局部闭链手控器的强度和刚度分析

用瞬时结构假定方法对带有局部闭链机器人手控器进行了准静态强度和刚度分析 ,为高精度的手控器设计提供了理论依据。     

TMP手控器的频率特性分析

TPM手控器属于杆系结构 ,设计原则为重量轻、强度精度高。机构的固有频率对操作性能的影响较大 ,用有限单元法建立机构的模型 ,分析了不同截面形状对机构固有频率的影响 ,为高精度手器设计提供了理论依据。     

液压式固有频率可控动力消振器的研究

文中提出了一种新型消振元件──可用于消除变频振动的液压式固有频率可控动力消振器。介绍了该消振器的原理、动态特性、动刚度的计算和实验曲线以及固有频率和油区的关系曲线。进行了手控变频消振实验。结果表明，该消振器对于变频振动具有令人满意的消振效果。     

基于HOLTEK单片机的多功能按摩床设计

按摩推拿疗法是中华医学的传统保健项目,也是中医外治法的重要组成部分,持之以恒的按摩保健裨益身心和体魄本设计采用高性能HOLTEK单片机为控制核心．根据中医理论和中国推拿技法编写多种模拟人工按摩程序,以集成数码管和按键的手控器作为人机信息交换模块发出执行指令．20路开关电路为主要执行电路．配合气泵模块、排气阀模块、加热和振动模块实现按摩推拿功能,经过实际测试使用,各功能均达到设计要求,人机体验良好。     

瞬时速度法测定液体的粘滞系数

采用微机辅助测定瞬时速度，进而计算出待测液体的粘滞系数，测量方法更科学，减小了目测和手控的误差，符合实验中引进微机辅助的趋势。     

交互式遥操作机器人实验平台设计及其应用

实验平台由主机械手、从机器人、远程视频监控和虚拟从手4个子系统组成,其中主手为自行研制的HC01异构式力反馈手控器,从手为日本安川公司的MOTOMANSV3X型6自由度工业机器人.在此平台上可以进行通信时延、遥操作工作模式、临场感技术、虚拟现实技术和交互技术等方面的研究.最后,以预见显示模式为例,进一步说明了实验平台的用途和用法.实验表明,在30 s大时延情况下,预见显示模式时主手可以成功控制从手完成物体的抓取、移动和放置等操作.     

人机界面中刺激-反应空间相合性研究综述

人机界面设计中显示器与控制器的刺激反应空间相合性对于提高系统整体性能具有非常重要的意义.描述了刺激-反应空间相合性的概念;综述了其研究现状,主要体现在3个方面:视觉显示-手控操作的空间相合性,视听显示-手控操作的空间相合性,视觉显示-手脚控制操作的空间相合性.研究表明,如果人机界面中显示和控制元件之间建立了合适的空间相合关系,那么将获得更快的学习速度、更短的反应时间、更少的错误和更高的用户满意度.最后,展望了刺激-反应空间相合性研究的发展方向.     

利用随机共振提高纹理触觉真实感的实验研究

根据人的触觉感知通道中的随机共振特性,提出了一种改进的增强纹理力触觉表达建模方法.该方法是在原有的基于图像特征提取的纹理接触力模型基础上,加入适量的白噪声信号,以提高虚拟纹理力触觉表达时的真实感.基于6自由度的DELTA手控器,建立了白噪声信号对纹理力触觉表达真实感影响的实验系统.通过纹理感知与匹配试验,定量地研究了白噪声信号的统计参数(即标准差)变化对纹理感知正确率的影响.实验结果进一步验证了人的触觉感知中存在随机共振特性.统计分析结果表明,加入白噪声信号对纹理的辨别率有显著影响,当白噪声信号的标准差取值在0.5±0.1范围内变化时,人对虚拟物体的辨别率最高.     

新型遥控电路在工厂行车中的应用

将工厂行车由手控改为遥控,这是一项新的革新与探索.它对在生产环境较差厂房里的行车司机来说,既可避免安全隐患,又可提高健康水平.     

支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统

为提高支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统的精度和实时性,提出了一种基于物理意义的平行菱形链连接变形模型.该模型中由于各个链结构单元中菱形的长度等比例变化,计算量小,改变链结构单元中菱形的长度和夹角就可方便地对不同的柔性体进行建模.同时还讨论了系统的结构设计、柔性体形变计算、快速碰撞检测和实时力/触觉反馈操作等.基于6-DOF Delta手控器建立试验平台,并结合力/触觉反馈计算实现了虚拟肝脏手术的拉拽、按压等变形仿真.实验结果表明,该系统力/触觉感觉平稳、模拟效果逼真,能够满足虚拟现实系统对精细作业和实时性的要求.建立简单逼真的物理变形模型和精确快速的碰撞检测算法,有助于提高虚拟肝脏手术仿真系统的性能.     

基于STM32的机械臂运动控制系统设计研究

为了提高机械臂运动的准确性以及提高机械臂的控制效率,运用STM32处理器设计了一种机械臂运动控制系统。采用STM32作为主控系统的核心,通过角度位移传感器构成机械臂的感知模块,利用舵机驱动电路构成机械臂的运动模块,从而形成机械臂运动控制系统的硬件单元。以模糊PID控制理论为软件核心,对机械臂运动过程中的轨迹偏差进行计算,形成控制量。主控器STM32将根据控制量对机械臂的运动模块发出调控信号,使得机械臂能够快速回归预定的运动轨迹。实验结果表明,本文所设计的机械臂运动控制系统,能够快速、准确地对机械臂的运动状态进行控制,提高机械臂运动的准确性。     

Task Space Division and Trajectory Planning for a Flexible Macro-Micro Manipulator System

This paper deals with a flexible macro-micro manipulator system, which includes a long flexible manipulator and a relatively short rigid manipulator attached to the tip of the macro manipulator. A flexible macro manipulator possesses the advantages of wide operating range, high speed, and low energy consumption, but the disadvantage of a low tracking precision. The macro-micro manipulator system improves tracking performance by compensating for the endpoint tracking error while maintaining the advantages of the flexible macro manipulator. A trajectory planning scheme was built utilizing the task space division method. The division point is chosen to optimize the error compensation and energy consumption for the whole system. Then movements of the macro-micro manipulator can be determined using separate inverse kinematic models. Simulation results for a planar 4-DOF macro-micro manipulator system are presented to show the effectiveness of the control system.     

