收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

量具操纵机械手运动学模型研究及分析

姜绍聪  
【摘要】:多指机械手作为一种配合工业机器人及各种机械臂进行工作的末端执行器,凭借着丰富的功能性,已被广泛应用于众多领域中。本文通过对当今国内机械加工生产过程中测量技术现状的研究,为了提升车间工作效率以及降低人为误差,设计了一款量具操纵机械手,可以在一定程度上替代人力,实现对两种常用量具的使用,基于探索机械手代替人手操纵现有量具完成测量检验过程的技术路径,进而实现特定方式的智能制造。针对机械结构、运动学模型构建与分析、静力学与动力学分析、抓取稳定性判定、手指抓取运动轨迹规划等方面展开研究,完成的主要工作如下:首先,以两种通用量具为工作对象,确定量具操纵机械手的设计指标,对目前机械手主要的传动方案与驱动方式进行研究,并选取合适的方案。根据量具的使用规范确定了手指的个数、自由度个数及关节运动副形式,并完成手指部分、手掌部分结构设计及整体装配布局,列出操纵方案,同时选取合适的传感器、电机及其他关键部件。然后,引入标准DH法建系准则,对量具操纵机械手的单指进行正、逆运动学模型构建、分析及验证,并获得机械手单指及整体的工作空间,经分析满足使用要求。通过MD-H法建立机械手静态位姿误差模型,并通过矩阵微分法求得手指的静态位置偏差与静态姿态偏差,均处于可接受范围内,证明了所建理论模型的合理性。再者,对量具操纵机械手手指进行静力学分析,并通过拉格朗日法对手指进行动力学分析,得到指尖力、关节力矩、关节变量三者间的关系,对手指雅克比矩阵的奇异性进行分析,并通过NX12.0对手指进行动力学仿真。对主要的抓取模型进行研究,以有摩擦点接触模型为基础,从力的封闭性对量具操纵机械手的抓取稳定性进行判定,并通过一种针对多点抓取的计算模型对指尖最小接触力进行求解,并且对机械手操纵量具过程中的接触紧密性与运动速度的合理性制定了分析方案。最后,对常用的机械手轨迹规划方法进行研究,根据关节空间与笛卡尔空间中路径规划的特点,提出一种针对手指轨迹的三步规划方案。并出于确保机械手抓取运动过程的稳定性以及为后续实际轨迹规划方法提供选择与参考的目的,通过ADAMS对量具操纵机械手操纵两种量具的抓取运动过程分别赋予三次插值驱动及五次插值驱动,并进行仿真。根据所得结果,对比分析两种多项式插值法规划下手指运动受到的影响,使得前文部分论据的准确性得以验证。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈萍;罗璠;陈俊;;双机械手运动学分析及仿真研究[J];科技创新导报;2010年31期
2 辛瑞武;肖南峰;;五指形仿人机械手的数学模型研究[J];计算技术与自动化;2006年01期
3 韩玉强,高秀兰;多指机械手运动学模型的建立[J];机械研究与应用;2001年04期
4 宋文骐;万光珉;杨宗正;;机械手的基本知识(三)[J];锻压机械;1979年03期
5 黄金凤;邢利然;范米谦;;加热炉进出料机械手运动学分析及参数优化[J];华北理工大学学报(自然科学版);2019年01期
6 陈楠;刘正士;杨岩江;王勇;邢斌;;一种单电机驱动外骨骼康复机械手的机构设计与运动分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2019年11期
7 张蕾;韦攀东;李鹏飞;王晓华;刘秀平;;采用神经网络算法的多指机械手织物抓取规划[J];纺织学报;2017年01期
8 张利;高波;贾浩文;吕学义;;助老助残机械手的轨迹规划[J];电子质量;2017年05期
9 曲风杰;张奇峰;张竺英;全伟才;;面向水下阀门开闭的水下机械手轨迹规划仿真[J];计算机仿真;2014年11期
10 刘晓敏;耿德旭;赵云伟;张金涛;武广斌;彭贺;;气动柔性五指机械手结构设计及其抓取实验[J];机床与液压;2015年07期
11 严楠;陈罡;高晓丁;孟静;;一种穿鞋带机械手的运动学分析与仿真[J];机械制造;2015年01期
12 赵云伟;耿德旭;刘晓敏;张金涛;;气动柔性五指机械手的运动学及抓持能力[J];机器人;2014年02期
13 陈燕;邹湘军;徐东风;蔡伟亮;;虚拟环境下采摘机械手行为仿真[J];机械设计;2010年11期
14 孙皓旻;叶军;查达朝;金少华;周文;;一种欠腱驱动的四指机械手[J];中国西部科技;2009年29期
15 张善青;倪雁冰;宗升发;;高速并联机械手轨迹规划及数值仿真[J];组合机床与自动化加工技术;2007年08期
16 邹培海;;基于ADAMS的水下机械手研究[J];机械工程师;2007年03期
17 李斌;多指机器人的研制[J];管理科学文摘;1997年04期
18 王强,徐礼钜,姚进;双臂机械手干涉区的分析[J];机器人;1993年03期
19 李鼎培,J.L.Aravena;采用简单几何模型对机械手装置的控制[J];机器人;1987年05期
20 刘祚时;房双艳;饶远;;桌面机械手双臂协作试验研究[J];传感器与微系统;2022年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 孙竞男;孔令瑶;宋健;;助力机械手在汽车总装装配中的应用[A];第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2017年
