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仿人机械手臂结构设计与运动学分析
1
作者 杨亚昆 张小俊 秦康 《机械传动》 2024年第2期96-103,共8页
针对真人在驾驶员注意力监测系统性能测试中重复性执行单一动作存在易疲劳等问题,设计了一种模拟驾驶员接打手持电话和抽烟等行为动作的仿人机械手臂。首先,基于外骨骼的设计方法,进行机械臂和仿生手的结构设计;然后,利用改进的D-H法建... 针对真人在驾驶员注意力监测系统性能测试中重复性执行单一动作存在易疲劳等问题,设计了一种模拟驾驶员接打手持电话和抽烟等行为动作的仿人机械手臂。首先,基于外骨骼的设计方法,进行机械臂和仿生手的结构设计;然后,利用改进的D-H法建立机械手臂运动学模型,进行正逆运动学求解和工作空间分析,并在Adams软件中对机械手臂进行动力学仿真,获得了其运动特性与负载特性。仿真结果表明,该机械手臂结构设计合理,关节柔性执行器选型满足要求。 展开更多
关键词 机械手臂 结构设计 运动学 工作空间
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机械手臂在机械工程技术领域的应用
2
作者 朱军祖 《中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术》 2024年第2期0183-0186,共4页
介绍机械手臂在制造业、医疗领域、空间探索以及农业和食品生产中的应用。在制造业中,机械手臂可以在自动化生产线上完成装配、检测和包装等任务,提高生产效率和产品质量。在医疗领域中,机械手臂可以辅助手术和精确操作,帮助医生完成复... 介绍机械手臂在制造业、医疗领域、空间探索以及农业和食品生产中的应用。在制造业中,机械手臂可以在自动化生产线上完成装配、检测和包装等任务,提高生产效率和产品质量。在医疗领域中,机械手臂可以辅助手术和精确操作,帮助医生完成复杂的手术和康复治疗。在空间探索中,机械手臂可以用于卫星维修和组装,行星探测和采样,以及宇航员辅助和空间站运营。而在农业和食品生产中,机械手臂可以用于农作物的种植和收获,食品的处理和包装,以及养殖业和饲料操作。 展开更多
关键词 机械手臂 制造业 医疗领域 空间探索 农业和食品生产
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麦克纳姆轮智能小车机械手臂设计
3
作者 王霄琳 《设备管理与维修》 2023年第6期105-106,共2页
设计一种仓储物流分拣货物的麦克纳姆轮智能小车机械手臂,具有翻转功能、识别功能、两轴机构伸缩功能、夹紧功能,能够实现对物流包裹分拣的自动化处理。通过连杆两轴的机构分析,实现智能机械手的多自由度旋转,对机械手的舵机控制形成4... 设计一种仓储物流分拣货物的麦克纳姆轮智能小车机械手臂,具有翻转功能、识别功能、两轴机构伸缩功能、夹紧功能,能够实现对物流包裹分拣的自动化处理。通过连杆两轴的机构分析,实现智能机械手的多自由度旋转,对机械手的舵机控制形成4个功能优势,完成对包裹识别、翻转、夹紧、搬运,结合物流包裹标签以识别分类。采用物流分拣麦克纳姆的安装的智能机械手臂可以准确识别物料,有效分拣物料,实现物流智能化操作。 展开更多
关键词 仓储物流 麦克纳姆轮 机械手臂
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人形竞赛机器人机械手臂设计与运动学分析
4
作者 田亚铃 王强 +2 位作者 苏睿 杨婷 李媛 《成都航空职业技术学院学报》 2023年第1期59-61,92,共4页
以人形竞赛机器人机械手臂设计出发,首先分析机械手臂的功能与动作情况、以及人类手臂关节构成,据此设计3自由度人形竞赛机器人机械手臂;第二,采用D-H方法,从结构的角度简化坐标系建立的方式,确定D-H参数,分析得出机械手臂的正运动学方... 以人形竞赛机器人机械手臂设计出发,首先分析机械手臂的功能与动作情况、以及人类手臂关节构成,据此设计3自由度人形竞赛机器人机械手臂;第二,采用D-H方法,从结构的角度简化坐标系建立的方式,确定D-H参数,分析得出机械手臂的正运动学方程;第三是采用几何方法与解析求解法相结合的方式进行逆运动学求解;最后,在MATLAB平台中采用蒙特卡洛方法分析机械手臂的工作空间验证求解结果,结果显示设计的机械手臂满足竞赛的工作空间要求。 展开更多
关键词 人形机器人 机械手臂 功能分析 正逆运动学分析 工作空间分析 蒙特卡洛法
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基于SolidWorks和Virtools的机械手臂虚拟拆装平台设计 被引量：1
5
