一种多用途8自由度机械手的运动学分析

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毕业设计(论文)-果实采摘机械手的设计与仿真

毕业设计(论文)-果实采摘机械手的设计与仿真
This paper is based on SolidWorks, which establishes the model of three-dimensional
and simulation analysis of the mechanism. According to the results of simulation and
1.3 国内研究成果及现状 .......................................................................................... 65
1.4 主要研究的内容 .................................................................................................. 65
果实采摘机械手的设计与仿真
摘要:果实采摘工作具有较强的复杂性和较低的自动化程度,目前国内水果的采
摘工作主要靠手工完成。21 世纪是农用机械化向智能自动化机械过渡的关键时期,
工业智能自动化对现代农业发展规模化、多样化和精确化十分重要。本文针对小
型柑橘进行采摘机械手的设计,实现果实的全程自动化采摘。
本文通过对果实采摘机械手的采摘环境和采摘特点进行分析,提出一种六自由
manipulator, and puts forwards to a six-degree-of- freedom small citrus picking series
manipulator. Through the design of three kinds of end executor mechanical structure,

机械手的运动学参数辨识与分析

机械手的运动学参数辨识与分析

机械手的运动学参数辨识与分析机械手是一种能够模拟人类手臂动作的装置,广泛应用于工业、医疗和军事等领域。

在机械手设计和控制中,运动学参数是非常重要的。

正确辨识和分析机械手的运动学参数可以帮助我们更好地理解和控制机械手的运动特性。

运动学参数是机械手描述其位置和姿态的重要指标。

通过准确测量和定量分析机械手的运动学参数,可以了解机械手在空间中的位置和旋转状态,从而更好地进行运动规划和动作控制。

运动学参数包括关节角度、关节长度、关节速度和关节加速度等信息。

首先,我们需要了解机械手系统的结构和组成。

机械手通常由若干个关节组成,每个关节都可以在特定范围内进行旋转或伸缩。

每个关节的旋转或伸缩运动都有自己的角度范围和速度限制。

了解机械手系统的结构和关节限制是准确辨识运动学参数的基础。

运动学参数辨识是指通过实际观测和测试数据,利用数学模型和算法,计算出机械手的运动学参数。

具体来说,可以通过以下几种方法进行运动学参数辨识。

第一种方法是基于传感器数据的辨识。

在机械手上安装合适的传感器,例如编码器、惯性测量单元等,可以实时获取机械手的运动数据。

通过分析传感器数据,可以计算出机械手的关节角度、速度和加速度等运动学参数。

第二种方法是基于运动规划的辨识。

通过事先规划一系列已知轨迹和动作,然后观察机械手在执行这些动作时的运动行为,可以得到机械手的关节角度和位置信息。

通过对比已知规划与实际运动的差异,可以对机械手的运动学参数进行辨识。

第三种方法是基于动力学模型的辨识。

机械手的运动学参数与其动力学特性有密切关系。

通过建立机械手的动力学模型,并利用系统辨识的方法,可以从实际运动数据中反推出机械手的运动学参数。

无论采用哪种方法进行运动学参数辨识,都需要进行精确的数据处理和算法分析。

在实际应用中,常常需要根据实际情况对辨识结果进行优化和修正,以提高运动学参数的准确性和可靠性。

在完成运动学参数辨识之后,我们可以进行进一步的参数分析。

通过对运动学参数的分析,可以评估机械手的运动特性和性能,发现潜在问题并进行改进。

八自由度机械臂位置运动学模型解析解

八自由度机械臂位置运动学模型解析解
2019 年1 月
农业机械学报
doi:10. 6041 / j. issn. 1000鄄1298. 2019. 01. 046
பைடு நூலகம்
第 50 卷 第 1 期
八自由度机械臂位置运动学模型解析解
覃艳明摇 赵静一摇 仝少帅摇 王建军
( 燕山大学机械工程学院, 秦皇岛 066004)
摘要: 采用 D H 法建立了八自由度农业机器人机械臂连杆坐标系,得到以关节变量为输入的正运动学方程。 在 正运动学方程的基础上,根据农业机器人实际工况以及机械臂自身的结构特点,设定了约束条件,进行了逆运动学 分析,得到了各关节变量的解析表达式,并对正运动学与逆运动学计算结果进行了相互验证。 采用 ADAMS 仿真软 件建立了机械臂的仿真模型,进行了运动学仿真,仿真结果与理论计算相符。 搭建实验平台,实验验证了正运动学 与逆运动学求解结果的正确性。 关键词: 串联机器人; 八自由度; 机械臂; 运动学; 仿真 中图分类号: TP242 文献标识码: A 文章编号: 1000鄄1298(2019)01鄄0400鄄06
Abstract: Agricultural robot technology can reflect the level of a country爷 s agricultural mechanization, and the level of agricultural mechanization is an important indicator of a country爷 s level of agricultural modernization. At present, the agricultural robots in China have made great progress. Taking an agricultural robot as the research object, and the robot kinematics method was used to analyze the relationship between various joints, including the analysis of positive kinematics and inverse kinematics. Firstly, three鄄dimensional software was used to design the structure. According to the structural characteristics of the robotic arm, the D H method was used to establish the link coordinate system. The relationship between two adjacent links was represented by a homogeneous transformation matrix, and the positive kinematics equations with joint variables as input were obtained. Based on the positive equation of motion, according to the structural characteristics of the robot arm itself and the actual working conditions, the constraints were set, and inverse kinematics analysis was performed by using the inverse transformation method. The analytical expressions of the joint variables were obtained. The results of the calculations of positive kinematics and inverse kinematics were mutually verified. The simulation model of the robotic arm was established by using Adams simulation software. The kinematics simulation was performed. The simulation results were in accordance with the theoretical calculations, and the correctness of the solution results of positive kinematics and inverse kinematics was verified. The research results provided a theoretical basis for follow鄄up trajectory planning of agricultural robot control, which laid a foundation for the intelligent operation of agricultural robots. Key words: tandem robot; eight鄄degree鄄of鄄freedom; robotic arm; kinematics; simulation

