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簡(jiǎn)介：河北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文基于移動(dòng)機(jī)械手的危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)器泄漏監(jiān)控與修補(bǔ)系統(tǒng)技術(shù)研究姓名張建暢申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別博士專(zhuān)業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師張明路20080501基于移動(dòng)機(jī)械手的危險(xiǎn)化學(xué)反應(yīng)器泄漏監(jiān)控與修補(bǔ)系統(tǒng)技術(shù)研究II用人工鋪設(shè)的12條紅色路徑，紅色路徑上粘有六種綠色路標(biāo)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)機(jī)械手的導(dǎo)航，并使用離線確定的兩種HSI顏色閾值進(jìn)行區(qū)域分割，避免了在線確定分割閾值以及區(qū)分路徑和路標(biāo)區(qū)域的復(fù)雜過(guò)程，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，通過(guò)在HEBUT2型移動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行的大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明本文提出的方法是一種簡(jiǎn)單有效的移動(dòng)機(jī)械手視覺(jué)導(dǎo)航方法。5、對(duì)機(jī)械手的視覺(jué)與超聲信息的融合進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用于機(jī)械手末端的精確定位。對(duì)于機(jī)械手的視覺(jué)系統(tǒng)，研究了其預(yù)處理過(guò)程，產(chǎn)生一幅易于計(jì)算機(jī)識(shí)別和理解的二維目標(biāo)圖像，同時(shí)由超聲傳感器來(lái)提供第三維的距離信息。試驗(yàn)表明，該方法可以將機(jī)械手末端至封堵起始點(diǎn)的三維距離信息提取出來(lái)，應(yīng)用于機(jī)械手末端的精確定位，為機(jī)械手下一步實(shí)施噴膠封堵作業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字關(guān)鍵字移動(dòng)機(jī)械手，泄漏檢測(cè)，遠(yuǎn)程監(jiān)控與預(yù)警，封堵，視覺(jué)導(dǎo)航，模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

簡(jiǎn)介：某集團(tuán)為了提高生產(chǎn)效率，需要研制出一條溫?cái)D壓生產(chǎn)線，由電爐、機(jī)械手、擠壓機(jī)組成。本文以實(shí)際工程項(xiàng)目“溫?cái)D壓生產(chǎn)線”為背景，設(shè)計(jì)出從高溫電爐夾持工件并送入擠壓機(jī)中的機(jī)械手，代替人工勞動(dòng)，提高生產(chǎn)率。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)和控制方式基本上都采用高精度伺服電機(jī)，成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度慢、工作效率較低，這些問(wèn)題阻礙了機(jī)械手在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用。氣壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、無(wú)污染等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，已成為自動(dòng)化不可缺少的重要手段，備受人們的重視。尤其是氣動(dòng)伺服定位技術(shù)已能使氣缸在高速運(yùn)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定位，而氣動(dòng)機(jī)械手也相應(yīng)得到發(fā)展。本研究工作包括以下幾個(gè)方面①介紹了機(jī)械手的一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，確定熱壓成型機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)；②設(shè)計(jì)了機(jī)械手的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定可編程序控制器的控制方案并編寫(xiě)了程序；③采用DH法建立機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程以及拉格朗日方程建立了動(dòng)力學(xué)方程，確定各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件與末端執(zhí)行器空間的位置和姿態(tài)關(guān)系以及機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和作用力之間的關(guān)系；④通過(guò)理論計(jì)算選型，確定了各執(zhí)行元件的參數(shù)。

