[机械模具数控自动化专业毕业设计外文文献及翻译]【期刊】通过协同移动机器人进行有效载荷运输的升降机构-中文翻译

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: /publication/265298232 通过协同移动机器人进行有效载荷运输的升降机构 第 8 章 2014 关键词： 10.1007/978-3-319-09411-3_17 传递机制 移动机器人 B. Hichri, J.-C. Fauroux, L. Adouane, I. Doroftei and Y. Mezouar 摘要：本文回顾了起重机制，并提供了一个描述新提升系统，这可能是固定在一个移动机器人框架。由此产生的协同移动机器人将能够运输任何形状的物体，在保持其运输平台的同时，使用该的系统，同时保持稳定的结构，以成功地实现这项任务。 关键词：起重机构，协同移动机器人，对象的手法，运输。 1 引言 许多工业任务（车辆和建筑机器，产品制造）和商业活动（货运收费，包裹运输）需要自动化的装载提升系统。产业，我们有兴趣建立一个材料的起重与运输机器人是其中的一个环节，现代创新技术在哪里可以获得更好的适应性和生产力。 hichri B。 （ &）？公元福鲁？ L。 adouane 吗？ mezouar。 法国克莱蒙费朗，帕斯卡，法国 电子邮件：“ ifma.fr bassem.hichri 福鲁。 电子邮件：“ ifma.fr jean-christophe.fauroux adouane L。 电子邮件：“ univ-bpclermont.fr lounis.adouane mezouar。 电子邮件：“ univ-bpclermont.fr youcef.mezouar doroftei I。 格奥尔基 asachi Technical University of 雅西，罗马尼亚雅西， 电子邮件：“ mail.tuiasi.ro idorofte Springer 国际 2015 年出版。 P 和 F 的花。 viadero（ EDS） ， New Trends in 机构与机器科学 机制和机械科学 10.1007 24 号 / 978 - 3 - 17 - 3 - 09411 _ 319 我们在 C 3 机器人项目的目标（协同交叉进行移动机器人）是设计几个可移动的机器人具有简单的机械结构，称为 m-bots，这将能够自主地操作和运输任何形状的物体，通过他们一起，由此产生的多机器人系统，称为 p-bot，将能够解决所谓的移动人的任务去运输任何物体在 m-bots 顶部平台（背运输） ，重新配置 p-bot 通过调整 m-bots 数可以任意形状操纵重物。特别是他们的范围特别广别单一的 m-bots，这种特殊的转化关于 C 3 机器人项目将被称为 C 3DGP（总有效载荷运输） 。 直到现在，一些工业和建筑仍然使用专用设备要求安装很长时间。在某些情况下，操纵部件被解除，手动到所需高度。人工物料搬运（ MMH） 15， 21， 22 使用不同的技术在一个安全和有效的方式提升对象而造成重复性劳损（ RSI） 。 不同的机械和技术用于物体的起重和运输，一些运输解决方案需要大量的基础设施，如自动化导引车（ AGV） （如地面地标，导轨）或特定的堆垛架存储自动存储和检索系统（ ASRS） 。人类的辅助设备，也需要将对象放在输送平台（ e.g.scissor 5 ） 。叉车 24 用叉状物来提升和运输物体，但他们要求在托盘上的对象的定位。抓取系统限制被操纵的有效载荷大小和形状。根据前面提到的系统，可以得出这样的结论：为了更好的稳定性，一个物体应该是更好地运用于机器人的身体 3， 4 或尽可能接近机器人的身体，以保持重心上方的多边形的支持，并确保更大的稳定裕度。 有许多专利机制，用于起重应用的各种结构与体系结构。在 10 中，一种铰接床的起升机构。它是基于 2 个平行的手臂，铰链的底盘和床面，形成铰接的平行四边形有一个伸缩臂通过两段和平衡的弹性装置。埃雷拉 11 提出了另一种铰接式升降机构包括一套武器形成两个菱形多边形的边在垂直方向平行的底盘升降物体。在 20 ，众所周知的千斤顶机构，用来提升车辆，提出了。另一个创新设计 9 是用于车辆举升机构，使用一个基于杠杆，液压致动器和铰接支撑臂的基础上的一个形状的底盘。其他例子，对象起重运输是一个创新的设计，利用车轮和垂直升降组件 19 手车。埃珀特 7 提出了一种监控的有效载荷系统的负荷升降车的升降臂和液压执行器。在 8 可以安装在卡车后部的起升机构描述了一个结构一个有耐久性的提升和运输机构设计在 23 。查尔斯 c施泰 5 提出了一种用于金属部件吊装系统基于一个金属棒和机制保障电梯的上下运动剪刀连锁网站系统建设。 用于对象操作和运输多机器人系统可以发现在文献 1， 3， 6， 14， 1618， 25 。在本文中所提出的设计是公元前 158 年，希里等人。特点是机械结构相比在 3， 25 提出的系统的简单性；适用于模块化机器人 2， 17 。这个适应性对任何形状和质量的物体，提供一个完全自主的系统，没有人调解，相反的例如机器人系统提出 1， 14 。 概述关于升降机构和操作策略，可以设计一个创新的机器人系统，配备升降机构致力于装卸货物的操作和运输。本文组织如下。