基于ADAMS的果树采摘机械臂的运动仿真分析

根据对苹果园区的实地考察,利用Inventor软件建立了GY-1型果树采摘机器人机械臂的实体模型,完成装配。利用Inventor、Pro/E、ADAMS 2005这3种软件之间的接口技术,把机械臂模型导入ADAMS/View模块中。经过有效简化结构,对各个关节和液压缸分别添加约束和驱动,最终生成机械臂的虚拟样机。在ADAMS仿真中,通过计算各个液压缸的运动驱动函数,模拟了机械臂的一组采摘动作,得出机械臂上几个关键关节的受力变化曲线。通过对曲线结果的分析可以获得机械臂采摘时各关节的实时运动信息,为后续工作研究奠定了理论基础。     

葡萄采摘4-DOF机械臂设计与虚拟样机仿真

为实现篱架式栽培的食用葡萄自动化采摘,设计了一种关节型四自由度(4-DOF)机械臂,并利用DH参数法建立机械臂的连杆坐标系。通过MatLab里的Robotics Toolbox建立机械臂的数学模型,对机械臂的正、逆运动学进行仿真,对末端执行器走直线轨迹进行了轨迹规划。利用ADAMS建立机械臂的虚拟样机,将轨迹规划仿真数据作为驱动,进行动力学仿真,获得夹持2kg葡萄时腰关节、肩关节、肘关节及腕关节所需驱动力矩分别为95、52、48、12N·m,从而为采摘机械臂的物理样机制造与采摘试验提供了技术依据。     

刚柔耦合串联机械臂末端位置误差分析与补偿

机械臂连杆柔性、关节柔性等非线性变形的综合影响,导致其末端位置发生偏离而产生误差。本文以IRB1410型串联机械臂为研究对象,采用理论分析、仿真分析与实验验证相结合的方式,对机械臂末端位置误差进行分析与补偿研究。首先,建立机械臂刚柔耦合理论误差模型,并运用Newmarkβ法进行数值仿真分析;联合ANSYS和ADAMS进行刚柔耦合机械臂末端位置运动误差仿真;为了实现快速补偿,提出基于BP神经网络的伪目标点法对位置误差进行补偿,补偿后其位置误差均方根减小了68.3%,说明该方法具有较好的补偿效果;最后,自主设计并搭建了测量实验平台,采用所提算法进行了误差补偿实验,对比补偿前后距离误差,补偿后误差均方根减小了77.01%,验证了伪目标点法对柔性误差补偿的有效性。     

基于联合仿真的主动悬架自适应模糊PID控制研究

利用ADAMS建立了1/4车辆主动悬架的机械模型,运用MATLAB设计了基于自适应模糊PID控制算法的主动悬架控制系统,通过ADAMS/Control模块与MATLAB的接口实现了基于车辆悬架多体模型的主动控制联合仿真.仿真结果表明,采用自适应模糊PID控制能取得很好的控制效果,与被动悬架相比显著地降低了车身加速度和轮胎动位移,大大提高了车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性.     

基于ADAMS的巨菌草茎秆蠕变特性研究

运用蠕变保压历程变化方程对试验所获取的蠕变数值进行拟合,获取巨菌草茎秆弹性模量、粘性系数等建立巨菌草流变模型的关键参数,基于ADAMS虚拟样机平台并结合流变学Burgers四元模型建立巨菌草茎秆蠕变仿真模型,通过模型的仿真试验得出蠕变过程中时间—应变变化曲线,对比物理试验和虚拟样机仿真蠕变特性时间—应变曲线,进一步分析两曲线的波动误差和误差原因,验证了运用Burgers四元模型结合ADAMS虚拟样机平台进行巨菌草蠕变特性研究的可行性,为设计制造有关巨菌草的收获、加工、贮藏、包装、运输等各种机械提供相关的设计依据。     

马铃薯联合收获机输送臂的建模与运动仿真

依照马铃薯联合收获机输送臂的工作特性，引入虚拟样机技术，利用ADAMS软件建立了输送臂机械模型和液压仿真模块，在Simulink环境下建立了输送臂的控制模型。通过ADAMS与Matlab接口对系统模型进行了集成仿真；对输送臂的运动过程进行了分析与仿真研究。     

基于智能交流接触器的采摘机器人机械臂设计

在充分考虑机械臂伺服电机智能速度检测装置的结构和闭环运动过程控制的基础上,将智能交流接触器引入到了采摘机器人机械臂关节伺服电机的反馈控制中,并建立了PID闭环反馈调节回路,有效地提高了机械臂的控制精度。同时,将智能交流接触器以速度控制函数的形式嵌入到了PID控制环节,采用ADMAS和MatLab软件对机械臂的轨迹控制精度进行了测试,并利用Mat Lab软件计算得到了关节的控制变量,以Spline形式将变量导入到了ADMAS中对机械臂两关节进行控制。通过仿真得到了机械臂关节的输入和输出位移随时间变化曲线和机械臂末端的运动结果,结果表明:输入和输出的位移基本吻合,并且机械臂末端可以按照预定的圆环轨迹运动,从而验证了智能交流接触器PID控制的控制精度。     