簡(jiǎn)介：該文研究了一種可實(shí)現(xiàn)二平動(dòng)自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)、尺度綜合、伺服電機(jī)參數(shù)預(yù)估、控制器參數(shù)整定、運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定等關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)了一臺(tái)可充電電池質(zhì)量高速自動(dòng)分揀機(jī)械手產(chǎn)品化樣機(jī)取得了如下創(chuàng)造性成果□利用平行四邊形的性質(zhì)提出一種具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可實(shí)現(xiàn)二平動(dòng)自由度的全鉸接并聯(lián)機(jī)構(gòu)DIAMOND機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)因采用轉(zhuǎn)動(dòng)副伺服電機(jī)安裝在機(jī)架上故制造成本低且利于實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)將該機(jī)構(gòu)與一單自由度進(jìn)給機(jī)構(gòu)串接可構(gòu)成三平動(dòng)自由度混聯(lián)機(jī)械手因此特別適用于在一個(gè)平面內(nèi)需要高速運(yùn)動(dòng)而在與該平面正交方向需要長(zhǎng)短距步進(jìn)或緩進(jìn)的場(chǎng)合□提出了一種全域綜合性能指標(biāo)該指標(biāo)兼顧了雅克比矩陣條件數(shù)全域均值和波動(dòng)量間的矛盾同時(shí)通過(guò)引入傳力特性、工作空間機(jī)構(gòu)體積比、以及工程可行性等一系列約束條件進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)尺度的最優(yōu)綜合提出一種確定伺服進(jìn)給電機(jī)參數(shù)的方法該方法借助奇異值分解原理建立了關(guān)節(jié)變量上界與單位操作變量間的映射關(guān)系進(jìn)而可快速預(yù)估出伺服電機(jī)參數(shù)□提出一種對(duì)固定增益PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行參數(shù)整定的有效方法該方法采用CHR擾動(dòng)抑制算法整定速度環(huán)參數(shù)并根據(jù)電控與機(jī)械子系統(tǒng)匹配原則實(shí)現(xiàn)位置環(huán)增益整定上述方法與速度前饋功能有效地提高了機(jī)械手的速度、軌跡精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性□提出一種首先辨識(shí)主動(dòng)臂回零轉(zhuǎn)角誤差而后再辨識(shí)其它幾何參數(shù)誤差的分層遞階運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法理論與工程實(shí)踐證明該方法具有很強(qiáng)的魯棒性□基于上述研究成果建造出一臺(tái)可充電電池質(zhì)量高速自動(dòng)分揀機(jī)樣機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)手爪最高速度可達(dá)45MS最大加速度達(dá)60MS點(diǎn)一點(diǎn)定位精度達(dá)005MM另臺(tái)樣機(jī)已經(jīng)出口英國(guó)WARWICK大學(xué)用于科研與教學(xué)

簡(jiǎn)介：論文綜述了數(shù)控機(jī)床與PCB鉆床以及工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r。根據(jù)市場(chǎng)中現(xiàn)有的PCB鉆床換刀機(jī)械手的狀況，設(shè)計(jì)了PCB鉆床換刀機(jī)械手總體方案，包括系統(tǒng)總體功能，機(jī)械手坐標(biāo)形式與自由度，換刀機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案和控制方案。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要元件參數(shù)的計(jì)算和型號(hào)的確定，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型的建立與理論分析?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)包括控制方案的確定，PLC總體設(shè)計(jì)、硬件方案設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)PLC程序來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電磁閥工作，實(shí)現(xiàn)了利用卡爪夾緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)取刀等一系列動(dòng)作，并且提出了系統(tǒng)抗干擾的一些措施，最后給出程序梯形圖。

簡(jiǎn)介：本課題是針對(duì)中國(guó)煤礦井下濕噴工藝比較落后的現(xiàn)狀而提出的，是新汶礦業(yè)集團(tuán)良莊煤礦資助的項(xiàng)目“井下濕噴作業(yè)線研制”的一項(xiàng)重要子課題。本課題是在詳細(xì)了解國(guó)內(nèi)外混凝土機(jī)械手發(fā)展?fàn)顩r的前提下，首次提出了一種適用于煤礦井下的濕噴機(jī)械手設(shè)計(jì)方案單軌吊混凝土濕噴機(jī)械手。本文在對(duì)單軌吊濕噴機(jī)械手進(jìn)行三維精確建模的基礎(chǔ)上，深入分析了現(xiàn)場(chǎng)的各種工況條件，確定了負(fù)載敏感型的電液比例控制系統(tǒng)作為機(jī)械手的液壓系統(tǒng)。利用SOLIDWKS軟件的優(yōu)點(diǎn)，準(zhǔn)確地計(jì)算出了機(jī)械手各構(gòu)件的鉸接點(diǎn)坐標(biāo)、重心坐標(biāo)及質(zhì)量，并以此計(jì)算出各液壓執(zhí)行元件的最高負(fù)載，根據(jù)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)速度的期望值，計(jì)算出了各液壓執(zhí)行元件的流量，為液壓元件的選型提供了依據(jù)。選定了液壓元件的AMESIM模型，并且利用AMESIM中的HCD庫(kù)，重新設(shè)計(jì)了部分元件的AMESIM模型。利用AMESIM機(jī)械庫(kù)中的機(jī)械模型和信號(hào)庫(kù)中的函數(shù)模型，建立了機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)，按照機(jī)械手作業(yè)的要求，設(shè)定了輸入信號(hào)的時(shí)序和大小。然后對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了機(jī)、電、液一體化的AMESIM仿真，仿真結(jié)果從理論上驗(yàn)證了單軌吊機(jī)械手方案是可行的。同時(shí)，機(jī)械手樣機(jī)在煤礦井下的成功試用進(jìn)一步驗(yàn)證了單軌吊機(jī)械手方案的可行性，且本課題研究的液壓系統(tǒng)是可以應(yīng)用于單軌吊濕噴機(jī)械手的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中。