在第二节 C 3 机器人项目规范的简要介绍。第3 节详细开发的升降机构的结构，提供了预的维度分析了第一个原型。最后，第四节提出了结论和未来的工作。 2 C 3 机器人范式 2.1 规范 C 3 机器人项目旨在设计相同的 m-bots 配备机械手。他们一起将能够提升，共同操作和运输已被放置在每个 m-bot 顶部平台的货物。因此，除了一个末端执行器的机械手， m-bot 包括升降机构。为简单起见，末端执行器在这里被认为是刚性接触板以适应可变负载的接触面。本文将重点放在提升机构，必须符合下列要求： R 1 装载货物的提升通过几个未知数量和姿势的 m-bots， R 2 无碰撞货物轨迹从地面机器人平台的顶部固定的取向； R3 在每 m-bot 安装机构； R 4 自由转向移动每个 m-bot 在有效载荷运输。根据这套要求，全球的操作方法进行描述和一个合适的运动学结构将推广。 2.2 操作方法 该公司的操作和理解的方法被描述是在 12 。图 1 给出了不同的步骤，从目标检测阶段运输相。首先， m-bots 有定位对象和环绕它的使用距离传感器和打开自己的末端面向对象（图 1A） 。在第二阶段， m-bots 共同持有的对象其末端执行器和发挥集体的压力把它利用车轮推进之间（图 1B） 。提交 COL 选择性压力，该公司起重操作，对象是高放在 m-bots顶部平台（图 1C） 。最后，移动和运输进行 m-bot 数 M 必须有一个特定的转向角 h m 保证独特的瞬时旋转中心（ ICR）的 p-bot（图 1d） 。 2.3 预估算能力的提升 一个 m-bot # M，一个质量为 M，可以在有效载荷的推力 F M 适用； P； N，产生提升力 F m； P； T， （图 2）靠车轮推进。接触点 C M； G（轮 /地面）的特点是一个摩擦系数 L G。为 m-bot # m 最大提升力可以写为： 与简化的假设 可以得出结论，增加 p-bot 提升能力 F P； T， M m-bots 总数最大，其质量 m 或摩擦系数 L G 和 L p 必须增加。 3 设计提升机构 3.1 结构合成 许多的必要条件直接影响到机器人的运动学结构。 3 和 4 可以满意的支撑起升机构的塔楼。作为一个结果，一个 Z 轴将支持机构旋转接头（图 1B、 C） 。 1 定义了初始和最终的位姿对 1 和 2 的低点对物体（图 4）的末端执行器。后者将保持其方向不变在起升运动时。轨迹必须有垂直升降运动（ Z M）和一个向后的横向运动结束（？ X m）对 m-bot 平台（图 3A） 。 R 2 表示不开始水平运动太容易为了避免与 m-bot 平台碰撞。不同的轨迹是允许的（图 3a）其中的正方形和圆形运动是最明显的。一个正方形轨迹可以用两正交柱状节理实现（图 3B）和两个致动器。一个圆形的轨迹，将导致一个简单的解决方案只使用一个驱动的旋转接头。然而，保持载荷方向沿圆形轨迹，一个平行四边形机构优先（图 3c）保持控制。 3.2 结构分析 这个提议的起升机构在图 3 中描述， 1 部分是固定在移动平台上的基础。 2 部分是一个转盘通过旋转接头连接到 1（ Z M 轴）使机器人架可自由转向，当物体放在 S2 的表面在 2的顶部。两个相同的平行四边形机构安装在 2。每一个是由一个较低的线条 3 组成，双长杆 4 和端部执行器支撑 5， 6， 7。端板采用接触表面的 1，与其他 m-bots 合作抓住物体。线性致动器 8 是用来确保对象升降控制平行四边形机构通过一个额外的杠杆 9。执行器允许在负载上保持压力。 3.3 维合成 P1 和 P2 分别代表了末端感受器 P 的初始和最终位置。双间隙参数 d1 和 d2，被强迫去避免碰撞和机器人平台，在物体提升到 p3 的时候。常量和变量参数在图 4 中表示。常数： h 移动平台高度， i 在 P2 和前方的机器人之间的距离，间隙 D 1 和 D 2， a1 为平行四边形机构的初始角度。合成包括在确定的轨迹 R L abL CD 的半径，然后计算距离 L 1 和最后推导出 A 和 B 的位置 . A 现在的位置可以写成 这个 b 角被挑选，为了平行四边形 ABCD 尽可能，从单一的平面配置中的极端位置对1 和 2。长度 AD 不受限制。 3.4 首原型 图 5A 提出设计 m-bot 与升降机构在抓取位姿，图 5b 显示一组四个机器人的 3D 模型。基于 Khepera 平台两原型已经实现了验证操作的策略。每个 m-bot 重达 1.4 公斤。操作一个盒子（ 200 毫米 *300 毫米 *200 毫米） ，并在他们身上举起。保持 m-bots 末端下来和抓取的物体之间，然后他们提起来，把它放在他们的身体运走（图 5d） 。 4 结论与未来工作 本文介绍了 C 3 机器人范式，目标是共同操纵和运输不同的物品由几个类似的 m-bots之间的合作，每个 m-bot 主要由两个部分组成：移动平台和操纵机构。一个固定的移动平台上在起重机构的第一个设计已经提出。先进的 p-bot 是模块化的，可以收集到一个 m-bots 可变数目操纵一般形状的物体。 m-bot 建立从单轴机器人（ Khepera 平台） 。具体的操作臂被连接到一个垂直驱动可逆转动关节让 m-bots 自由转动在它自己身上当物体被支撑由m-bots。 由此产生的 p