6R工业机器人结构设计及运动轨迹规划仿真研究

在科技水平不断提升的过程中,工业自动化程度也在不断提高.目前,工业机器人在工业生产中的应用越来越多,对提升工业生产效率与生产效益有积极意义.工业机器人的结构形式比较多,为了确保工业机器人可以充分发挥作用,需要对机器人的结构进行最优设计,提高机器人作业的稳定性与灵活性.除此之外,还要对工业机器人的运动轨迹仿真规划要点进行...     

老年助行机器人结构设计与仿真

设计了一款老年助行机器人,通过对现存的机器人结构出现的问题进行分析,结合了老年人的具体身体情况,设计了一款由直线电机和驱动电机共同作用的助行机器人。所设计的助老机器人只需要一个直线电机就可以实现辅助行走和电动轮椅两种模式的转换。仿真结果满足要求,可以帮助腿脚不便人群的日常出行。     

仿蝗虫机器人运动形态的三维动态仿真

研究了黄胫小车蝗的形态结构,采用高速摄影技术对黄胫小车蝗的跳跃特征进行了分析,得到了黄胫小车蝗的跳跃特征参数。利用虚拟样机技术,建立了仿蝗虫机器人的虚拟样机模型,通过三维动态仿真,分析了跳跃运动状态下位移、速度、加速度、作用力和力矩的变化,讨论了仿蝗虫机器人的跳跃特性,获得了仿蝗虫机器人虚拟样机模型的最优结构参数。     

面向立柱栽培的移栽机器人设计与协调运动仿真

针对新型螺旋栽培立柱结构进行了配套移栽机器人系统的设计。通过几何与静力学分析,确定了插针式末端执行器的驱动电磁铁选型与机构参数。通过立柱的穴盘苗机器人移栽协调运动仿真,确定了机械手结构参数与系统优化布局,得到了多执行元件协调运动时序关系并建立了移栽协调运动流程。样机试验结果表明,机械手平均水平与竖直定位误差分别为2.24 m和0.63 m,移栽成功率为94.7%。立柱1.2 m高度范围的移栽作业效率为750株/h,末端执行器取苗时间仅为0.2 s,能够满足立柱自动化移栽作业的要求。     

浅议六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真

近年来,智能化技术的不断发展,使工业机器人成为工业领域的研究热点之一,工业机器人需要在各种复杂环境下平稳运行,同时还要保证其轨迹规划的连续、光滑,只有这样才能提高工业发展水平。鉴于此,文章便对六自由度焊接机器人的轨迹规划与运动仿真进行研究,利用五次多项式来实现六自由度焊接机器人的轨迹规划,同时构建其运动学模型,通过MATLAB对其逆运动学问题进行求解,以此实现对六自由度焊接机器人的运动仿真。经仿真结果表明,采用上述方法不仅可使六自由度焊接机器人在运动过程中出现的加速不连续问题得到解决,而且其各关节的运动轨迹曲线也变得连续而光滑,能够对六自由度焊接机器人的轨迹规划效果进行直观检验,从而为工业机器人的轨迹规划工作提供了一种高效的方法。     

基于虚拟仿真软件的采摘机器人运动分析

为了实现采摘机器人最优设计,建立了采摘机器人的虚拟样机模型,借助D-H矩阵方法建立了机器人运动分析的理论模型,确定了机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系。采用Pro/E软件建立了采摘机器人三维模型,并将模型导入到了ADAMS仿真软件进行了运动学仿真分析。结果表明,采用虚拟仿真软件可以得到转动副角度随时间变化的情况。依据此方法可以求出每个转动副的位移、角速度、角加速度的变化情况,从而分析整个机器人的运动情况,对于采摘机器人的优化设计具有重要的参考价值。     

两自由度Delta机器人建模与仿真

Delta机器人属于并联机器人的一种,在工业生产中应用广泛.本文首先对并联机器人的机械结构进行建模,然后运用自由度及运动学分析中的运动学正解和逆解对并联机器人的进行仿真验证分析.结果表明,算法能够实现并联机器人在单个平面内往复运动,并能够调整初始位置和改变自动运动的两点之间的位置.     

轮式食品码垛机器人结构设计

为了研究一种可以灵活移动、能实现定角度摆臂的箱装食品码垛机器人,采用了理论分析和三维软件设计相结合的方法。首先,对机械臂运动、车体移动和末端执行器进行了总体方案设计;其次,对车体进行了运动学分析,建立了车体的运动学方程,求出了车体转动半径,验证了车体运动方案;再次,对同步带传动、丝杠传动、轴、轴承、槽轮机构等零部件进行了设计计算,并基于SolidWorks三维设计平台,完成了拨盘、槽轮、车体等83个零部件的三维造型设计;最后,基于SolidWorks装配设计平台,完成了机器人的总体装配设计,经过干涉分析、间隙验证和孔对齐评估,结果表明,该设计方案合理,满足了设计要求,能够实现小半径或零半径转动以及90°定角度摆臂作业。     

新型果园除草机器人结构设计与切割仿真分析

针对我国现状设计了一种适用于果园矮砧密植栽培模式的除草机器人,采用Pro/E建立了机器人各零部件的三维实体模型并完成了整机结构的约束装配,通过ADAMS软件对模型运动进行仿真验证了割刀运动规律理论分析的正确性。利用非线性显式动力学有限元软件LS-DYNA建立了割刀实体、土壤材料及切削有限元模型,并进行了割刀切削土壤过程的动力学仿真,得到了切削过程割刀等效应力、能量消耗、切削阻力的变化规律和特性,由仿真结果对比分析得出了平面圆弧型割刀为设计时优先考虑的结论。     