机械手臂运动学分析与控制

机械手臂运动学分析与控制

机械手臂运动学分析与控制机械手臂从上个世纪50年代开始出现,经过多年的发展,已经成为自动化行业中必不可少的一项技术。

机械手臂是由众多执行器和传感器组成的复杂系统,其实现的主要功能是将任务空间中指令位置的物体移动到所需位置。

然而,在实际应用中,由于环境和物体的不同,机械手臂的运动必须按一定的方式控制,因此机械手臂的运动学分析和控制显得非常重要。

一、机械手臂的运动学分析机械手臂的运动学分析主要研究机械手臂在工作空间中的运动方式及其各个关节的旋转角度、速度和加速度等因素。

机械手臂的运动学分析涉及到多学科的知识,主要包括几何学、向量分析和矩阵代数等。

几何学方面,机械手臂可以看作是由多个链接和关节组成的一系列构型,每个构型的重要特征是长度和联接方式。

根据机械手臂的构型及其几何形状,可以推导出机械手臂运动的解析式,从而得到机械手臂的运动学模型。

向量分析方面,机械手臂的运动可用向量描述。

通常机械手臂的位置和运动可用三维向量表示。

对于链式机械臂,可以构成向量链模型。

采用向量链模型,可通过向量之间的线性组合表达机械手臂的运动学模型,并和座标变换相结合,得到机械手臂的位置解析式。

矩阵代数方面,机械手臂运动学的矩阵描述主要是为了便于计算和控制。

通过将构造模型中各个链接和关节的位移、旋转关系表达为矩阵形式,结合每个关节的角位移,可以计算出机械手臂的位置以及各个关节的坐标值,并用于机械手臂控制。

二、机械手臂的运动控制机械手臂的运动控制是指通过控制各个关节的运动状态,实现机械手臂在不同载体上的任务操作。

机械手臂控制包括开环控制和闭环控制两种。

开环控制即使在不考虑反馈信息的情况下,通过输入某个指令,控制机械臂达到预定位置。

开环控制的优点是简单易行,应用广泛,而且在一些不精确的应用中已经得到充分的证明。

但是缺点也显而易见,由于不考虑环境和物体的不同,造成了控制误差,机械手臂无法达到精确的移动,并且当机械手臂受到外力干扰时,控制误差将会更加显著。

八自由度机械臂运动规划

八自由度机械臂运动规划

八自由度机械臂运动规划八自由度机械臂运动规划八自由度机械臂是一种具有多个关节的机械臂,可以在三维空间内进行精确的运动规划和执行任务。

在进行八自由度机械臂的运动规划时,可以按照以下步骤进行思考和实施。

第一步:确定任务需求首先,需要明确机械臂的具体任务需求。

这可能包括抓取、搬运、装配等各种任务。

了解任务需求将有助于确定机械臂需要达到的目标位置、姿态以及其它相关参数。

第二步:建立运动规划模型在确定任务需求之后,需要建立一个运动规划模型。

该模型应该包括机械臂的运动学和动力学方程,以及约束条件等。

这些方程和条件将被用于计算机械臂的关节位置和速度。

第三步:确定关节轨迹一旦建立了运动规划模型,就可以开始确定机械臂的关节轨迹。

这可以通过在规划空间中定义一个目标路径来实现。

关节轨迹可以是直线、曲线或者其它复杂的形状,具体取决于任务需求和机械臂的结构。

第四步:进行逆运动学求解在确定关节轨迹之后,需要进行逆运动学求解,以得到机械臂各个关节的位置和姿态。

逆运动学求解是一个复杂的问题,因为它需要解决非线性方程组。

可以使用数值方法或者优化算法来求解逆运动学问题。

第五步:生成关节速度一旦得到了关节位置和姿态,就可以计算机械臂的关节速度。

这可以通过将关节轨迹进行时间离散化,并计算每个时间步长上的关节位置差异来实现。

关节速度可以用于控制机械臂的运动。

第六步:进行动力学分析在确定关节速度之后,需要进行动力学分析,以确保机械臂的运动是稳定和可控的。

动力学分析将考虑机械臂的惯性、摩擦、重力和其他外部力等因素,并根据这些因素计算机械臂的关节加速度。

第七步:进行运动规划验证完成运动规划后,需要对其进行验证。

这可以通过在仿真环境中进行运动规划的实际执行来实现。

验证过程中可以检查机械臂的位置、姿态和速度是否与预期一致,并进行必要的调整和优化。

第八步:实施运动规划最后,根据验证结果,可以将运动规划应用于实际的机械臂控制中。

这可能涉及到将运动规划算法嵌入到机械臂的控制系统中,并与传感器和执行器进行集成。

多自由度机械臂的设计以及运动仿真

多自由度机械臂的设计以及运动仿真

技术创新 29◊杭州师范大学钱江学院施嘉濠竺佳杰 孙滨鑫罗汉杰多自由度机械臂的设计以及运动仿真机器人具有高效率性以及高精准性, 物流搬运机器人成为近来的研究热点,机械臂作为搬运动作的直接执行机构是研究 的重点。

本文设计搭建了一款多关节型机械臂,使用舵机进行驱动,通过Arduino进行舵机控制。

通过D-H 法建立运动学方 程后运用MATLAB 的robotics Toolbox 工具包对机械臂进行运动学仿真,并后续研究 打下基础。

人类向智能现代化社会的飞跃式发展 得益于机器人技术的出现与成熟,机器人 技术的发展与成熟不断影响着我们的生产生活方式。

作为工业机器人的一个重要分 支,搬运机器人的发展研究对社会发展具有很大的积极意义。

国际机器人联合会 (International Federation of Robotics , IFR )根据不同的应用场合,将机器人分为三大 类叫工业机器人,主要应用于工业生产之 中;特种机器人,只在及其特殊的环境中 有所发挥;在家庭生活中为人类服务的家庭服务型机器人。