作者 沈则睿 曾德惠 +3 位作者 杨文雄 刘璐 周松 黄子荣 《机械工程师》 2023年第3期91-93,共3页
机械手臂在生产生活中得到广泛应用。为提高设计制造的效率、降低成本,文中以关节式机械手臂为例,介绍了虚拟拆装平台的开发思路及设计流程。利用SolidWorks软件建立了机械手臂的零件模型,进行了虚拟装配。阐述了利用Virtools虚拟引擎... 机械手臂在生产生活中得到广泛应用。为提高设计制造的效率、降低成本,文中以关节式机械手臂为例,介绍了虚拟拆装平台的开发思路及设计流程。利用SolidWorks软件建立了机械手臂的零件模型,进行了虚拟装配。阐述了利用Virtools虚拟引擎建立虚拟拆装平台的方法步骤。该平台实现了结构认知、自动拆装、爆炸分解等功能,为相关虚拟仿真实验开发提供了技术参考。 展开更多
关键词 机械手臂 虚拟拆装 平台设计 SOLIDWORKS VIRTOOLS
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基于量子蚁群算法的机械手臂避障路径规划
6
作者 李大伟 赵明 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第1期50-55,60,共7页
提出在障碍空间下利用量子蚁群算法求取6R机械手臂逆解的一种通用解法。首先根据机械手臂各关节变量的DH参数建立以关节变量为自变量的目标优化函数F,并且引入层次包围盒OBB的碰撞因子以及可操作空间的约束,再建立基于Bloch球面的三维... 提出在障碍空间下利用量子蚁群算法求取6R机械手臂逆解的一种通用解法。首先根据机械手臂各关节变量的DH参数建立以关节变量为自变量的目标优化函数F,并且引入层次包围盒OBB的碰撞因子以及可操作空间的约束,再建立基于Bloch球面的三维量子旋转搜索空间,利用量子蚁群算法搜索出F函数取到最大值时所对应的关节变量,即机械手臂的逆解,因此将机械手臂的逆解问题转化为基于关节变量的多元函数求极值问题。鉴于基本蚁群算法在优化之初可能存在搜索缓慢、蚂蚁数量限制优化解的范围、以及算法可能陷入局部极值等问题,采用量子蚁群算法利用量子计算的并行性、三链编码机制以及量子旋转门、非门对蚁群算法进行改进。改进后的量子蚁群算法与基本蚁群算法,通过MATLAB Robotic Toolbox工具箱对6R机械手臂进行运动学仿真与CCS DSP联合开发实验,结果表明量子蚁群算法在优化F函数中能够快速收敛,降低了对蚂蚁种群数量的依赖,并且扩大了空间解的范围,从而证明方法可行。 展开更多
关键词 机械手臂 避障 路径规划 量子蚁群 Bloch球面
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典型机械手臂研究现状综述 被引量：4
7
作者 宁致远 《信息记录材料》 2018年第3期4-5,共2页
机械手臂的类型日渐多样化,设计出更加经济实用的机械手已成为当今学术界的热点。本文综述了机械手臂的结构功能、发展现状、应用领域等问题,同时论述了应用较为广泛的关节型机械手臂、仿人机械手臂、柔性机械手臂和并联机械手臂的机构... 机械手臂的类型日渐多样化,设计出更加经济实用的机械手已成为当今学术界的热点。本文综述了机械手臂的结构功能、发展现状、应用领域等问题,同时论述了应用较为广泛的关节型机械手臂、仿人机械手臂、柔性机械手臂和并联机械手臂的机构特点、应用场合及存在的问题等。机械手臂作为机器人领域的重要分支,涉及诸多领域的交叉与融合,本文的研究将对机械手臂的未来发展提供指导。 展开更多
关键词 机械手臂 柔性机械手臂 并联机械手臂 仿人机械手臂
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基于激光测距的机械手臂防碰撞自动控制技术研究
8
作者 曲宏杨 《中国设备工程》 2023年第3期37-39,共3页
机械手臂具有人的手臂达不到的强度和精度,能够在各种复杂危险的环境下代替人手进行工作,深受机械制造厂商的喜爱,但由于机械始终达不到人手的灵活程度,极易在生产加工过程中发生碰撞,影响生产加工作业。因此,对于机械制造厂商来说,确... 机械手臂具有人的手臂达不到的强度和精度,能够在各种复杂危险的环境下代替人手进行工作,深受机械制造厂商的喜爱,但由于机械始终达不到人手的灵活程度,极易在生产加工过程中发生碰撞,影响生产加工作业。因此,对于机械制造厂商来说,确保机械手臂能够安全稳定地进行操作作业是目前需要重点研究的内容。经过多次试验和研究,最终开发出了基于激光测距的机械手臂防碰撞自动控制系统。本文旨在对该机械手臂防碰撞自动控制技术进行深入的研究和分析。 展开更多
关键词 激光测距 机械手臂 防碰撞 自动控制技术
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码垛运载机器人串联机械手臂的运动空间分析