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。     

农业喷雾机器人的机械结构创新设计

农业机器人是21世纪农业机械的发展趋势之一。为此,讨论了农业机器人的技术特点和基本特征,重点论述了一款可以自主行走且能避障的农业喷雾机器人机械结构创新设计。其主要包括载体移动系统和车载喷雾系统的创新设计,给出了具体的设计方案和部分结构图以及参数。该农业喷雾机器人一方面提高了农业喷雾作业的效率,实现作业的自动化;另一方面降低了作业对操作者的健康影响。     

智能锄草机器人系统设计与仿真

针对锄草机器人田间运动及锄刀避苗锄草等作业问题,阐述了智能锄草机器人系统工作原理,研究了移动机器人平台,平台为四轮驱动、四轮独立转向,可实现运动速度在0～1.5 m/s内连续可调,每组转臂可绕其自身Z轴360°自由旋转.设计了三指手爪锄草机械手,三指公转,其中一指为活动手指可同时自转,锄草机器人工作时两个固定指的割刀连续入土锄草,系统根据机器视觉苗草位置信息,通过控制活动手指的旋转速度与方位角实现瞬时位置调整,进而通过拟合指端旋移曲线即可完成锄草和避苗等作业任务.苗间锄草仿真分析表明,在有效避苗基础上,作物行两侧各布置一组锄草机械手时锄草率可达90％以上.     

玉米钵育移栽机自动供苗装置设计及运动仿真

随着大农业的发展,依靠建设高标准田和使用大型农机具使玉米产量和质量都有所提高,但产能空间有限。玉米钵育移栽是提高产量的重要措施之一。针对国内半自动移栽机移栽速度慢、移栽质量差、需要大量人工,国外移栽机结构复杂、成本高的问题,设计了一种由曲柄棘轮机构带动同步带实现送苗和行星齿轮系构成的切苗机构,并建立了机构的运动学模型和优化数学模型。同时,利用MatMLab进行优化求解,当连杆长度为254.88mm、摇杆长度为165.01mm时,传动效果最好,并利用SolidWorks软件进行了仿真分析。结果表明:在电机转速为90r/min时,供苗效果最好,完整度好,切割速度快,合格率高,能够满足移栽要求。该机构稳定性好、工作可靠,为全自动玉米钵育移栽机的研制开发提供了依据。     

颗粒物料在三自由度振动筛面上的运动仿真

以传统往复振动筛为基础,分析了三自由度振动筛的构成。通过ADAMS软件进行仿真试验,得到颗粒物料与筛面发生碰撞后沿筛面径向位移情况和速度变化规律。筛面施加法向转动后,筛面转速、转动幅度以及颗粒物料与筛面碰撞点到转动轴的距离在筛面轴向的投影长度,是影响颗粒物料与筛面碰撞前后沿筛面径向速度变化的因素。所提出的三自由度振动筛更有利于颗粒物料沿筛面径向碰撞离散,可以提高振动筛筛面的利用率和筛分效率,为设计新型的振动筛分装置提供了依据。     

仿人机器人头部设计与目标跟踪运动控制

针对仿人机器人视觉目标跟踪任务需求,设计了一种高精度、灵巧型仿人机器人头部系统,构建了视觉感知模块与3自由度机械臂运动机构。利用虚拟连杆方法对仿人机器人头部进行运动学建模,将目标跟踪问题转换为机械臂的运动学逆解问题,通过计算机构可操作度与条件数,显示机器人头部对目标跟踪任务具有良好的运动学灵活性。在此基础上,基于梯度投影法建立了目标跟踪运动学逆解与规避关节极限位置的同步优化算式,并针对视觉测量系统带宽较窄、容易造成较大跟踪误差的问题,提出了在两次视觉测量间隔内用轨迹预测的方法获得目标位置的估计值,以提高跟踪精度。仿真与实验结果表明,在测量盲区内采用轨迹预测方法,可将跟踪精度提高约80%,实现高精度目标跟踪。所提出的仿人机器人头部及控制方法,对动态目标具有良好的跟踪性能。     

弹齿滚筒捡拾器的设计与运动仿真

弹齿滚筒捡拾器的滚轮轴心轨迹用解析法难以直接计算出轨迹方程。为此,在分析弹齿滚筒捡拾器工作原理的基础上,研究了在满足捡拾功能的情况下弹齿的运动规律,粗略地推导出滚轮轴心在曲道内的运动轨迹曲线。运用UG对曲道进行三维设计,并运用Adams对弹齿进行运动仿真分析,对弹齿齿端的线速度和角速度变化规律以及滚轮对曲道的压力变化进行仿真分析,从而对所设计的滚轮轴心运动轨迹的合理性做出判断。通过对运动轨迹的重复设计、再仿真的过程,可以不断地优化曲道轨迹,最后设计出合理的滚轮轴心运动轨迹。     

红枣采收激振器的设计与运动仿真

为了降低人工采收成本,提高红枣的收获效率,促进红枣机械化收获方式及红枣产业的健康发展,设计了一种由3个偏心块为动力源的激振器。该激振器采用液压马达驱动,利用同步带轮驱动偏心块转动产生的离心力力偶做功使激振器的壳体振动。对壳体进行受力分析和运动形式的理论分析,并利用Solid Works软件建立激振器的三维模型,导入ADAMS软件中进行无阻尼仿真分析,通过受力分析和理论分析证明壳体的运动规律符合简谐运动。仿真结果表明:壳体的运动规律与理论分析基本一致,验证了阻尼装置是激振器不可缺少的一部分。本研究可为红枣收获机激振装置的设计提供理论基础和技术支持。