搬运机器人作为工业机器人这一大类中的一个重要分支,具有十 分宽广的研究前景。

既然是工业机器人的分支,那么机械臂的研究则成为了整个工业机器人研究的 重点。

机器人运动学分析是实现机器人运 动控制与轨迹规划的基础,其中正逆运动学分析是最基本的问题鷺而D-H 参数法X是常用的分析方法,运用MATLAB 软件仿 真可以模拟机器人的运动情况和动态特 性,验证建立的运动学模型,帮助研究人员了解机器人的工作空间的形态和极限,更加直观地显式机器人的运动情况,得到 从数据曲线和数据本身难以分析的很多重 要信息曲□1机械臂的搭建图1物流码垛机器人实物图用于搬运物体的机械臂种类繁多,不 同的结构应用与相适应的工作环境可以降低调式成本,缩点研究周期。

其中,多关节型是目前应用最为广泛的机械臂,所有关节都能进行转动,这种结构设计使得多关节型机械臂拥有其它类型机械臂无法比 拟的灵活度优势。

八自由度机械臂的轨迹跟踪控制

八自由度机械臂的轨迹跟踪控制

的 三 维 几 何 关 系 进 行 建 模 ,按 顺 序 对 三 维 模 型
进行 装 配 ,可 得 到 机 械 臂 的 装 配 体 [13],如 图 1 所
示 . 大 臂 俯 仰 转 动 和 左 右 回 转 为 复 合 动 作 ,其
他 关 节 驱 动 是 单 独 动 作 ,液 压 系 统 为 机 械 臂 提
对系统产生影响.学者们对轨迹跟踪做了大量的
差和外界干扰的 影 响,从 而 保 证 闭 环 系 统 的 稳 定
当机械臂执行目标任务时,由轨迹跟踪控制完成,
研究.HEREDIA 等
[
8]
提出了一种基于高增益非
线性 奇 异 摄 动 方 法 (
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收稿日期:
2018 09 26
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《机械原理课程设计》自动搬运机械手

《机械原理课程设计》自动搬运机械手

自动搬运机械手摘要:本文研究的工业机器人是一种机体独立,动作自由度较多,程序可灵活变更,能任意定位,自动化程度高的自动操作机械。

工业机器人是相对较新的电子设备,它正开始改变现代化工业面貌。

工业机器人以刚性高的手臂为主体,与人相比,可以有更快的运动速度,可以搬运更重的东西,而且定位精度相当高,它可以根据外部来的信号,自动进行各种操作。

本设计为工业机器人,其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。

在控制器的作用下,它执行将工件从一在工业上,自动控制系统有着广泛的应用,如工业自动化机床控制,计算机系统,机器条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。

关键词:机械手;自动;三自由度;圆柱坐标0引言机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。

它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果,是当代科学技术发展最活跃的领域之一,也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。

工业机器人的研究、制造和应用水平,是一个国家科技水平和经济实力的象征,正受到许多国家的广泛重视。

最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义:工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置,可以通过改变动作程序,来完成各种工作,主要用于搬运材料,传递工件。