9
作者 李晨晨 叶浩南 +4 位作者 张锋 宋佳欣 韩慧婷 李兵 张清珠 《石油和化工设备》 CAS 2023年第10期43-46,共4页
为保证码垛运载机器人串联机械手臂的工作空间满足工作需求的同时,避免与所检测电梯内壁发生干涉,本文采用蒙特卡罗法对码垛运载机器人串联机械手臂进行运动学分析,使用Matlab软件绘制其运动范围,得到该串联机械手臂末端的运动范围云图... 为保证码垛运载机器人串联机械手臂的工作空间满足工作需求的同时,避免与所检测电梯内壁发生干涉,本文采用蒙特卡罗法对码垛运载机器人串联机械手臂进行运动学分析,使用Matlab软件绘制其运动范围,得到该串联机械手臂末端的运动范围云图。结果表明,在保证串联机械手臂正常抓取配重砝码的同时节省了运动空间,避免了干涉的问题。本文可为串联机械手臂轨迹规划提供参考。 展开更多
关键词 串联机械手臂 码垛运载机器人 运动空间 蒙特卡罗法
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一种互联型农用机械手臂控制系统研究
10
作者 刘智臣 王靖宇 《数字农业与智能农机》 2023年第4期119-122,共4页
随着智慧农业应用要求的不断提高,有必要研究远程控制机械手臂来完成更多智能化的操作,为此,提出了一种互联型农用机械手臂控制系统研制方案。以stm32作为机械手臂的控制处理器,通过无线WIFI模块esp8266将机械手臂连接到互联网上的移动... 随着智慧农业应用要求的不断提高,有必要研究远程控制机械手臂来完成更多智能化的操作,为此,提出了一种互联型农用机械手臂控制系统研制方案。以stm32作为机械手臂的控制处理器,通过无线WIFI模块esp8266将机械手臂连接到互联网上的移动控制终端;控制指令由终端发出,通过网络下达给机械手臂;stm32通过PWM接口控制机械手臂上的5个舵机完成各项指定操作。经验证,该方案设计简单,成本低,控制精准,能够满足智慧农业对互联型机械手臂的应用要求。 展开更多
关键词 机械手臂 舵机 STM32 PWM 远程控制
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关于机械手臂夹持开合机构的优化设计
11
作者 赵晗 《机电信息》 2023年第11期6-10,共5页
随着半导体行业的发展,全自动湿制程清洗设备面临更新换代。在迭代过程中存在不同规格晶舟共用机械手臂的情况,这对机械手臂夹持机构提出了更高的适应性需求。鉴于此,对机械手臂夹持机构进行了优化设计,采用电动滑台驱动引导块,利用引... 随着半导体行业的发展,全自动湿制程清洗设备面临更新换代。在迭代过程中存在不同规格晶舟共用机械手臂的情况,这对机械手臂夹持机构提出了更高的适应性需求。鉴于此,对机械手臂夹持机构进行了优化设计,采用电动滑台驱动引导块,利用引导沟槽将直线行程转化为摇臂旋转,配合PLC及光电传感器对电动滑台的行程进行控制,实现末端夹持机构对不同规格晶舟夹持的自动适应性切换,解决了电机驱动方案夹持不对称及气缸驱动方案开合度单一的问题。通过建立夹持开合机构的优化模型,进行实验验证分析,确定了设计理论的有效性及准确性,为持续性优化提供了参考。 展开更多
关键词 机械手臂 夹持机构 开合度 电动滑台 晶舟 清洗设备
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机械手臂在机械工程技术领域的应用
12
作者 孙炀 《中文科技期刊数据库（引文版）工程技术》 2023年第4期0008-0011,共4页
目前,随着经济发展的不断加速,对工业产品的需求也在不断增加,而传统的人工生产方式已经不能满足基本要求,很可能会造成经济效益的下滑。为此,必须利用机械工程技术,对现有的生产线进行技术改造,并对其进行优化和改善,以提高生产效率。... 目前,随着经济发展的不断加速,对工业产品的需求也在不断增加,而传统的人工生产方式已经不能满足基本要求,很可能会造成经济效益的下滑。为此,必须利用机械工程技术,对现有的生产线进行技术改造,并对其进行优化和改善,以提高生产效率。机械手臂是一种使用范围很广的技术,它可以获得很好的加工精度,并且有着很好的使用价值。为此,有必要对其在机械工程技术中的应用展开更深层次的研究,弄清其发展状况、技术类型、结构需求等诸多关键问题,从而为其进一步推广和完善奠定坚实的基础。 展开更多
关键词 机械手臂 机械工程技术 应用
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机械手臂在工贸机械工程技术中的应用研究
13
作者 高进 《中文科技期刊数据库（全文版）工程技术》 2023年第11期0020-0022,共3页