宏-微机器人末端惯量特性的数学分析

宏－微机器人是指一个小的机械手附在一个大的机械手末端构成的机器人系统。通过对宏－微机器人运动学、动力学的分析，研究了宏－微机器人的末端惯量特性；数学分析给出了宏－微机器人末端有效惯量的解析表达式，并进一步证明了宏－微机器人有减小末端有效惯量、扩充系统频带的特性。     

柔性宏/微空间机械手系统的误差补偿

利用一个柔性宏 /微机械手空间机器人结构 ,即在一台大型的柔性宏机械手的末端安装一台小型的微机械手 ,以提高柔性空间机器人的作业精度。基于机器人摄动理论和正、逆运动学理论 ,推导利用微机械手的快速和精密运动消除柔性宏 /微机械手误差的补偿原理。仿真结果表明补偿前 ,宏 /微机械手末端点因弹性杆件变形引起的在 x方向的最大误差近 6 m m,在 y方向的最大误差近 8m m,采用所提出的方法进行补偿后 ,末端误差几乎为零。所提出的误差补偿方法能够有效地提高机器人末端点的定位和跟踪作业精度     

基于绳驱动的多段柔性连续体机械臂的运动学与实验研究

经自然腔道手术机器人要求具有良好的灵巧性,但灵巧性的提高会产生运动学模型复杂且难以建模的问题。针对绳驱动的多段柔性连续体机械臂进行了运动学分析和实验研究。首先,以双段柔性连续体机械臂为原型,基于分段常曲率和神经网络的方法,建立了任务空间和驱动空间的正逆运动学映射模型。以任务空间变量连续体机械臂末端位置为神经网络的输入量,驱动空间变量驱动绳的拉伸量为神经网络的输出量,拟合出了连续体机械臂末端位置和驱动绳拉伸量的映射关系。最后,进行了连续体机械臂的弯曲运动和轨迹跟踪实验。实验结果表明：双段连续体机械臂弯曲角度可达180°,验证了连续体机械臂具有大角度弯曲能力;在连续体机械臂末端的圆轨迹跟踪实验中,连续体机械臂的末端在x轴、y轴、z轴方向的平均绝对位置误差为1.743、1.334和1.172 mm,验证了连续体机械臂的运动学模型的有效性。     

移动机械手运动学模型及其操作度

对3自由度移动平台以及固定在其上的4自由度机械手组成的差动驱动式移动机械手进行了运动学分析,得出基于雅克比矩阵的统一运动学微分方程,最后对移动机械手及移动平台的可操作性进行了分析,得出了当机械手处于某种构形的时候,移动平台的运动对机械手的操作性无贡献.     

六自由度装配机械手设计及运动学求解

结合对自动化装配线的应用对象,选定了机械手所要实现的功能。首先,给出了装配机械手的总体方案,总体方案包括机械手本体组成和自由度的分配。确定了机械手各杆臂长度以及各关节的转角范围。其次,对六自由度机械手具体结构进行了建模、虚拟装配,并对部分关键零件进行强度校核。然后,建立了六自由度机械手的运动模型,利用D-H参数法建立了运动模型的各个关节的坐标,并确定各关节的D-H参数,利用Matlab软件对机械手的运动学正解、逆解进行了计算与验算,结果表明了所建立模型的正确性与合理性。其设计理念对以后关节型工业机械手的设计有一定的参考和应用价值。     

玻璃镀膜取料机械手设计

针对玻璃镀膜取料机械手的设计,首先根据该种机械手的技术要求,进行了整体方案的设计.然后用三维造型软件对机械臂和叉形机械手进行了三维造型和虚拟装配,并进行了虚拟运动实现.对叉形机械手进行了力学分析,得出了叉形机械手应力分布示意图和叉形机械手受力后位移示意图,通过实验得出该机械手运行的工位数值,使用控制系统对其进行补偿,进一步得出了该机械手运行的精准度.为玻璃镀膜相关企业的取料工作解决了一些常见的问题.     

采用改进模糊PID控制的串联机械手追踪误差研究

针对串联机械手运动角位移跟踪误差较大问题,提出了改进模糊PID控制方法。创建串联机械手简图模型,给出机械手动力学方程式,设计了模糊PID控制系统。引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化模糊PID控制器,将改进模糊PID控制器用于控制串联机械手角位移变化。采用Matlab软件对串联机械手角位移跟踪误差进行仿真验证,并且与传统PID控制器和模糊PID控制器仿真结果形成对比。仿真结果显示,串联机械手采用PID控制器和模糊PID控制器,其角位移跟踪误差较大,而采用改进模糊PID控制器,角位移跟踪误差较小。串联机械手采用改进模糊PID控制器,可以提高控制系统的稳定性,削弱机械手的抖动现象。     

宏—微机器人系统及其连续轨迹控制研究

宏-微机器人即一小机械手附在一大机械手的末端构成的机器人系统，这种机器人有减小末端有效惯量、扩充频带的特性．介绍了研制的宏一微机器人，并进行了连续轨迹跟踪方面的实验研究，取得了满意的结果