工业机器人的发展,由简单到复杂,由初级到高级逐步完善。

机械手是一种人工智能设备,广泛应用于工业生产领域,提高了生产效率和质量。

目前,机械手的研究发展正面临着越来越大的挑战。

未来机械手将更加智能化、精准化和人性化,成为工业生产的重要工具。

1自动搬运机械手结构设计(1)手部:又称手爪或抓取机构,它直接抓取工件或夹具。

(2)腕部:又称手腕,是连接手部和臂部的部件,其作用是调整或改变手部的工作方位。

(3)臂部:是支承腕部的部件,作用是承受工件的负荷,并把它传递到预定的位置。

(4)机身:是支承手臂的部件,其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。

八索并联机器人空间自由位移精准控制研究

八索并联机器人空间自由位移精准控制研究

八索并联机器人空间自由位移精准控制研究李瑞东张云李克强朱朝晖刘卫翟永明摘要:为了使八揉索牵引式并联机器人在空间内实现自由位移,达到其从起始位置运动至终止位置过程中的精准控制目的,建立了八索机器人空间运动模型,选取该机器人模型中八揉索伸缩量为研究对象,分别计算其经一段时间由一个坐标发生空间位移后到达另一个坐标过程中八揉索的伸缩速度,通过该伸缩速度控制八个电机转轮的正反转转速,得到了八索机器人在空间内直线位移的精准控制数学模型,达到了利用变换坐标进行路径规划的方式控制机器人实现点到点的空间运动的目的。

采用迭代拟合的计算方法得到了该机器人按给定曲线轨迹运动时各揉索驱动电机的转速与时间的关系,通过反馈控制,实现八索机器人在空间内沿直线、曲线运动的精准控制,达到了空间自由位移的目的。

關键词:八索机器人;并联;迭代拟合;自由位移Keywords:eightcablerobot;parallel;iterativefitting;freedi splacement0 引言随着现代高新科技的不断革新和发展,机械装备智能化、高效化、人性化逐渐成为高新技术产业的追求目标,为了提高工业生产效率、减少工人劳动强度、降低工业作业的危险性,机器人技术已逐渐被广泛应用于工业、化工、烟草、物流、医疗等领域,极大的加速了各行业的发展[1-2]。

当前,并联机器人因其承载能力大、质量轻、动态响应速度快等特点而被广泛应用[3]。

揉索牵引式机器人[4]为并联机器人的一种形式,其通过改变各揉索的伸缩量可实现机器人在空间内点对点的位移,由于各揉索间会相互影响,对揉索伸缩量的精确控制较为困难,因此研究能对揉索机器人的空间位移进行精准控制的理论模型具有十分重要的现实意义和较高的科学价值。

针对揉索机器人在空间上自由位移的精准控制,相关学者进行了大量的研究并取得了优异的成果[5-7]。

ShaoXG[8]等提出了一种遍历算法结合缆绳的张紧研究了四缆驱动并联机器人的正向运动学,得到了可根据四缆长度计算出平台的位姿和缆绳张力模型。

基于绳索驱动的机械手腕结构设计与运动分析

基于绳索驱动的机械手腕结构设计与运动分析

机械手腕是连接机械上臂和末端执行器的关键部件,可通过手部夹持器姿态和空间位置的变化实现机械手腕的运动。

机械臂广泛应用于工业、农业、服务业、航空航天等领域[1-4]。

为满足复杂工况下机械臂运动灵活性和轻量化的要求,需要手腕机构具有多个自由度和较小的质量[5-7]。

然而,在设计中机械手腕的自由度越多,其机械结构与控制系统也会越复杂。

在机械手腕结构设计方面,并联机构具有刚度高、精度高、承载能力大等优点,在机械手腕结构设计中得到了广泛应用[8],如孙鹏[9]运用并联机构的构型特点提出了一种三自由度球面3-R R P并联机构的机械手腕;张续冲等[10]对R eachy机械手腕进行改进,保证了腕关节3个电机旋转轴线都正交,并以手腕舒适度和势能最小为目标进行了优化。

为保证腕关节的轻量化设计,驱动装置一般固定在远离腕关节的部位,如魏英伟[11]在i W A r m五自由度可穿戴机械臂的机构设计中,采用线驱动方案完成腕关节结构设计;王腾[12]进一步设计了一款新型的线驱动柔性微创手术机器人,腕关节采用了连续体的结构,具有超冗余机械臂的特性。

