采摘机械手离线轨迹智能优化——基于改进差分进化算法

为了提高采摘机械手的采摘效率和轨迹的控制精度,设计了一种新的基于离散编程和改进差分进化算法控制的机械手,提高了机械手的作业效率和对复杂环境的适应能力。由于农业作业环境的复杂性,采用离散编程技术可以得到更好的效益,据此重点对离散编程系统进行了开发,使用Solid Works软件建立了机器人机械手的三维仿真模型,并利用VB软件实现了Solid Works库的引用和二次开发,利用VB代码将改进差分进化算法嵌入到了机械手离线编程控制系统中。最后,通过仿真计算得到了不同算法下机械手轨迹控制的计算精度和效率,得到了机械手位置圆弧轨迹,并输出了机械手位置和速度随时间变化的曲线。实验结果表明:改进差分算法可以较好地实现机械手的离线轨迹优化,机械手运动的稳定性较好。     

西瓜移栽机的自动送苗装置研究

为了提高西瓜移栽成功率,实现自动化移栽,设计了瓜苗自动转移系统,主要包括育苗盘移动系统和取苗机械手。建立了不同含水量土壤从育苗盘提取瓜苗时夹持力和竖直提取力的模型,为机械手提取瓜苗提供实验基础。为育苗盘移动系统实现竖直和水平方向移动,采用模糊PID方式,实现驱动电机控制,防止发生冲击。建立系统工作流程,实现育苗盘移动系统和取苗机械手逻辑控制。对系统进行测试,结果表明:苗盘移动系统和取苗机械手均具有良好精度。     

采桑机械手的动态自适应逆控制研究

为了稳定地实现对采桑机械手系统的控制,应用了人工神经模糊动态控制原理及其控制器的设计方法,建立了采桑机械手的动力学方程;介绍了神经模糊系统的学习算法,并进行了系统的稳定性分析,解决了采桑机械手的慢动力学及采桑机械手慢子系统的逆自适应控制问题.     

四指软体机械手机械特性分析与抓取试验

软体机械手在易损物品抓取方面具有其独特的优势,近年来成为机器人领域的研究热点。为便于评价软体机械手的整体性能,实现其精确抓取控制,需要对软体机械手进行建模分析与试验研究。本文设计了四指软体机械手,每个手指单元内置用于实时检测机械手弯曲角的柔性应变传感器;建立了不同气压作用下的弯曲角和末端输出力特性的数学模型,并分析限制层刚度变化对软体手指输出特性的影响;设计了软体机械手控制系统,在此基础上开展软体手指的弯曲角和末端输出力特性试验,试验结果表明调节限制层刚度可有效改善输出力,理论分析与试验结果吻合,验证了数学模型的正确性。对几种不同质量的常用水果（如草莓、橘子、梨、苹果）的抓取试验结果表明,软体机械手能够实现对易损物体的无损抓取,其包络抓取力最大为11.89N,指尖抓取力最大为2.81N。     

基于ADAMS的果品采摘机械手运动学仿真分析

机械手作为机器人的重要组成部分,具有一定的研究价值.为此,基于人机协作思想,对果品采摘机械手的结构及相关参数进行了设计,并对其进行了详细的运动学分析,利用代数法对机械手逆运动学进行求解,得到了机械手的运动学方程,为实现机械手的控制奠定了基础.最后,通过机械系统仿真软件ADAMS进行仿真分析,验证了运动学方程的有效性.     

基于Matlab的采摘机械手运动学仿真研究

结合人机协作思想,确定了采摘机械手自由度数目,并对其进行了结构设计,讨论了该机械手的运动学问题,并在Matlab环境下建立了采摘机械手的三维仿真图.同时,通过控制滑块驱动机械手运动,运动情况满足预定要求.编制简单的算法程序,对规划好的轨迹进行了运动学仿真,从而验证了连杆坐标系的正确性和连杆参数的合理性;在运动过程中各关节角连续变化,末端执行器可以实现预期的运动.     