近几年来,国家对机械臂在工贸机械工程中的应用越来越重视,它的使用也越来越广泛。藉由深度剖析,可清楚其技术型态与具体运用,并可了解相应之结构设计要求。为了今后的进一步发展,应该对机械臂的应用展开后续的推广,让它在工贸机械工程... 近几年来,国家对机械臂在工贸机械工程中的应用越来越重视,它的使用也越来越广泛。藉由深度剖析,可清楚其技术型态与具体运用,并可了解相应之结构设计要求。为了今后的进一步发展,应该对机械臂的应用展开后续的推广,让它在工贸机械工程技术领域中发挥出更好的作用,达到最优的经济效益,符合优良的产品品质标准。本文就此进行了相关探究。 展开更多
关键词 机械手臂 工贸机械 机械工程技术
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机械手臂结构优化设计 被引量：37
14
作者 高微 杨中平 +1 位作者 赵荣飞 薛娟萍 《机械设计与制造》 北大核心 2006年第1期13-15,共3页
机械手臂的设计是目前机器人科学研究的一个热点。这里考虑手臂的抓重、材料和运动速度,对其进行优化设计。建立了优化设计的数学模型,使用MATLAB软件分析目标函数的性态并设计变量的可行域,求得机械手臂最优尺寸。在满足条件的情况下,... 机械手臂的设计是目前机器人科学研究的一个热点。这里考虑手臂的抓重、材料和运动速度,对其进行优化设计。建立了优化设计的数学模型,使用MATLAB软件分析目标函数的性态并设计变量的可行域,求得机械手臂最优尺寸。在满足条件的情况下,使手臂质量最小,证明了该设计可以满足预设动作要求。 展开更多
关键词 机械手臂 优化设计 强度条件 刚度条件 MATLAB 软件
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机械手臂基于神经网络动态补偿的自适应控制 被引量：12
15
作者 关新平 唐英干 段广仁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期101-104,共4页
研究了模型具有不确定性的机械手臂的跟踪控制问题 .由于模型不确定性的存在 ,基于精确模型设计的控制律很难达到理想的控制效果 .针对这种情况 ,在基于标称模型设计的控制律的基础上 ,采用神经网络来补偿模型的不确定性 ,由于神经网络... 研究了模型具有不确定性的机械手臂的跟踪控制问题 .由于模型不确定性的存在 ,基于精确模型设计的控制律很难达到理想的控制效果 .针对这种情况 ,在基于标称模型设计的控制律的基础上 ,采用神经网络来补偿模型的不确定性 ,由于神经网络存在逼近误差 ,因此在控制器设计时 ,引入了H∞ 鲁棒项 ,使得网络逼近误差达到指定的削弱水平并且跟踪误差渐近收敛到零 ,仿真结果表明了该方法的有效性 . 展开更多
关键词 机械手臂 神经网络 动态补偿 自适应控制 机器人
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双目视觉伺服的4-DOF机械手臂运动控制 被引量：9
16
作者 张新良 冷正明 +1 位作者 赵运基 付陈琳 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第1期81-85,共5页
为了解决多自由度机械手臂由于目标放置偏离而引起的抓取任务失败问题,给出了一种基于双目立体视觉的目标识别与定位控制方法。以抓取矩形轮廓的目标物体放置于矩形目标位置为控制任务,基于双目视觉目标图像信息,分析了目标特征参数提... 为了解决多自由度机械手臂由于目标放置偏离而引起的抓取任务失败问题,给出了一种基于双目立体视觉的目标识别与定位控制方法。以抓取矩形轮廓的目标物体放置于矩形目标位置为控制任务,基于双目视觉目标图像信息,分析了目标特征参数提取、识别、匹配以及目标空间位姿测量的方法。结合四自由度(4-DOF)机械手臂硬件控制系统,运用改进D-H参数法建立了机械手臂正运动学模型,并通过逆运动学方法将目标位姿转化为机械手臂的控制指令,实现对目标抓取和放置的运动控制。实验结果表明,该视觉伺服的机械手臂运动控制系统能够准确、稳定地实现抓取和放置任务,定位精度高,对工业机器人在分拣、装配中的运动控制研究和应用有重要的参考价值。 展开更多
关键词 双目视觉 机械手臂 目标识别 空间位置 动力学模型
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高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究 被引量：8
17
作者 赵振民 刘锋 +1 位作者 孔民秀 孙立宁 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期98-104,共7页