为了保证机械手腕的灵活性,王泽胜等[13]提出一种由3U PS/S三自由度并联机构组成的腕关节,可以实现如人体腕关节般的桡屈和尺屈、背伸和屈曲、外旋和内旋运动。

此外,针对绳驱动腕关节这一设计难点,陈建国[14]设计了一种紧凑轻巧、结构简单的三自由度并联腕关节,使腕关节具有较大的柔顺性。

Sheng[15]设计了一种基于柔性曲线梁关节的线驱动柔性机械手,并对其进行了静态仿真,结果符合设计要求。

目前具有多自由度、高柔顺性、重量轻、结构紧凑的腕关节是设计时要考虑的关键问题,而广义通用的柔性机器人手腕还需进一步探索。

综上所述,本文基于人体手腕的结构特点设计一种多自由度和较高柔性的仿人机械手腕,完成腕关节模块的结构设计,利用Sol i dW or ks软件建立三维模型,结合M A TLA B仿真计算和Sol i dW or ks模型对其进行运动学分析和仿真。

假肢用机械手的机构设计与运动学分析

假肢用机械手的机构设计与运动学分析

假肢用机械手的机构设计与运动学分析*姬彦巧1,王宏1,赵长宽2,李封1(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳110004;2.东北大学计算中心,辽宁沈阳110004)摘要:介绍了一种灵巧机械手的设计和控制,这种机械手可以作为多功能的上肢假肢。

此机械手包含了/手0和腕的设计。

它的手部可以完成4种抓取模式(握、捏、侧握、侧捏),腕部可以屈曲和旋转。

在动作上可以实现腕屈、腕伸、旋前、旋后、握持、张开,以及拇指从一侧开始的侧握和侧张开等8种动作。

所有的这些动作仅由4个电机来控制。

在尺寸优化的基础上,建立了基于前臂基座食指的运动学模型,并求出了食指运动学的正解逆解。

从而为进一步研究机械手的轨迹规划和控制问题,提供了理论依据。

关键词:仿生机械手;假手;运动学;正解;逆解中图分类号:T P24文献标识码:A文章编号:1001-2354(2006)06-0032-03机械手的设计和控制,是近30年来国内外非常活跃的研究课题。

它的设计大致可以划分为工业机器人用机械手的设计和假肢用机械手的设计。

前者的作用在于代替工业生产中作业人员,着重于机能的设计。

而后者的作用在于替代上肢肢残者的缺损部分,除了要考虑机能问题外,还要考虑其仿生性,即其形状和人类的肢体形状的相似性。

一般而言,人们所称的/手0有两种意义,一是指整个的上肢,二是腕部到指尖的部分,也就是所谓的手部。

人类的单只手臂以机械学的形式分析,可以用大约27个自由度的连杆机构来表示。

但其中大约20个自由度集中在手部[1]。

文中着重于假肢的手部设计。

在假肢的手部应用方面,目前主流的应用是一种具有手形状的假手,市场上销售的假手大都已经具有一个自由度,可以利用拇指、食指、中指进行三指的抓取动作,自由度位于手指的根部,手指本身并没有关节。