簡(jiǎn)介：點(diǎn)擊查看更多氣動(dòng)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析及控制的研究.pdf精彩內(nèi)容。

簡(jiǎn)介：隨著IC裝備自動(dòng)化程度的提高，在磨削、拋光、刻蝕、裝配、包裝等半導(dǎo)體加工過(guò)程中，硅片傳輸機(jī)械手已經(jīng)成為不可或缺的關(guān)鍵裝置，其傳輸過(guò)程的穩(wěn)定性和重復(fù)定位精度直接或者間接地影響著IC元件的加工質(zhì)量。硅片傳輸機(jī)械手機(jī)械本體設(shè)計(jì)的合理性和控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和安全性?，F(xiàn)有的硅片傳輸機(jī)械手存在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、重復(fù)定位精度低等問(wèn)題，使其不能滿足硅片精確定位要求，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。在闡述了硅片傳輸機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，本文對(duì)現(xiàn)有的機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，解決了機(jī)械手內(nèi)部走線相互纏繞和帶輪打滑等技術(shù)問(wèn)題；校正了末端臂體，保證了末端執(zhí)行器的徑向直線運(yùn)動(dòng)，提高了機(jī)械手徑向運(yùn)動(dòng)的精度；增加了限位開(kāi)關(guān)，確保了機(jī)械手的安全運(yùn)行；調(diào)整了電機(jī)的控制參數(shù)，使機(jī)械手具有了優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能；根據(jù)脈沖方向的位置控制模式，對(duì)伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器與可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行了硬件連接，進(jìn)而完善了硅片傳輸機(jī)械手試驗(yàn)平臺(tái)，為后續(xù)的硬件調(diào)試、運(yùn)動(dòng)控制和重復(fù)定位精度分析奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)硅片傳輸機(jī)械手的工作原理和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，采用了“PMACPC”的控制方案。以PC機(jī)作為上位機(jī)，完成控制系統(tǒng)中的非實(shí)時(shí)任務(wù)；以運(yùn)動(dòng)控制器作為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的控制任務(wù)。調(diào)整過(guò)程中引入了前饋控制，構(gòu)成了具有反饋和前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)整定控制器中的PID參數(shù)，提高了系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)伺服特性達(dá)到剛性好、系統(tǒng)穩(wěn)定以及跟隨誤差小的目的。編寫(xiě)了硅片傳輸機(jī)械手的控制系統(tǒng)軟件，設(shè)計(jì)了便于用戶操作的友好的人機(jī)交互接口界面，增加了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制、運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序的調(diào)用、機(jī)械手三軸聯(lián)動(dòng)等功能。最后，通過(guò)控制程序完成了硅片傳輸機(jī)械手的調(diào)試工作，并對(duì)重復(fù)定位精度進(jìn)行了分析。針對(duì)機(jī)械手的升降、旋轉(zhuǎn)和徑向運(yùn)動(dòng)，在指定位置采集了大量的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，把分析后的數(shù)據(jù)反饋到上位機(jī)控制程序中進(jìn)行補(bǔ)償，提高了硅片傳輸機(jī)械手的重復(fù)定位精度，其徑向重復(fù)定位精度為±012MM，旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度為±003°，升降重復(fù)定位精度為±004MM，從而保證了硅片定位的精確性。

簡(jiǎn)介：昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文氣動(dòng)機(jī)械手位置伺服控制系統(tǒng)及控制策略的研究姓名陳小儉申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專(zhuān)業(yè)機(jī)械制造及自動(dòng)化指導(dǎo)教師吳張永20050608暈矍堡三奎堂堡主堂堡堡蘭ABSTRACTSINCEPNEUMATICTECHN0109YHASASERIALSOFADVANTAGESOFHIGHDRIVEVELOEITY，SIMPLECONTRACTURE，ANTIPOLLUTION，EASYTOMAINTENANCE，LOWCOST，ITHASBEENWIDELYUSEDINTHEINDUSTRIALFIELDSOFMEDICALINSTRUMENTELCPNEUMATICTECHNICAIHASBEENTHEINDISPENSABLEMEANSTOREALIZEAUTOMATIONASTHEFRONTIERRESEARCHAREA，PNEUMATICTECHNOLOGYHASBEENPAIDMOREATTENTIONHOWEVER，BECAUSEOFTHEINHERENTSTRONGLINEARFEATUREANDTHEINFLUENCEOFFRICTION，IT’SVERYDIFFICULTTOACHIEVEIDEALRESULTOFPERFECTPRECISIONANDSTABILITY，RESTRAININGITSFURTHERAPPLICATIONINTHEINDUSTRYTHEREFORE，F(xiàn)OCUSINGONTHEPNEUMATICPOSITIONINGSYSTEM，THESTUDYSHOULDIMPROVE，THROUGHTHESUITABLEMETHODOFCONTROL，THECUSHIONINGCHARACTERISTICANDSPEEDUPTHEVELOCITY，REALIZETHEARBITRARYPOSITIONINGASWEL1ITCERTAINLYHASBEENTHEIMPORTANTANDPRACTICABLEAREAOFRESEARCHTHEPNEUMATIESERVOPOSITIONINGSYSTEM，WHICHISCOMPOSEDOFRODLESSCYLINDERANDTHESERVOVALVE，ISSTUDIEDONMATHEMATICALMODELINGANDCONTR01INTHISPAPERFIRSTLY，PNEUMATICSERVOPOSITIONINGSYSTEMISANALYZEDSYSTEMICALLY，ANDMATHEMATICALMODELISBUILDTHEPNEUMATICSYSTEMISANONLINEARTIMEVARIANTSYSTEMBECAUSEOFTHECOMPRESSIBILITYOFAIR，THEAIRMASSFLOWRATETHROUGHTHEVALVE，THEFRICTIONFORCEBETWEENTHEPISTONANDTHECYLINDER，ETCSECONDLYTHECOMPONENTSOFTHEPNEUMATIESERVOSYSTEMANDTHEPRINCIPLESOFSOFTWAREANDHARDWAREAREINTRODUCEDLASTLY，ACCORDINGT0THECHARACTERISTICSOFTHEEXPERIMENTALSYSTEM，RESEARCHONCONTR01STRATEGYISAVERYIMPORTANTPART，IUWHICHFEASIBILITYISVALIDATEDHVSIMULATIONANDEXPERIMENTSBPNEURALNETWORKCANEASILYAPPROXIMATEARBITRARYNONLINEARMAPPINGSUNDERCERTAINCIRCUMSTANCEANDHAS1EARNINGANDADAPTIVEABILITYANDITISSUITABLETOIDENTIFYANDCONTROLNONLINEARSYSTEROSTHEREFORE，BASEDONCONVENTIONALPIDCOUTR01ANDNEURALT鯫ONTRO】，NEURALNETWORKPIDCONTR01METHODISADOPTEDASTHESTRATEGYTOKEEPAGOODDYNAMICPROCESSANDABETTERSTEADYSTATEBEHAVIORTHESIMULATEDRESULTSⅡ

簡(jiǎn)介：本文面向國(guó)家汽車(chē)工業(yè)對(duì)多坐標(biāo)、多功能、可重構(gòu)制造裝備的重大需求，在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目課題的資助下，對(duì)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一類(lèi)新型五坐標(biāo)可重構(gòu)混聯(lián)機(jī)械手TRICEPTⅣ混聯(lián)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、誤差建模、靈敏度分析和精度綜合等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。本文主要工作研究成果⑴根據(jù)TRICEPTⅣ混聯(lián)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將其主模塊分解為并、串聯(lián)子系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上利用閉環(huán)矢量鏈法建立位置逆解分析模型。通過(guò)引入運(yùn)動(dòng)約束的概念構(gòu)造出了其6階速度雅可比矩陣，進(jìn)而獲得了操作空間與關(guān)節(jié)空間的速度映射算子。⑵基于小攝動(dòng)原理構(gòu)建TRICEPTⅣ混聯(lián)機(jī)械手誤差源與末端位姿誤差之間的映射模型，利用驅(qū)動(dòng)雅可比矩陣與約束雅可比矩陣分離出影響末端位姿誤差的可補(bǔ)償誤差源與不可補(bǔ)償誤差源。⑶建立該機(jī)構(gòu)不可補(bǔ)償誤差源的映射方程的概率模型，選用一種基于全域的靈敏度分析指標(biāo)，通過(guò)靈敏度分析確定不可補(bǔ)償誤差源對(duì)末端位姿誤差的影響程度。⑷以制造成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，將末端參考點(diǎn)輸出的最大位姿誤差的標(biāo)準(zhǔn)差滿足給定的允差范圍作為約束條件構(gòu)造其數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，利用遺傳算法合理地優(yōu)化各不可補(bǔ)償幾何誤差源的公差。

簡(jiǎn)介：蒸汽發(fā)生器SG是核動(dòng)力裝置中一、二回路之間的連接樞紐，也是核動(dòng)力裝置運(yùn)行中發(fā)生故障最多的設(shè)備之一。由于蒸汽發(fā)生器里面存在放射性物質(zhì)，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，人不能進(jìn)去進(jìn)行維修，這時(shí)就需要機(jī)械手代替人完成維修工作。大多數(shù)的檢修活動(dòng)是遠(yuǎn)距離操控進(jìn)行，例如，一個(gè)機(jī)械手通過(guò)人孔安裝于蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)，機(jī)械手的前端攜掛不同的檢修工具即可實(shí)施不同的檢修活動(dòng)。本文的工作是圍繞某項(xiàng)目進(jìn)行的，設(shè)計(jì)一套機(jī)械手用于蒸汽發(fā)生器堵管等各種檢修工作，具有六個(gè)關(guān)節(jié)，同時(shí)末端安裝偏心工具。本文主要完成了機(jī)械手的工作空間分析，運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)控制等工作。首先本文給出了蒸汽發(fā)生器檢修機(jī)械手控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)組成和硬件軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的主要功能和原理等。