2 高志生;;一种剥取椰子衣纤维机械手仿真人手动作的研究[A];2016年海南机械科技学术年会论文集[C];2016年
3 宋伟;姜红建;李剑鹏;陈正;朱世强;;绳驱多关节柔性水下机械手的设计[A];第九届全国流体传动与控制学术会议(9th FPTC-2016)论文集[C];2016年
4 李贵生;唐辉;符勰;雷立财;;中试厂俄罗斯三关节机械手的调试与应用[A];中国核科学技术进展报告(第二卷)——中国核学会2011年学术年会论文集第9册(核医学分卷、核技术工业应用分卷)[C];2011年
5 胡国辉;;远距离操作工具——核用机械手简介[A];中国核学会核化工分会成立三十周年庆祝大会暨全国核化工学术交流年会会议论文集[C];2010年
6 朱文宏;席裕庚;张钟俊;;刚性多机械手搬物系统的递阶协调控制[A];1992年控制理论及其应用年会论文集(下)[C];1992年
7 张戎军;孙增圻;孙富春;;柔性机械手的建模与控制[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
8 朱文宏;席裕庚;张钟俊;;多机械手协调抓物的鲁棒分解控制[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
9 朱文宏;席裕庚;江卓军;;基于虚拟分解的多机械手(指)的协调控制[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
10 张奇志;孙增圻;孙富春;;多连杆柔性机械手控制的一种简单方法[A];2001年中国智能自动化会议论文集(上册)[C];2001年
11 张金枝;肖立军;;助力机械手在汽车制造业中的应用[A];企业应用集成系统与技术学术研究会论文集[C];2006年
12 陈辛波;何珊;;一种双腕作业简易机械手的研究[A];第十二届全国机构学学术研讨会论文集[C];2000年
13 沈孝芹;张蔚波;于复生;陈继文;魏志国;;三自由度机械手手持盒的研制[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
14 张刚平;周平;查越明;黄耀熊;;医疗器械生产线自动分检机械手的研制[A];中国遗传学会“第十一届全国激光生物学学术会议”暨《激光生物学报》创刊廿周年庆祝会、第十届粤港生物物理研讨会暨2012年广东生物物理学术年会会议资料[C];2012年
15 韦庆;常文森;张彭;朱晓峰;;机械手接触作业研究:曲面跟踪[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
16 张戎军;孙增圻;孙富春;郭木河;;柔性机械手加速度反馈的理论研究[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
17 雷拥军;吴宏鑫;;基于奇异摄动方法的双柔性机械手协调控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
18 杨玮;曹巨江;张锋;;系列化原则在弧面凸轮机械手设计中的应用[A];第五届全国凸轮机构学术会议暨中日凸轮学术交流会议论文集[C];2003年
19 刘新建;李迅;张彭;;双柔性杆机械手点位运动的关节轨迹规划[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
20 熊伟;王海涛;狄海涛;王祖温;;基于梯形图方法的全气动装弹机械手设计[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(上)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张付祥;创伤手指康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
2 申雄;模拟深水环境下双机械手协调作业关键技术研究[D];华中科技大学;2013年
3 肖治琥;深水机械手动力学特性及自主作业研究[D];华中科技大学;2011年
4 赵永杰;高速轻型并联机械手动态设计理论与方法[D];天津大学;2006年
5 刘晓敏;基于气动复合弹性体柔性关节机械手研究[D];吉林大学;2013年
6 王丹;基于仿真和实验分析的的管道施工机械手若干关键技术研究[D];东北大学;2014年
7 姚福林;纺织复合材料单边缝合机械手系统及其缝合行为研究[D];天津工业大学;2016年
8 王鹏;手指创伤功能康复机械手系统研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 李占贤;高速轻型并联机械手关键技术及样机建造[D];天津大学;2004年
10 卢宗兴;超声无损检测双机械手扫查技术的关键问题研究[D];北京理工大学;2016年
11 刘增辉;姿态协同仿人形机械手的设计与抓取规划[D];上海交通大学;2020年
12 杨秀清;机电液耦合的搬运机械手虚拟样机研究[D];中国科学技术大学;2008年
