服务机器人手臂关节的模块化设计

设计出一种模块化机器人关节单元,可以完成同转运动,集直流电机驱动、控制及通信于一体.设计了由直流减速伺服电机和行星轮减速器组成的驱动系统,通过设计电机偏置传动实现中心孔走线,避免了机器人手臂控制电缆的磨损和缠绕问题.由单片机AT89S52、电机控制芯片LM629、电机驱动芯片LMD18200及增量式光电编码器完成了直流电机的控制,控制器局域网络(CAN)现场总线控制芯片SJA1000与CAN收发器PCA82C250组成的CAN总线串行通信系统减少了手臂内部的控制电缆线数量.经检测,该关节模块输出力矩为2 N·m,重复定位精度为±0.15°.     

网络遥操作新型七自由度数据臂的设计

为了改善数据臂的操作性能,采用面向手臂关节的设计思想,设计了一种用于网络遥操作的新型七自由度数据臂.利用ADAMS构建了右手臂结构模型,分析了腕关节和肩关节的自由度,并建立数学模型.利用该数据臂控制虚拟机器人在虚拟场景中完成抓取棒料实验,结果表明:该数据臂既可以检测人手臂各关节变化,又可以获得手臂各关节角度和腕部的位置变化,具有部分关节力反馈功能.该数据臂成功应用于网络遥操作主从臂控制仿真平台,取得了良好的效果.     

机械手臂智能角度控制方法研究

现阶段的机械手臂控制方法忽略了外部环境中动势能等不定性因素在机械手臂运行中的影响,致使机械手臂位姿不准确,定位精度低,自由度扩展性弱。本文对机械手臂智能角度控制方法进行了研究。通过对外部环境不定性参数进行分析建立数学模型转化动能与势能对机械手臂运动的影响,运用机械手臂各关节连杆坐标的位置矢量控制关节旋转角度,确定机械手臂灵活运动空间集合智能控制机械手臂的位姿。实验表明,本文方法使机械手臂自由度扩展能力提高,实现了机械手臂角度旋转的智能性。     

双臂机器人避关节极限与避奇异位形优化研究

关节极限及机械手臂的奇异位形的限制,往往导致协调任务失败。通过对冗余双臂机器人的研究,利用冗余手臂的自运动特性并基于梯度投影法及奇异鲁棒性求逆法完成了冗余手臂的避关节极限及避奇异位形的优化。经过优化后获得了最优的关节位形,同时对双臂末端轨迹的误差进行了分析和控制,有效的降低了末端轨迹跟踪误差,使机械手臂的运动性能得到了明显的改善。最后通过仿真验证对比优化前后的结果可知此优化方法的可行性。为冗余双臂机器人协调控制方法的研究提供了条件。     

基于MCU和嵌入式操作系统的交通信号灯控制系统

介绍了一种城市十字路口交通信号灯控制系统．采用了以8051为内核的单片机芯片AT89s51作为核心控制器,以嵌入式操作系统RTX51为软件开发平台,通过控制城市十字路口的交通信号灯来指挥交通．该系统具有制作简单、成本低、功能实用等特点．     

基于自运动的仿人七自由度机械臂逆解算法

基于七自由度(seven degrees of freedom,7-DOF)机械手臂的结构和自运动特性,提出通过对关节位置进行几何分析,求解机械臂逆运动学的方法.该方法在自运动构型的基础上,以0坐标系为其他坐标系的基系,根据同一向量在不同坐标系之间的投影特性与关节角之间存在着的对应关系,实现对七自由度机械臂逆运动学的求解.该方法能够求解出针对任一特定末端位姿的所有理论逆解.通过引入机械臂优化的二次目标,对所有理论逆解进行优化,可得最优逆解用于机械臂控制.与梯度投影法等通用算法相比,该方法具有直观简练、计算量小等优点,且不同的末端位姿求解过程互不影响,对系列性末端位姿连续求解不存在累积误差.     