然后本文對(duì)機(jī)械手的作業(yè)環(huán)境進(jìn)行分析，求解機(jī)械手在各種情況下的可達(dá)空間，并提出了該機(jī)械手的碰撞檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了考慮碰撞和不考慮碰撞情況下的機(jī)械手可行空間求解，分析了堵管可行面積，并分析了機(jī)械手引入偏心工具后對(duì)機(jī)械手工作性能的改善，對(duì)比了引入工具偏心前后機(jī)械手的堵管可行面積的區(qū)別。接下來(lái)本文實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，并將問(wèn)題分為工具的偏心及非偏心情況分別研究，不考慮偏心時(shí)機(jī)械手非冗余，文中分別研究了代數(shù)解法和幾何解法?？紤]工具偏心的機(jī)械手存在冗余，提出了代數(shù)法與優(yōu)化方法結(jié)合的辦法，同時(shí)保證了算法的精確性和實(shí)時(shí)性，本文還研究了機(jī)械手的壁碰逆解，提出了基于免疫遺傳算法的避碰逆解方法，并對(duì)算法的快速性作出考慮，以適應(yīng)實(shí)時(shí)應(yīng)用，本文還研究了機(jī)械手速度逆解，在此基礎(chǔ)上給出了機(jī)械手在不同工作點(diǎn)下的各向極限運(yùn)動(dòng)速度的分析方法。然后本文研究了機(jī)械手的軌跡規(guī)劃問(wèn)題，提出了該機(jī)械手的三階簡(jiǎn)化路徑規(guī)劃模型。并分別對(duì)已知末端期望軌跡和未知末端期望軌跡情況下的機(jī)械手軌跡規(guī)劃問(wèn)題展開(kāi)研究。對(duì)于已知期望軌跡的情況，提出了基于直接實(shí)時(shí)逆解的方法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，對(duì)于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，本文提出了基于CMAC網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)軌跡跟蹤控制，和基于支持向量機(jī)的大范圍軌跡跟蹤結(jié)果逼近，并且分別對(duì)傳統(tǒng)的CMAC網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)提出了改進(jìn)的方法，提高了實(shí)時(shí)性；對(duì)于未知期望軌跡的情況，提出了基于人工勢(shì)場(chǎng)序列的軌跡規(guī)劃方法，不同于傳統(tǒng)的人工勢(shì)場(chǎng)法，對(duì)于高維空間應(yīng)用，該方法具有更簡(jiǎn)單的形式和可實(shí)現(xiàn)性，另外本文提出了基于路標(biāo)法的機(jī)械手軌跡規(guī)劃，同時(shí)兼顧了規(guī)劃算法的強(qiáng)搜索能力和實(shí)時(shí)應(yīng)用問(wèn)題，本文對(duì)傳統(tǒng)路標(biāo)法提出了改進(jìn)方法，使得該方法更加易與應(yīng)用和向高維空間推廣，本文提出的路標(biāo)法可以直接應(yīng)用與機(jī)械手的六軸聯(lián)動(dòng)的大范圍無(wú)碰撞路徑搜索問(wèn)題。最后本文研究機(jī)械手關(guān)節(jié)控制問(wèn)題，推導(dǎo)了雙旋轉(zhuǎn)變壓器合成算法實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)角，本文推導(dǎo)的算法保證在最大限度利用雙旋轉(zhuǎn)變壓器信息提高精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器容許誤差最大化，大大提高了合成數(shù)據(jù)的可靠性；對(duì)于機(jī)械手的關(guān)節(jié)伺服控制，本文提出了下位機(jī)速度控制模式，解決了此類(lèi)械手特有的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非線性死區(qū)嚴(yán)重等問(wèn)題；對(duì)于機(jī)械手的慣量和力矩解耦，本文提出了直接基于幾何變換和線積分的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，避開(kāi)了復(fù)雜的機(jī)械手動(dòng)力學(xué)模型的求解，大大提高了算法的可實(shí)現(xiàn)性和應(yīng)用性，并在此基礎(chǔ)上研究了機(jī)械手多關(guān)節(jié)聯(lián)動(dòng)控制。本文提出的所有算法和控制方法，都經(jīng)過(guò)仿真檢驗(yàn)，并且大部分方法已經(jīng)在機(jī)械手實(shí)際控制平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)際機(jī)械手的控制，并且通過(guò)大量的實(shí)際控制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了文中提出的方法的有效性和優(yōu)越性。

簡(jiǎn)介：隨著機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步及其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，康復(fù)機(jī)器人作為智能機(jī)器人的一個(gè)分支正在逐步進(jìn)入我們的生活，并給康復(fù)理論的發(fā)展和臨床康復(fù)技術(shù)的進(jìn)步帶來(lái)了新的動(dòng)力。目前，康復(fù)機(jī)器人技術(shù)正在日益成為機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。人手外傷或術(shù)后的功能恢復(fù)是手外科醫(yī)師必須面對(duì)的問(wèn)題。目前，連續(xù)被動(dòng)活動(dòng)（CONTINUOUSPASSIVEMOTION，簡(jiǎn)稱(chēng)CPM）理論正在進(jìn)入臨床實(shí)踐并為廣大康復(fù)醫(yī)師所日漸接受。