文中所设计的假手也有三个手指,除指根部的关节外,拇指另有一个关节,其余二指有两个关节,而且假手的腕部有2个自由度,可以完成腕部的屈伸和回转。

机械手运动分析介绍课件

机械手运动分析介绍课件
集成化:机械手将与其他设备集成,实现自 动化生产线
柔性化:机械手将具备更高的灵活性和适应 性,满足不同场景的需求
发展趋势分析
智能化:机械手将具备自主学习和 决策能力,提高工作效率
集成化:机械手将与其他设备集成, 实现自动化生产线
轻量化:机械手将采用更轻便的材 料和结构,提高运动速度和灵活性
环保化:机械手将采用环保材料和 节能技术,降低能耗和污染
传感器与反馈:设计合适的传感器,如位置传感器、力传 感器等,实现对机械手运动状态的实时监测与反馈
控制参数优化:通过实验和仿真,优化控制参数,提高 机械手的运动精度和稳定性
控制策略实现
01
控制算法:PID控制、模糊控制、 神经网络控制等
02
传感器:位置、速度、加速度等 传感器
03
驱动系统:电机、液压、气动等 驱动系统
并联型机械手:基于并联机构,适用 0 5 于高速、高精度的运动和操作任务
复合型机械手:结合多种机械手的 0 6的应用领域
01
工业自动化:用于生产 线上的物料搬运、装配、 焊接等操作
02
医疗领域:用于手术、 康复治疗、辅助诊断等
03
服务行业:用于餐厅、 酒店、商场等场所的服 务机器人
机械手可以提高生产效率,降低 人工成本,提高产品质量
机械手的分类
直角坐标机械手:基于直角坐标系, 0 1 适用于简单的搬运和装配任务
圆柱坐标机械手:基于圆柱坐标系, 0 2 适用于旋转和摆动任务
球坐标机械手:基于球坐标系,适 0 3 用于空间内的任意方向运动
关节型机械手:基于关节结构,适 0 4 用于复杂的运动和操作任务
发展趋势展望
智能化:机械手将具备 自主学习和决策能力, 提高工作效率