地震多功能辅助救援机器人运动学规划

基于D-H表示法的机器人双工作臂的运动学规划,建立了机械手臂运动能力与各影响因素关系的数学模型(即机器人机械手臂空间运动方程式),归纳出了机器人机械手臂空间运动与各影响因素关系的定量描述,提出了机器人机械手臂空间运动的设计理论和提高驱动能力的方法;建立了较完备的机器人行走机构和机械手臂运动系统的运动协调性和机器人自适应控制理论.通过运动学规划,使机器人能够更好地适用于各种地质条件、各种复杂的环境、各种需要高难度的工作强度,能够取得良好的使用效果.     

家居人形机器人多自由度手臂运动仿真

设计研发了家居人形机器人多自由度手臂,用D-H(Denarit-Hartenberg)法建立了手臂末端位姿变换矩阵及位姿方程.采用微型直流减速电机作为手臂关节驱动输入,根据实测微电机的电流-电压波形确定手臂运动仿真的输入电机特性,应用ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system)进行多自由度手臂运动仿真.仿真计算了微型直流减速电机的扭矩、电流、转速特性,以及在此特性情况下手臂末端的位移、角速度、角加速度变化曲线.在此基础上,改变手臂各个关节质量以及质心位置的设计,仿真得出改变设计对手臂末端的角速度、角加速度的影响,为应用微型直流减速电机作为家居人形机器人手臂关节驱动及控制提供技术基础.     

遥操作机器人多关节联动控制算法

直线插补算法易于编程实现,且能使机器人手臂的运动轨迹以较高的精度逼近预定义轨迹。根据基于蓝牙通信的5DOF遥操作机器人的实际要求,采用绝对坐标值法计算各关节电机所需脉冲个数,并且使用MC9S12XDP512单片机的五个输出比较通道来控制机器人手臂的五个关节电机。每次得到上位机发送的关节运动量后,以五个输出比较通道中分配到最多脉冲的通道频率作为其他通道的脉冲频率基准以保证各关节在运动过程中的联动。实验证明,该算法精确有效。     

四自由度采摘灵巧臂的结构设计及运动学分析

根据四自由度机械手臂应用于蔬果采摘的要求,提出一种坐标系优化法。先列出基于此坐标系的四自由度机械手臂运动学方程,并求得其正、逆解,然后求得末端执行器的位置、方向角度与机械手臂主动关节的关系;再利用动力学仿真软件ADAMS/VIEW对机械手臂的虚拟样机进行建模;最后,将运动学分析结果导入在MATLAB/Simulink搭建好的机器人力控制系统模型,进行联合仿真,得出运动轨迹、各个方向转角误差等仿真曲线。通过仿真验证了理论推导的正确性和方案的可行性,进一步证明本方案具有很好的运动特性。     

基于二次型优化的不定目标自运动规划方案及PA10机械臂仿真验证

提出一种基于二次型性能指标优化的方法来规划冗余机械臂的不定目标自运动,该方案能同时考虑关节极限和关节速度极限等物理约束,并通过两种不同方法完备且详细地分析了该二次型性能指标的设计原理. 基于PA10机械臂的计算机仿真结果证实了该方案的可行性和有效性.     

科技快讯

新型机械手臂我国台湾省劲力科技公司推出塑料机械手臂。该产品采用机械模组优化设计，为全中文微电脑操作控制。该手臂以大量模组生产和CNC（计算机数控）加工制成，质量稳定，零件互换性好。有8组模具固定使用程式及28组教导程式，使用者可视实际需要自行输入加工程序。这种机械手臂还有中线门感应和安全门感应，任何异常状况都可由手控器以中文显示原因，利于排除故障。采用20mm夹具设计，可适应不同类型的模具，并有特殊圆盘设计，能保证机械在使用中不会因震动而改变作业精密度。（台化）回应团保僵同回国上币一种具有保健功能的新型…     

水压人工肌肉三自由度关节试验系统设计

根据人体肩关节的运动机理,设计了串并联混合式三自由度水压人工肌肉机械关节.参照人体肩关节输出力矩范围,设计了机械关节输出转矩,计算确定与机械关节相匹配的水压人工肌肉参数.根据水压人工肌肉在不同工作压力下的力位移特性,分析关节的转角转矩关系.设计并搭建了三自由度关节试验系统,该系统在承受一定力矩的情况下可实现三自由度回转运动,为深入研究水下作业机械手的运动控制、操纵性能提供了条件.      