為了給手外傷患者提供一個(gè)用于手功能康復(fù)治療的CPM機(jī)，給手外科康復(fù)醫(yī)師提供一個(gè)臨床研究的儀器設(shè)備，提高手功能康復(fù)治療的自動(dòng)化、智能化水平，結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金“智能促動(dòng)手（指）功能恢復(fù)醫(yī)療仿生機(jī)械手的研究”（批準(zhǔn)號(hào)60275033），針對(duì)連續(xù)被動(dòng)活動(dòng)裝置在手功能康復(fù)中應(yīng)用的特點(diǎn)與難點(diǎn)，本文圍繞創(chuàng)傷手指康復(fù)機(jī)械手的康復(fù)原理、CPM裝置的構(gòu)型設(shè)計(jì)與尺度綜合、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、康復(fù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)及傳感器信號(hào)處理方法、康復(fù)機(jī)械手嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、康復(fù)模式和系統(tǒng)實(shí)踐等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，最終成功研制了創(chuàng)傷手指功能康復(fù)機(jī)械手系統(tǒng)。本文首先研究了康復(fù)機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)。根據(jù)臨床康復(fù)的需要，設(shè)計(jì)了康復(fù)機(jī)械手康復(fù)治療方案，并在人手功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)能對(duì)人手指的多個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行康復(fù)運(yùn)動(dòng)的CPM裝置的構(gòu)型。該CPM裝置組成的基本單元是平面四桿機(jī)構(gòu)，針對(duì)這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出一種基于機(jī)械性能的平面四桿機(jī)構(gòu)尺度綜合方法。康復(fù)機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)選用仿生肌肉的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)劃分成仿生手指和仿生肌肉兩個(gè)模塊，兩個(gè)模塊通過(guò)仿生肌肉聯(lián)接構(gòu)成完整的康復(fù)機(jī)械手機(jī)械系統(tǒng)。其次研究了康復(fù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析方法。針對(duì)康復(fù)機(jī)械手對(duì)抓握訓(xùn)練的需求，將康復(fù)機(jī)械手CPM裝置和人的手指看作一個(gè)整體，進(jìn)行一體化分析。通過(guò)研究應(yīng)用旋量理論建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程的方法，在對(duì)平面四桿機(jī)構(gòu)和空間六桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提出了基于旋量理論的康復(fù)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方法。然后研究了康復(fù)機(jī)械手傳感系統(tǒng)。根據(jù)康復(fù)機(jī)械手CPM裝置的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的應(yīng)變測(cè)量原理，將關(guān)節(jié)力矩傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路集成在桿件上；采用霍爾位置傳感器實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)位置的無(wú)接觸測(cè)量，其信號(hào)調(diào)理電路集成在CPM裝置的關(guān)節(jié)上。根據(jù)關(guān)節(jié)力／位傳感器信號(hào)頻率較低的特點(diǎn)，在對(duì)主要干擾源進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了在時(shí)間域以實(shí)際輸入信號(hào)和理想輸出信號(hào)的均方差最小為優(yōu)化目標(biāo)的無(wú)限長(zhǎng)沖激響應(yīng)（IIR）數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。再次研究了康復(fù)機(jī)械手嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在康復(fù)機(jī)械手嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的方法。嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)采用了功能模塊化的方法，硬件系統(tǒng)的核心是基于串行外設(shè)接口（SPI）總線的數(shù)據(jù)采集模塊和電機(jī)控制模塊。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)硬件，軟件系統(tǒng)采用分級(jí)并行競(jìng)爭(zhēng)控制結(jié)構(gòu)。最后，對(duì)建立的仿生機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。包括系統(tǒng)性能評(píng)估實(shí)驗(yàn)和康復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)康復(fù)模式進(jìn)行了探索。