八自由度搬运机械手的设计

八自由度搬运机械手的设计

八自由度搬运机械手的设计
简介
本文档旨在设计一种具有八自由度的搬运机械手,用于实现多种搬运任务的自动化操作。

设计要求
1. 具有八自由度的机械结构,可以实现多方向运动。

2. 轻量化设计,以实现高效能和灵活操作。

3. 具备足够的承载能力,能够搬运各种大小物体。

4. 采用先进的感知和控制技术,以实现精准的搬运操作。

5. 系统稳定可靠,能够长时间连续工作。

设计方案
1. 结构设计:
- 使用铝合金等轻质材料制作机械结构,以减少重量。

- 采用八自由度的机械臂设计,配置合理的关节和连杆。

- 设计可折叠式机械臂,以便于储存和运输。

2. 承载能力设计:
- 根据搬运任务的需求确定机械手的承载能力。

- 使用高强度材料制作机械手,以确保足够的承载能力。

3. 感知与控制技术:
- 配备传感器,如摄像头和力传感器,以获取物体位置和力信息。

- 使用先进的图像处理算法,对搬运物体进行识别和跟踪。

- 采用PID控制算法,实现机械手的精准运动控制。

4. 系统稳定性设计:
- 设计机械手的结构稳定性分析,确保在运动过程中不会出现
异常震动。

- 使用优质的电机和减速器,以提高系统稳定性和工作寿命。

结论
通过上述设计方案,可以实现一个具有八自由度的搬运机械手,满足多种搬运任务的要求。

该机械手具备轻量化设计、足够的承载
能力、先进的感知和控制技术以及系统稳定可靠的特点,可以提高
搬运任务的自动化程度和效率。

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中图分类 号 : 2 TP 4 文献标识 码 : A
该机 器人 完成 特种 作 业 的需 要 , 须 使 其 装 备 的 机 必
械手 能够 完 成挖 、 、 、 、 和拧 等一 系列 特殊 动 刨 铲 拉 抓
作, 经功 能分 析和 动作仿 真 , 用 了 8自由度 多功 能 采
机 械手 的系 统设计 方案 。
Ki ma is An l ss f r a ne tc a y i o n 8 DOF A l — pu p s a i l t r l — r o e M n pu a o
HU n Yo g—h a L u . UO n Qig—s e g . ANG u n . U i PA De g h n W J a X Ja . N n 2
s a c fmu t —p r o e m a i u a o ’ i e a i s e rh o l i u p s n p lt r Skn m t c a a y i ,a d lo o l p o i e h t c n l g n l ss n a s c u d r v d t e e h o o y
1 空 间 变换 坐标 系建 立
根据 未爆 弹药与 地雷 收集及 处 置机 器人 的总体 要求 , 其机 械 手的 8个 自由度分 别 由 回转 平 台绕 基 座 的转动 、 动臂 和回转 平 台间 的回转 、 大 小动 臂与 大
8 DOF d sg e o ip s n x lr d o jc ,hs e in d f rds o eu e p o e be t t i
动臂 间 的 回转 、 动臂 伸 缩 ( , 小 为消 除移 动 奇异 点
而设 计 ) 手爪 腕部 绕 小 动 臂 间 的 回转 、 、 手爪 腕 部 绕 自身 的旋 转 以及 抓 斗 上 下 2部 分 绕 手 腕 的旋 转 组 成 。设 相 应 的关 节 变 量 分 别 为 0 , 0 , ,6 0 , z, 0 , 0, 并设 定 连杆坐标 系如 图 1所示 , D—H 参数 如 其