针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案。从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形... 针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案。从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形式,并用自适应算法对耦合参数进行实时在线辨识,基于自抗扰控制算法设计了系统的非线性的控制器。仿真结果表明,在对机械手臂快速响应的要求下,相对于传统的控制算法,关节的超调能够减少,关节位置跟踪精确度得到了提高。采用改进的自抗扰控制策略能够描述出系统的不确定性,解决高速并联机械手臂运行时存在的快速响应和超调之间的矛盾,提高了系统的动态响应性能。 展开更多
关键词 高速并联机械手臂 自抗扰控制 扰动观测器 不确定性观测 超调抑制
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四自由度机械手臂运动学分析及雅可比矩阵求解 被引量：14
18
作者 吴磊 史仪凯 王萑 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第6期764-767,共4页
为了降低机械手臂正、逆运动学方程求解过程的复杂度,准确快捷求出逆运动学方程封闭的解析解,使控制更加精确,根据机器人四自由度机械手臂分析理论,提出一种优化的建立坐标系方法,建立了基于该坐标系的四自由度机械手臂正、逆运动学方程... 为了降低机械手臂正、逆运动学方程求解过程的复杂度,准确快捷求出逆运动学方程封闭的解析解,使控制更加精确,根据机器人四自由度机械手臂分析理论,提出一种优化的建立坐标系方法,建立了基于该坐标系的四自由度机械手臂正、逆运动学方程,给出了机器人各运动构件与末端执行器在空间的位置、姿态间的关系,使机器人在执行任务时能够按照预定的位置序列运动。并方便地求解出其雅可比矩阵,为实现机械手臂末端在笛卡尔空间的速度控制程序设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 机械手臂 D—H参数 运动学 逆运动学 雅可比矩阵
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五自由度康复机械手臂的设计 被引量：14
19
作者 车仁炜 吕广明 孙立宁 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第4期18-21,共4页
在对现有上肢康复设备和上肢康复治疗分析的基础上,设计研究了一种五自由度康复机械手臂,给出了各部分工作原理及运动特性,对主要部件的承载能力进行了验算,设计选择了驱动系统。对机械臂进行了动力学仿真,证明了该设计可以满足预设动... 在对现有上肢康复设备和上肢康复治疗分析的基础上,设计研究了一种五自由度康复机械手臂,给出了各部分工作原理及运动特性,对主要部件的承载能力进行了验算,设计选择了驱动系统。对机械臂进行了动力学仿真,证明了该设计可以满足预设动作要求,提高人体康复进程。 展开更多
关键词 上肢康复 机械手臂 动力学仿真
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两自由度机械手臂的交叉耦合模糊逻辑控制 被引量：5
20
作者 郑伟勇 李艳玮 周兵 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2019年第3期326-331,共6页
针对两自由度机械手臂难以建立数学模型的问题,提出了一种交叉耦合的两级控制系统.利用MATLAB Simulink对建立的交叉耦合模糊逻辑控制器的性能进行了模拟仿真,并与传统的PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器进行对比分析.结果表明:... 针对两自由度机械手臂难以建立数学模型的问题,提出了一种交叉耦合的两级控制系统.利用MATLAB Simulink对建立的交叉耦合模糊逻辑控制器的性能进行了模拟仿真,并与传统的PID控制器、基于遗传算法优化的PID控制器进行对比分析.结果表明:搭建的交叉耦合模糊逻辑控制器对立臂转角和悬臂转角阶跃响应的稳定时间分别为0. 05和0. 12 s,该控制器具有较高的控制精度和收敛速度,在控制稳定性、响应速度和超调量等方面的性能均明显优于其他算法,对两自由度机械手系统具有优异的控制性能. 展开更多
关键词 机械手臂 两自由度 控制器 交叉耦合 双轴伺服 模糊逻辑控制 电液伺服 模拟仿真
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