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簡(jiǎn)介：隨著ADSL寬帶用戶呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，故障申告的迅速增加，故障檢測(cè)的自動(dòng)化成為亟待解決的問(wèn)題。而開(kāi)發(fā)可以自動(dòng)處理插線機(jī)器人的關(guān)鍵問(wèn)題是要解決插塞孔的定位問(wèn)題。對(duì)于插線機(jī)器人來(lái)說(shuō)，尋找定位點(diǎn)，面臨兩個(gè)難題，第一插線位置具有局部不確定性。第二，機(jī)器人的全局運(yùn)動(dòng)保持較低的精度和局部相對(duì)于操作系統(tǒng)的高精度之間的平衡問(wèn)題。對(duì)插座模板上各插孔定位的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到能否準(zhǔn)確的檢測(cè)到客戶申報(bào)的線路。針對(duì)于定位這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，本論文從機(jī)構(gòu)定位要求出發(fā)，分析了系統(tǒng)現(xiàn)有機(jī)械定位方法的特點(diǎn)和不足，對(duì)抓線機(jī)械手的定位系統(tǒng)進(jìn)行了基于視覺(jué)的定位算法研究。為提高機(jī)械手的定位精度，引入圖像處理思想，確定了基于視覺(jué)的精粗結(jié)合的定位方法，搭建了圖像處理模塊的硬件平臺(tái)。針對(duì)ADSL檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)械手的精確性定位要求，設(shè)計(jì)了一種基于視覺(jué)的抓線機(jī)械手的定位方法。首先對(duì)現(xiàn)有的邊緣檢測(cè)算子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，尋找到一種滿足精度和速度要求的邊緣檢測(cè)算子。然后，考慮到傳統(tǒng)的HOUGH變換計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，影響整個(gè)系統(tǒng)的操作時(shí)間，無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性要求。本文根據(jù)實(shí)際需要作了改進(jìn)，減小了計(jì)算量，縮短了運(yùn)行時(shí)間，使得本算法具有實(shí)時(shí)性。對(duì)采集到的插板圖像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該算法能夠?qū)Σ灏迳细鞑蹇走M(jìn)行精確定位，并且在有噪聲干擾的環(huán)境下同樣取得了較好的效果，驗(yàn)證了該算法的準(zhǔn)確性和一定的魯棒性。

簡(jiǎn)介：本文從工程實(shí)際出發(fā)，運(yùn)用球面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)、最優(yōu)化方法、計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和CAE仿真技術(shù)等學(xué)科的理論成果，對(duì)球面五桿變胞機(jī)械手掌的機(jī)構(gòu)尺寸綜合進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，建立了球面五桿變胞機(jī)械手掌尺寸綜合的模型，并編制了相應(yīng)的優(yōu)化綜合程序。首先，建立了球面五桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模型，采用位移旋轉(zhuǎn)矩陣方法對(duì)球面五桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)之上詳細(xì)介紹了球面五桿變胞機(jī)械手的抓取特性。運(yùn)用機(jī)械手指工作平面法向量的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行機(jī)械手工作性能的分析研究，并采用三指共線條件對(duì)機(jī)械手指的正確抓取姿態(tài)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。采用變胞機(jī)械手三個(gè)的機(jī)械手指的工作空間三角形的面積作為球面五桿變胞機(jī)械手的工作空間評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上提出了以變胞機(jī)械手實(shí)現(xiàn)更多正確抓取姿態(tài)以及各個(gè)抓取姿態(tài)的工作空間最大為目標(biāo)的球面五桿變胞機(jī)械手掌尺寸優(yōu)化綜合模型。接著，依據(jù)變胞機(jī)械手掌的綜合模型提出了分自由度降維優(yōu)化綜合的方法，按照球面五桿機(jī)械手掌兩自由度的控制輸入將其劃分為安裝機(jī)械手指的球面開(kāi)式三連桿和實(shí)現(xiàn)機(jī)械手掌機(jī)構(gòu)變胞的球面開(kāi)式二連桿兩個(gè)機(jī)構(gòu)，分別建立綜合模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化，然后將兩組開(kāi)式機(jī)構(gòu)組合成球面五桿變胞機(jī)械手。最后，依照球面五桿變胞機(jī)械手掌的綜合模型采用遺傳進(jìn)化和鞍點(diǎn)規(guī)劃思想編寫(xiě)了球面五桿變胞機(jī)械手掌綜合的優(yōu)化程序，并進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算，通過(guò)對(duì)綜合所得的一組尺寸的變胞機(jī)械手機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能分析，詳細(xì)評(píng)價(jià)了該變胞機(jī)械手在各個(gè)抓取姿態(tài)的工作空間和正確抓取近似程度。并用PROENGINEER進(jìn)行機(jī)械手的三維建模，仿真了機(jī)械手的抓取姿態(tài)。驗(yàn)證了球面五桿變胞機(jī)械手掌機(jī)構(gòu)綜合模型的有效性。