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种多用途 8自由度机械手 的运动学分析
胡 勇华 罗庆 生 王 娟 徐 嘉 潘 登 , , , , (. 1 北京理 工 大学 , 北京 10 8 ;. 0 0 1 2 湖北 汉丹机 电有限 公 司, 北 襄 樊 4 1 2 ) 湖 4 0 1
p pe s a ls e t k ne a i s l o ih a r e t b i h d he i m tc a g rt m mod l e by c o di a e e c n o r n t x ha ge, o i t e h s or pr v de wo m t od f
( . ejn n ttt fTe h oo y, ej g 1 0 8 。 ia 2 H u e n a c a ia e to i ..d. 1 B i g I si eo c n lg B in 0 0 1 Ch n ; . b iHa d n Me h nc l cr ncCo It i u i El
文章编 号 :0 1— 2 7 2 0 ) 7 0 8 3 1 0 2 5 ( 0 6 0 —0 5 一O
Absr c : s d on a a yss t i ma i sa ta t Ba e n l i he k ne tc nd wor ha a t rs i sd t i f e o her otwih k c r c e i tc e a l oron ft ob t
Xin f n 4 1 2 . ia a g a 4 0 1 Ch n )
摘要 : 详 细分 析 一 种 适 用 于排爆 机 器人 的 8 在 自由度 多功 能机械 手 的运动 特性 和 工作 特 点的基 础
应具 备 的最 小 自由度数 。机 械手若 具 有更 多的 自由 度则 可显 著 改善其 运 动 特 性 , 增 加 机体 灵 活 性 和 如 提 高避 障 的能力[ 。然 而 自由度数 的 增多将 会使 机 1 ] 械 手 的运动 学分 析 变得 更 为 复 杂 , 其 是 机 械手 的 尤
运 动学 逆解 问题 , 当机 械手 自由度数 过 多时 , 难用 很 解 析 的方 法求得 确切 的结 果 。但 在 开发 一种新 型未 爆 弹药 与地雷 收集 及 处 置机 器方 法 建 立 了机 械 手 运动 学数 学 运
模 型 , 出了解 决有 关逆 运动 学 问题 的 2种方 法 , 提 并
表 1所 示 一 2引、
i v r ek n ma is p o lm. e ac lt h a n e s ie tc r be Th n c lu ae t eJ —
c i n f r u a by dif r nta o fiinte c a ge ob a o m l fe e ilc e fce x h n . The a c a i n c lul to bu l t f nd to f t e e it he ou a i n or h r —
通 过 微 分 变换 求 出 相 应 的 J c ba ao in公 式 , 结 论 可 其
为 8自由度 多功能机 械 手的运 动 学研 究奠定理 论基
础 , 可为机械 手 的成 功研制提 供技 术 支持 。 也
关键 词 : 8自由 度 机 械 手 ; 逆 运 动 学 求 解 ; 正 坐 标 变换 ; 分变 换 ; 微 雅可 比矩 阵
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