智能交通控制系统

交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通秩序,除了制定一系列的交通规则,还必须通过一定的科技手段加以辅助。本文根据AT89C51单片机的特点及交通灯在实际控制中的特点,提出了一种用单片机自动控制交通灯以及时间显示的方法,同时给出了软硬件设计的方法。设计的过程包括硬件电路设计和程序设计,对单片机应用中可能遇到的重要设计问题都有涉足。系统采用单片机作为核心控制器,经过简单的算法得出红绿灯时间,然后分别用红、黄、绿灯的不同组合来指挥两个方向的通车与禁行,用LED数码管作为倒计时指示,实时地控制当前交通灯时间使LED显示器进行倒计时工作并与状态灯保持同步,在保持交通安全的同时最大限度地提高交通能顺畅交替运行,从而实现十字路口的智能交通控制。本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统交通控制的总体设计,包括,十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能,二是进行显示电路等的设计和基本功能要求。     

关于机械手臂控制方案的研究

本文通过机械手臂的动力学模型的创建和机械手臂的控制方案等,来对机械手臂的控制情况进行一些浅显的研究。     

三自由度抓取机械手臂的复合模糊PID控制

由于三自由度机械手能在三维空间中完成升降、平移、旋转等基本指令,针对机械手臂在恶劣环境下的动作灵活性和控制精确性等问题,设计出了一种用于智能清洁小车的机械手样机硬件的三自由度抓取机械手臂,采用复合模糊PID控制以提高控制精度,使机械手臂可以达到准确位置,通过精确夹持障碍物,达到清除路障的目的。在构建三自由度结构及数学建摸的基础上,利用人工智能经验设计了结构合理的模糊PID复合控制器,通过仿真及实物模型实验验证技术方案的有效性,为机械手臂控制器的实际应用提供了理论依据。     

轻型柔顺机械臂结构设计与控制

为了使机械臂具有较好的位置跟随性和人机交互时的安全性,设计了一款3DOF的轻型柔顺机械臂.采用碳纤维材料实现轻量化,设计了串联弹性驱动器(SEA)实现机械臂结构的柔顺性.建立了3DOF轻型柔顺机械臂的运动学和动力学模型,并求解了工作空间;设计机械臂的位置控制实验,通过MTI位姿传感器来获取机械臂末端位姿,提出了MTI位置误差修正的方法.实验表明:当机械臂处于自由状态时,通过对比机械臂各关节和MTI末端位置的跟随性能,得知1,2,3各关节的位置跟随误差分别为7%,5%,2%,末端X,Y,Z3个方向的最大位置误差分别为19.25%,14.43%,6.4%,证明该机械臂末端具有较好的位置跟随性.     

变曲率飞机壁板钻铆执行机器人的设计与仿真

自动钻铆执行机器人设计结构由末端执行器和多关节旋转机械臂组成.末端执行器通过转台结构的分度摆动实现不同执行部件工位的转换.末端执行器通过与旋转关节机械臂的协同作用,实现柔性自动化加工装配.用MATLAB软件仿真得到该机械臂的运动空间轨迹,再通过ADAMS软件仿真检验旋转机械臂的运动空间特性,满足变曲率壁板生产的需要.     

73K222AL单芯片调制解调器与单片机的接口电路

73K222L是TDK公司新推出的单芯片式调制解调器，主要用于单片机测控系统．文章分析了它的主要特性，同时给出了73K222AL与单片机AT89C51的接口电路和应用程序设计．实践表明，该模块通过电话网络实现远程控制效果很好．     

机械手臂结构设计与其性能分析

机械手臂应用到机器人工业化操作中,具有工作空间大,灵活性好等优势,但同时,由于机械手臂的串联结构,驱动功率、能耗等范畴也存在一些问题。在这种结构模式下,关节处成为机器人末端负载的主要承受点。在操作过程中,机械臂的驱动功率、能耗方面也会有增加。对此,本文从机械手臂结构设计及其性能的角度进行分析,分别进行了结构设计、驱动能耗分析、刚度特性分析。