机械手式自动打结机

机械手是一种能模拟人手臂的部分动作,按预定的程序轨迹及其他要求,实现抓取搬运工件或操纵工具的自动化装置。本文主要设计了由PLC控制的机械手在打结方面的应用。该机械手由PLC控制气动驱动,其任务是将叠好的塑料袋完成打结,该机器由3个PLC控制的气动机械手控制。     

基于Arduino及3D打印技术的体感机械手设计

文章基于体感传感原理,研发了一种全新的机械手操作方式——体感操作机械手。该机械手利用姿态传感器采集人的手势变化信息,通过蓝牙模块实时传输给下位机,下位机通过PWM信号传输给舵机,从而实现人手对机械手臂的无线控制。这种全新的控制方式简化了传统机械手的程序设计,使人和机器有更友好的互动。     

基于PLC三轴伺服控制系统的果蔬采摘机械手设计

为了提高果蔬采摘机械手的工作效率和定位精度、降低果蔬采摘机械手在采摘过程中造成的破碎率,以及简化机械手的结构和控制方式,设计了一种新的基于PLC的三轴伺服控制果蔬采摘机械手。该机械手可以灵活地实现移动、升降和夹紧与放松。为了测试机械手的有效性和可靠性,通过苹果采摘试验对机械手的性能进行了测试。测试发现:机械手的位置和摆角调整时间较少、超调量较低,符合设计需求。其准确定位率较高,最高达到了98.56%;且具有较好的定位性能,单次定位时间耗时较低,机械作业效率较高,能够满足大规模果蔬采摘的设计需求。     

苹果分类包装搬运机械手控制系统的设计

文章以直径范围在70~100mm之间的苹果为研究对象,设计一种三自由度机械手来执行苹果分类与包装中的搬运动作,该机械手由气动方式驱动手部机构气缸、水平伸缩气缸、垂直升降气缸和旋转气缸来实现苹果的抓取和定位摆放功能。通过PLC方式实现对机械手动作的逻辑控制。     

气动采摘机械手快速控制系统设计——基于PLC和MCGS组态软件

为了提高采摘机械手的作业效率,采用PLC气动控制系统对机械手进行了设计,并利用组态软件MCGS设计了机械手的监测与控制系统,为机械手的结构优化和作业情况监测提供了较为直观和准确的状态数据。为了验证该方案的可行性,对PLC气动控制系统的采摘机械手果实抓取性能进行了测试,利用MCGS组态软件监测系统对数据进行了统计。测试结果表明:采用PLC控制的气动采摘机械手具有较高的控制精度,且动作速度快,可以满足快速控制的设计需求,MCGS监测系统可成功地对机械手的状态数据进行统计,为机械手的设计和结构优化及作业状态的监测提供了直观准确的状态数据。     

温室3P3R机械臂系统动力学建模与分析

针对温室等设施农业环境,设计了一种具有3P3R机械臂结构的机器人,为了分析机械臂的操作性能并实现精确运动控制,对机械臂进行了运动学和动力学分析;采用Kane方法和旋量理论分析方法建立了机器人的操作臂运动学和动力学模型,利用该模型,针对原理样机的具体结构,在Mathematica环境下研究了机械臂的操作性能,得到在一定作业任务规划下,末端执行器的位姿变化规律,以及按照该规划轨迹运动时各关节的驱动力;结果表明,结合了Kane方法和旋量理论的动力学模型具有准确、简单、有效等特点,能够满足机械臂的运动学、动力学分析的要求。     

主/从机器人系统设计与双向伺服控制

建立了主／从异构式机器人力反馈遥操作控制系统。主操作系统采用2个2-DOF操作手,分别采用伺服阀控制液压马达获得2个解耦的旋转自由度。用力信息对伺服阀进行控制以驱动主操作手运动,解决主手操纵力不能直接驱动主操作手液压马达的问题。从机器人为4-DOF串联关节型四自由度机器人,采用比例方向阀控制。分别采用力反射伺服型和力对称型双向伺服控制策略,对主／从机器人系统进行遥操作力反馈双向伺服控制实验研究。验证了本设计的主操作手结构的合理性,力对称型双向伺服控制策略具有较好的控制性能。     