13 孙富春;机械手的神经网络稳定自适应控制[D];清华大学;1997年
14 田颖;轮式悬架移动柔性机械手动力学建模分析与仿真[D];河北工业大学;2014年
15 谭跃刚;基于非完整约束的欠驱动机械手及其运动控制的研究[D];武汉理工大学;2005年
16 李国涛;可展开桁架式抓取机械手设计与控制研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
17 崔根群;用于危险品检测的移动机械手的运动性能分析及其控制[D];河北工业大学;2007年
18 杨超;基于在线逼近的作业型AUV及机械手系统自适应控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2018年
19 张朝阳;基于视觉的机器人废金属分拣系统研究[D];中国农业大学;2015年
20 张利敏;基于动力学指标的Delta高速并联机械手集成优化设计方法研究[D];天津大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 姜绍聪;量具操纵机械手运动学模型研究及分析[D];哈尔滨工程大学;2021年
2 谢迪;绳驱动仿人机械手工作空间及抓取布局点规划研究[D];湖北工业大学;2020年
3 岳阳;仿人机械手的结构设计与主从控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2021年
4 郑霖;基于生机接口的柔性可穿戴康复机械手研究[D];燕山大学;2021年
5 马涛;一种新型柔性仿人机械手的优化设计研究[D];河北工业大学;2020年
6 田玉娇;单臂式冲压搬运机械手的设计与分析[D];哈尔滨工业大学;2020年
7 李奇松;选矸机械手结构设计与研究[D];华北理工大学;2021年
8 段勇强;基于机器视觉的智能采茶机械手控制系统研究[D];湖北民族大学;2021年
9 王鹏;气动仿人机械手的运动学与控制策略研究[D];电子科技大学;2017年
10 王熙杰;随形抓取机械手的设计及运动实现[D];兰州交通大学;2017年
11 闫楠楠;多机械手协作系统运动协调与智能混合跟踪控制研究[D];山东科技大学;2017年
12 王鑫;助老助残机械手控制技术研究[D];山东科技大学;2017年
13 谷志昂;多功能助残轮椅机械手结构设计与运动控制的研究[D];东北大学;2015年
14 郑显华;仿人机械手结构及其控制系统研究[D];中国矿业大学;2015年
15 刘玉斌;4R搬运机械手参数优化及动力学分析[D];沈阳工业大学;2016年
16 刘兴;5R关节型上下料机械手的动力学分析及其仿真的研究[D];沈阳工业大学;2015年
17 张建华;深海模拟环境中液压水下机械手的仿真研究[D];华中科技大学;2012年
18 黄浩乾;采摘机械手的设计及其控制研究[D];南京农业大学;2010年
19 陈萍;水下机械手阻抗控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
20 马骁;基于动力学的高速并联机械手控制方法研究[D];天津大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 李木子;多用途机械手像人手一样灵活[N];中国科学报;2021年
2 吴天一 本报记者 王春;废墟中精准识别生命信号 触嗅一体机械手“有一手”[N];科技日报;2022年
3 本报记者 叶真;智能机械手能摸会闻,探寻生命信号[N];新华日报;2022年
4 记者 陈彬;科学家通过人颅内电极控制机械手[N];中国科学报;2014年
5 唐一尘;3D打印机械手能玩游戏机[N];中国科学报;2021年
6 本报记者 王轶辰;“机械手”更换空气弹簧省时又省力[N];经济日报;2019年
7 记者 张景阳;智能机械手拆装空气弹簧省时省力[N];科技日报;2019年
8 全媒记者 程璐 见习记者 杨雪 武玥伶 通讯员 赵国梁;机械手奏响航道现代梦[N];中国水运报;2019年
9 林奥 姜纪荣;机械手“打开”发展大空间[N];闽北日报;2017年
10 本报记者 徐榕蔚;今日机械手 未来机器人[N];威海日报;2011年
11 记者 姜小毛;石化码垛将进入机械手时代[N];中国化工报;2006年
12 本报记者 余建斌;机械手,随意念而动[N];人民日报;2014年
13 实习记者 张佳欣;充气机械手能助截肢者实时触觉控制[N];科技日报;2021年
14 ;美使用机械手进行外科手术[N];中国医药报;2000年
15 本报记者 彭冰;“善于创新”成为最突出的职业气质[N];工人日报;2019年
16 记者 刘冕;“巨无霸”有望依靠机械手快速换电池[N];北京日报;2015年
17 本报记者 傅菁 特约通讯员 钟兮;“机械手”库底取沙[N];人民长江报;2015年
18 本报记者 王立忠 张越姣;“机械手”让农民告别“三弯腰”[N];铁岭日报;2010年
19 记者 于海;移植树木用上“万能机械手”[N];沈阳日报;2009年
20 本报记者 胡从意;东莞智能机械手标准联盟成立[N];东莞日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978