯形圖及整個系統(tǒng)的電路圖。

簡介：雙目立體視覺是機器人視覺技術的一個重要分支即不同位置的兩臺攝像機或一臺攝像機經過移動或旋轉拍攝同一場景通過計算空間點在兩幅圖像中的視差獲取該點的空間位置信息?；陔p目視覺平臺的研究主要包括攝像機的標定、圖像處理、立體匹配、三維重建以及運動分析等。通過對雙目立體視覺技術的進一步研究為解決機器人的視覺問題如智能機器人的導航問題、工業(yè)機器人的視覺檢測以及手臂抓取等問題奠定了技術基礎。攝像機標定與圖像采集。運用大恒公司的DHCG300圖像采集卡循環(huán)采集兩幀圖像到內存該部分內容涉及到圖像卡的初始化及如何打開圖像采集卡、開始采集、停止采集、結束采集、攝像機的標定幾部分內容。對于攝像機的標定課題中引入了一種攝像機模型該模型有11個參數。利用6個已知其空間坐標和圖像坐標的點將6個控制點代入到攝像機的成像模型中構成一個齊次方程組然后求解出各個參數。至此實現了攝像機的標定和圖像的采集。對采集到內存中的圖像進行處理。首先將機械手要抓取的目標物做成一個模板模板的制作要盡可能的小能夠包含目標物的主要特征即可。然后利用模板匹配的方法確定實時圖像當中目標物所在的位置并記下目標物中心點的圖像坐標圖像坐標系的原點設定為圖像的左下角。最后將匹配出的目標物所在的區(qū)域顯示到控制界面上。該部分內容實現了目標物中心點圖像坐標的確定。實現機械手的運動控制。目標物的空間坐標確定以后其相對于機械手當前的位置也就確定由此可以得到機械手運動到目標物所在位置所需的進給量?？刂茩C械手運動到目標物所在位置抓取目標物并放到指定的位置放置的位置可以由用戶自己設定。本設計實現了用圖像處理的方法來控制機械手抓取目標物控制精度較高適用性較廣。硬件實現簡單成本較低。

簡介：該文在探討弧面分度凸輪運動學幾個性能指標的基礎上對ATC換刀裝置進行了機構的整體優(yōu)化設計完成了ATC弧面分度凸輪和機構的可視化工作根據成熟的嚙合原理和微分幾何包絡理論主要推導了弧面分度凸輪壓力角和曲率的計算公式并以此進行了ATC弧面分度凸輪的壓力角分析和曲率分析在運用機械最優(yōu)化設計理論的基礎上分別從兩個方面設計完成了ATC換刀裝置的整體設計吸收和運用仿機械加工的思想方法建立了基于AUTOCAD的弧面凸輪三維造型工程為弧面凸輪設計缺陷的及早發(fā)現提供了非常方便的工具在二維工程圖的基礎上運用三維實體造型軟件PRO／ENGINCER對ATC弧面分度凸輪機構的各個零部件進行了三維特征造型方便了產品的制造與裝配

簡介：點擊查看更多基于動力學模型的真空機械手控制方法研究.pdf精彩內容。

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簡介：隨著鋰離子電池應用的迅猛發(fā)展，對其相應的生產設備的需求也日益擴大。本文中所研制的機械手是鋰離子動力電池疊片機的核心執(zhí)行部件，用于實現鋰電池的高速、高精度自動化疊片，以滿足實際應用的需求。本文在分析了具體工藝要求的基礎上，提出了一種新型的基于凸輪連桿機構的兩自由度機械手實現方案，該方案中，在兩個自由度方向上的運動是相互解耦的。在對平面凸輪設計過程與設計準則進行了充分研究后，分別設計完成了水平與豎直凸輪機構的基本運動尺寸，在此基礎上又充分利用了SOLIDWKS的輔助設計功能，將兩凸輪分機構合成起來，并解決了兩凸輪的相位問題。利用SOLIDWKS的強大的三維建模技術，建立了整個機構的實體模型，利用ADAMSAUTOMATICDYNAMICANALYSISOFMECHANICALSYSTEM軟件對所得機構進行了運動學仿真分析，驗證了所得機構可以實現預定的運動要求。通過ANSYS軟件對機構進行了整機模態(tài)分析，研究了整個機構的振動特性，并發(fā)現了影響機構整體剛度的關鍵構件，為結構改進提供了有價值的依據。經過上述的分析設計，獲得了滿足功能的兩自由度凸輪機械手，并已生產出樣機，為鋰電池疊片機的開發(fā)解決了關鍵技術問題。并且在本文的研究中，充分利用了各種計算機輔助設計軟件進行設計與分析，為工程應用中各類機構的設計提供了范例。

簡介：本文針對核電設施中因管道插接焊縫存在缺陷而導致的核泄漏隱患，提出由夾持在管道上且可方便拆卸的機械手來完成原來需要現場人工才能實現的變直徑插接管道焊縫探測任務，同時將采集到探測信號實時回饋和處理的方案。為此研制出基于7DOF（DEGREEOFFREEDOM）機械手的焊縫檢測系統(tǒng)，通過驅動各關節(jié)處的步進電機，實現了機械手末端探頭沿空間連續(xù)軌跡探測。針對采用DH法求解機械手臂逆運動學存在的不足，本文提出幾何法解決7DOFDEGREEOFFREEDOM核動力裝置插接管焊縫檢測機器人關節(jié)變量的逆解問題。該方法與矩陣變換法相比能很大程度上減少運動方程逆解的計算量，對于提高關節(jié)的控制速度極為有利。結合實際掃查的空間相貫曲線，對各關節(jié)的運動位移進行了計算仿真，結果表明各關節(jié)的運動學逆解唯一，計算簡單，運算量小，特別是對于具有多冗余度的機器人，此法能夠避免奇異解的討論，提高計算效率。項目的另外一個工作重點是機械手的遠程控制硬件和軟件模塊的實現其中硬件采用了基于MCU的通訊方式，軟件是串行通訊RS485協(xié)議規(guī)范。實踐證明這樣在實現算法的同時，滿足了實時控制的需要。