基于Matlab和单片机的并联机器人控制系统

提出了一种并联机器人的驱动控制方案。利用Matlab将运动轨迹离散化并进行位姿反解，处理生成相应的机器人运动输入数据，并将数据发送至单片机执行，驱动步进电动机完成机器人的控制。该系统成本低，柔性较好，同时可以获得较高的运动精度。     

Edrawing在启动机产品演示中的应用

以启动机为例,介绍利用Solidworks下的插件Edraw ing实现启动机结构和动画演示的有效方法,重点分析了An im ator下爆炸动画和运动模拟动画的实现,以及利用Edraw ing制作演示软件和对演示软件进行操作的过程,使启动机的产品宣传和方案论证更加形象直观。     

基于ARM的采摘机械手运动控制及避障研究

通过对采摘机械手位姿描述和运动学分析,以及对机械手运动控制和避障方法的深入研究,针对采摘机器人在作业过程中容易和树枝、非目标果实发生碰撞这一问题,设计了基于ARM的机械手运动控制及避障系统,并采用Mat Lab进行了机械手末端执行器的三维仿真实验。结果表明:该控制系统达到了预期的要求,并具有较好的实时性、稳定性和可靠性。     

基于PLC的苹果采摘机械手运动控制系统设计

以苹果采摘机械手运动控制为研究对象,对机械手进行运动学分析与建模,设计了基于PLC的机械手硬件框架与运动控制方案、人机交互上位机和机械手轨迹规划的实验系统。实验结果表明:采用PLC控制器的苹果采摘机械手软硬件均能正常运行,该系统具有可靠性高、实时性和稳定性好等优点,对于农业采摘机器人快速识别目标并进行正确采摘作业具有很大帮助。     

冗余铺丝机械手逆运动学的拓扑流形分析

针对优化的梯度投影算法在冗余铺丝机械手逆运动学求解问题中不一定存在最优解的问题,提出了一种拓扑流形算法。将冗余铺丝机械手的位形空间看作一个光滑流形,对耦合的位置逆解和姿态逆解进行解耦,然后分别针对位置子流形和姿态子流形进行仿真分析得到其相应的仿真拓扑流形。该方法可以将铺丝机械手的运动学问题抽象为数学中的曲面拓扑流形来研究,为铺丝机械手运动学在流形上分析提供了理论基础,同时也为后续铺丝机械手的最优化自运动控制提供了一种新的方法。最后以飞机S形进气道为例进行仿真,验证了所提方法的正确性。     

一种运动部分解耦的2R2T并联机构运动学与性能分析

提出了一种新型四分支并联机构。采用李群理论对机构进行了自由度分析,该机构能输出两转动两移动运动,可由与机架相邻的移动副驱动。研究了机构的位置模型,推导得到了位置反解和正解的表达式,分析了机构的运动部分解耦特性。求解了机构的雅可比矩阵,基于雅可比矩阵行列式讨论了其奇异位形。绘制了机构的工作空间及内部奇异分布,机构的奇异分布在工作空间边缘,具有很大的转动能力。机构在中间位置两个方向的转角范围分别可达-44°～60°和-35°～52°。对机构进行了运动/力传递性能分析,得到了工作空间内的性能分布情况,以全域传递指标为目标对机构进行了尺度优化。     

新型具有力感知的柔性果蔬采摘机械手研究

研发了基于设施农业的果蔬采摘机械手,包括具有3个旋转关节自由度的采摘机械臂及具有力反馈功能的三指果蔬采摘末端执行器,并对其控制系统进行了开发。通过采摘模拟试验,验证了其作业性能、采摘效果。试验结果表明:采摘机械手各关节与控制系统配合良好,运行稳定;采摘末端执行器手指控制灵活,传感器响应灵敏,能够实现稳定抓取并不损伤果实,具有推广价值。