基于轮速误差的模糊PID电液复合制动控制

为了提高电动汽车电液复合制动中液压制动压力的控制精度以及规划两种制动力矩,设计了一种基于轮速误差电液复合制动防抱死系统(ABS)控制方法。该方法使用模糊PID联合前馈控制作为上层控制器,采用电液制动力矩分配控制算法作为下层控制器,最后进行ADAMS与Simulink联合仿真。仿真结果表明,提出的上层控制器算法能将滑移率控制在20%附近,在保证可操纵的同时提升了制动能力;提出的下层控制器的电液制动力矩分配控制算法能有效地减少液压阀的开启和关闭,且控制精度高,响应快。     

马铃薯收获机参数化造型与虚拟样机关键部件仿真

针对我国马铃薯收获机设计中存在的设计手段落后、设计效率低等问题,应用基于特征的参数化造型软件Inventor对马铃薯收获机零部件进行参数化造型,采用ADAMS机械仿真软件,对小型马铃薯收获机虚拟样机的关键部件振动筛进行运动仿真,阐明了基于ADAMS软件虚拟样机仿真的原理和过程,得出振动筛运动关键点的速度、加速度和位移曲线.通过曲线分析,得出符合设计要求的振动筛运动频率和振幅等参数.     

基于视觉检测的采摘机械臂的研究与开发

本文主要研究了采摘机械臂的结构和控制系统的结构,详细分析了机械臂装置的多视频融合算法以及机械臂混合视觉的模型,提出了一种机械臂视觉伺服的位姿估算新方法,仅供参考。     

马铃薯输送臂防碰控制的研究——基于虚拟样机技术

结合马铃薯联合收获机输送臂系统的防碰工作原理,利用虚拟样机技术,建立输送臂的虚拟样机模型,并对二自由度输送臂系统的运动防碰进行了位置分析和预测,在基于对运动防碰问题分析的基础上,提出机械臂位置控制的算法。在虚拟样机软件ADAMS中建立了控制系统,并分析了系统运行的动态特性,得出输送臂的实际运动轨迹与理想轨迹基本接近的结论,解决了输送臂运动防碰问题,说明机械臂位置控的算法应用在马铃薯输送臂上是可行的。     

穴盘苗整排取苗机械臂设计与试验

针对现有的取苗装置难以满足新疆辣椒、番茄穴盘苗高速、自动化移栽需求的现状，设计了一种整排取苗机械臂。介绍了自动取投苗系统和整排取苗机械臂的结构和工作原理，分析了取苗作业过程。由整排取苗机械臂工作空间包容目标工作空间得到整排取苗机械臂关节尺寸参数优化的约束条件，以结构尺寸和工作所占空间最小为优化目标，使用遗传算法求出最优关节参数为大臂关节长321mm、中臂关节长678mm、小臂关节长403mm。使用Adams软件建立了整排取苗机械臂虚拟样机模型，对其取苗作业进行运动仿真，结果表明：该装置运动平顺，具有良好的运动特性，能够达到取苗极限位置。搭建样机试验平台，分析样机取苗性能，结果表明：对72孔穴盘的取苗速率为60株/min,取苗成功率为93.06%;对128孔穴盘的取苗速率为90株/min,取苗成功率为88.02%。装置具有较好的适用性，可为自动化取苗装备的研制提供参考。     

Pro-E和ADAMS仿真技术在手持式嫁接机上的应用

随着计算机技术的日臻成熟,虚拟样机技术随之而生。Pro/Engineer作为大型CAX软件为虚拟样机软件ADAMS提供了CAD平台。为此,研究了Pro/Engineer和ADAMS的联合仿真在手持式嫁接机上的应用。联合仿真能够使手持式嫁接机在虚拟环境中真实地模拟系统的运动,在计算机上方便地修改设计缺陷,仿真实验不同的设计方案,对整个系统不断地改进,直到获得最优的设计方案以后,再做出物理样机。     

移栽机械臂的设计及仿真研究

为适应新疆复杂多变的大田栽植环境,设计一种农业领域使用的自动移栽机机械臂,以期搭载末端执行器实现钵苗的精确、无损取投,由于一般的控制方法很难保证自动移栽机机械臂作业的精度,通过对比模糊PID自适应控制与经典PID控制优缺点,使两种方法相结合同时进行算法优化,设计一种模糊PID自适应复合控制器,运用ADAMS和MATLAB/Simulink进行联合仿真分析,同时进行干扰测试,仿真试验表明:与模糊PID自适应控制相比,该复合控制方法的超调量降低14.9%,响应时间降低31%,干扰信号作用下,跳动幅度降低50%,恢复到给定值的时间降低约0.2 s。     