簡(jiǎn)介：由于化學(xué)危險(xiǎn)品泄漏的危害性，各類(lèi)化學(xué)反應(yīng)容器和輸送管道的泄漏檢測(cè)與維修已經(jīng)成為石化工業(yè)安全生產(chǎn)、預(yù)防重大事故發(fā)生所關(guān)注的問(wèn)題。在危險(xiǎn)環(huán)境中，具有自主能力的移動(dòng)機(jī)械手便成為代替和輔助人類(lèi)完成一定任務(wù)的最佳選擇。本文在國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“化學(xué)危險(xiǎn)反應(yīng)器泄漏檢測(cè)與修補(bǔ)移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)”（項(xiàng)目編號(hào)2003AA421040）的支持下，針對(duì)所研制的P3AT型移動(dòng)機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究了移動(dòng)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。主要的研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新如下1、描述了所設(shè)計(jì)的P3AT型移動(dòng)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)特征，分析了五自由度機(jī)械手和兩自由度輪式移動(dòng)載體（平臺(tái)）的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。分別建立了移動(dòng)載體子系統(tǒng)、機(jī)械手子系統(tǒng)以及移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)整體的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，進(jìn)行了正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。在ADAMS分析軟件中建立了機(jī)械手的虛擬樣機(jī)，分析了機(jī)械手的工作空間和特殊工作位置，得到了機(jī)械手實(shí)際應(yīng)用中的有效工作區(qū)域。2、根據(jù)移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的復(fù)雜性，提出了運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略，構(gòu)建了簡(jiǎn)化的移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，利用牛頓歐拉方法推導(dǎo)了簡(jiǎn)化移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)仿真分析了移動(dòng)平臺(tái)與機(jī)械手間的動(dòng)力耦合作用，仿真表明移動(dòng)平臺(tái)的加速度值愈大，其對(duì)機(jī)械手關(guān)節(jié)負(fù)載力矩的影響愈大，并影響移動(dòng)機(jī)械手的軌跡跟蹤和定位精度。建立了移動(dòng)平臺(tái)子系統(tǒng)、機(jī)械手子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)理論模型，并對(duì)各子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真分析，得到了機(jī)械手各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩與位姿的關(guān)系和機(jī)械手幾個(gè)較危險(xiǎn)位姿；對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)控制其左右前輪的驅(qū)動(dòng)力矩，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)按給定的軌跡運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)方向角的改變。3、提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)機(jī)械手的分層遞階智能控制策略，采用三層控制實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)械手的部分或完全自主控制。決策層進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃；處理層包括兩個(gè)徑向基函數(shù)（RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)子控制器，分別對(duì)移動(dòng)載體和機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行控制和補(bǔ)償；執(zhí)行層依據(jù)處理層輸出的信息來(lái)獨(dú)立控制各驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)子控制器應(yīng)用李雅普諾夫穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法，通過(guò)分別建立移動(dòng)載體、機(jī)械手和移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)的李雅普諾夫方程，由第二類(lèi)李雅普諾夫方法建立了移動(dòng)載體和機(jī)械手的動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償，并應(yīng)用MATLAB對(duì)所建立的RBF網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練仿真，仿真結(jié)果表明了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有效性和可靠性。4、針對(duì)移動(dòng)機(jī)械手硬件體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括移動(dòng)載體、五自由度機(jī)械手，視覺(jué)CCD傳感器和超聲傳感器模塊等。介紹了移動(dòng)機(jī)械手的控制軟件設(shè)計(jì)，包括PMAC上運(yùn)行的運(yùn)動(dòng)程序和移動(dòng)載體PC上運(yùn)行的主控程序。應(yīng)用MATLAB編程軟件對(duì)五自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及控制進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了機(jī)械手操作的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性。并在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)移動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了移動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性及控制的有效性和可靠性。