三关节位姿约束单驱动非圆齿轮五杆手指机构研究

为了克服传统多杆手指机构的不足并且满足更多仿生手指的应用要求,本文提出一种基于三关节位姿约束的单驱动非圆齿轮五杆手指机构设计方法。根据手指实际尺寸以及运动位姿,建立n位姿点约束条件,采用运动学映射理论以及矩阵奇异值分解法求解了满足给定约束条件的铰链点曲线,进一步根据两个驱动输入杆转角关系设计满足位姿点要求的非圆齿轮副,并推导单驱动非圆齿轮五杆手指机构的IO方程。在此基础上,以三关节的5位姿约束条件为例,并根据杆长、误差、铰链点选取范围、非圆齿轮传动等其他约束条件,确立铰链点A和B的可行曲线解域,并最终得到满足全部约束条件的单驱动非圆齿轮五杆手指机构参数,设计了手指机构样机并进行相关试验。该试验样机表明本文提出的设计方法是正确和有效的。     

ADAMS环境下多关节型双足步行机器人步态仿真与结果分析

本研究应用虚拟样机的设计方法,在仿真软件ADAMS中建立多关节型双足步行机器人下肢行走机构的参数化仿真模型,应用ADAMS软件下的五次插值函数对行走姿态进行了规划,添加外部环境参数进行仿真试验,通过分析仿真过程截图、关节位移曲线以及比对关节位移曲线和规划关节角,验证步态规划的有效性。后期物理样机输入运动控制程序进行现场实验,其结果与仿真结果基本一致,进一步验证了双足机器人三维仿真的正确性,说明本设计的机器人步态建模方法与行走仿真具有较强的工程实用性。     

果蔬采摘机械臂结构设计与性能测试

针对作业空间较小的大棚果蔬采摘环境,研制了串联式4自由度关节型果蔬采摘机械臂。采用SolidWorks建立了机械臂的3维模型,在拉格朗日法建立动力学分析模型的基础上,利用ANSYS和ADAMS分析软件,对机械臂进行静态结构分析和运动学、动力学仿真分析。静力学仿真结果表明,机械臂的最大应力为8.181 8 MPa,最大形变为0.000 329 11 m,结构设计合理,强度符合要求;运动学仿真结果表明,机械臂可以精确到达目标位置,运动过程平稳;动力学仿真结果表明,各关节的最大力矩均在安全合理的范围。为进一步验证设计的合理性,对研制的果蔬采摘机械臂进行了性能测试,结果表明机械臂定位精度最大误差±2.5 mm,平均误差±1.1 mm,带载能力3 kg,机械臂运动平稳,可以满足果蔬采摘作业要求。      

基于速度逆运动学的六足步行机器人位姿闭环控制

六足步行机器人位姿控制系统是强耦合冗余非线性系统,对单腿速度逆运动学进行研究,建立六足步行机器人速度逆运动学模型,对六足步行机器人位置和姿态进行解耦控制。对机器人位置和姿态采用比例控制策略,建立机器人位置控制闭环和姿态控制闭环实现六足步行机器人位姿闭环控制。基于六足步行机器人平台,由MATLAB和ADAMS建立六足步行机器人仿真模型,并对六足步行机器人位姿闭环控制进行联合仿真,仿真结果验证了六足步行机器人位姿闭环控制方法的正确性。     

振动式林果采摘机采摘臂动力学仿真分析

应用三维建模软件Pro/E构建振动式林果采摘臂虚拟样机模型,然后将模型导入仿真软件ADAMS中建立动力学模型,并进行采摘臂动力学仿真计算。同时,分析了采摘臂在采摘头定位以及振动过程中所受的力及力矩特性,验证了采摘臂的设计能够满足要求,并为振动式林果采摘机的物理样机优化设计提供理论参考。     

枣树修剪机械臂的设计与运动学分析

目前,枣树修剪主要以人工为主,劳动强度大,成本高,技术性强,工作条件复杂,严重制约新疆红枣产业的发展。为此,设计了一种枣树修剪机械臂,由修剪模块、驱动模块和主控模块组成,结构紧凑,可实现复杂环境下的修剪作业,通用性好。采用D-H参数法建立机械臂的运动学模型,理论推导机械臂的运动学方程,得到机械臂末端执行器位姿与各关节变量间的关系。运用MatLab软件进行机械臂工作空间仿真和运动学仿真,结果表明:枣树修剪机械臂的设计合理可靠,推导的运动学方程正确,满足实际修剪要求。