★机械手设计论文摘要范文机械手设计论文摘要写

机械手设计论文摘要范文机械手设计论文摘要写 自动装填机械手在*自动装填系统中是一项关键技术,其设计的合理性与工作的可靠性、精确性在一定程度上对于火炮的射速、可装填角度、弹丸种类选取准确度,自动化程度和可靠性等技术指标和性能方面有较大的影响.本文以某基础科研项目为科研背景,通过运用功能原理设计、运动学、动力学、有限元等现代设计理论设计了某自动装填系统中的机械手结构,对其进行了运动学、动力学建模与分析仿真,并针对加工出的物理样机在实验过程中所表现出的问题,进行了分析与改进.主要工作如下：(1)装填机械手的设计：根据自动装填系统对机械手部分的具体要求,确定了装填机械手的各项结构参数,确定了装填机械手的驱动方案、传动方案等,设计了能够与自动装填系统其它部件接口对接的机械手结构,运用UG软件对机械手进行了三维模型的建立和装配.(2)机械手的运动学分析与仿真：利用D-H参数方法建立了机械手系统的运动学模型,并求得机械手的运动方程.在MATLAB环境下,利用Robotics toolbox工具箱编制了程序语句,对机械手的轨迹规划进行了仿真,直观地显示了机械手各关节的运动学参数及轨迹.(3)机械手的动力学分析与仿真：介绍了动力学建模与分析理论,利用拉格朗日方法与凯恩方法建立了机械手的动力学模型.建立了机械手的虚拟样机模型,运用动力学分析软件RecurDyn得出了模型在抓卸弹动作中,各个关节所受力和力矩,为控制系统设计与电机选型提供了依据.(4)机械手物理样机所反映问题的分析与改进：在前面章节对机械手的正确设计与分析基础上,加工出了机械手的物理样机并投入工程试验.在试验中发生机械手抱弹连杆与电磁铁连接处零件发生断裂、托弹板变形下斜现象,针对以上问题利用动力学仿真软件与有限元分析软件进行了详细分析,并对结果进行了理论分析,找出了造成此类问题的原因,对机械手的设计方案进行了改进. 果实收获是农业生产过程的重要环节,为提高劳动生产率和作业质量,降低劳动强度,改善工作环境,实现收获作业机械化、自动化和智能化,基于番茄生物学特性与栽培方式,设计了7自由度番茄收获机械手,并进行了机构优化设计与仿真试验. 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程以变动的多功能机器,在工业自动化生产中占据着重要位置.驱动方式可以液压传动,也可以气压传动,也可以是电气控制等方法.随着传感器技术、气动技术、计算机技术等发展,基于计算机技术为基础的控制技术发展较快,其中气动技术以经济、廉价、灵敏等优点,而成为研究热点之一.本文介绍的是气动机械手模型基于专用计算机PLC（Programmable logic Controller,简称PLC）的控制系统设计. 首先对搬运机械手的基本应用和基本结构进行介绍,然后提出了实现“原点位置开始启动,完成向左摆动、臂水平伸出、臂垂直下降、夹紧工件、臂垂直缩回、臂水平缩回、向右摆回、臂水平伸出、臂垂直下降、放开工件、臂垂直上升、臂水平缩回至原位”的位置控制.搬运物料气动技术驱动,用气爪气缸实现最大总重量为10kg搬运.气动技术控制采用工业专用计算机-可编程控制技术（PLC）控制的设计方案.对搬运机械手驱动系统中采用气压传动,控制系统中基于三菱公司的FX2N系列PLC为控制单元完成升降、抓物、水平与左右移动等动作的控制.之后介绍了各组成部件的作用、传感器的选型和PLC控制系统的硬件连接等,通过对机械手的各功能实现形式和控制方式研究,给出各部分的实现方案.最后进行PLC控制系统的*C(Sequential Function Chart)图、梯形图及指令表程序等软件程序设计,选择编程软件录入程序并按工作顺序进行调试,并进行不断优化.设计形成的系统与继电-接触器控制系统比较具有较有较高的控制精度,可靠性更强,安全性能也更好.故障率会大幅度降低. 课题研究方向是计算机技术下与机械行业结合的自动控制范畴,通过课题研究把计算机技术应用于机械领域,达到对工程项目应用能力的培养.课题研究过程主要采用文献法、对比法、实际操作法等研究方法,机械手的驱动方式采用气动技术实现,形成气动控制单元及系统图；在基于三菱FX2N系列PLC为核心技术进行研发其控制系统梯形图程序、指令表程序并调试,形成手动、半自动与全自动控制方式,对越来越广泛应用的“机-电-气”形成的自动化控制装置进行研究与推广. 本文以水下平台为载体,设计了一水下作业型机械手,建立了其运动学和动力学方程.在此基础上对机械手的轨迹规划进行了研究,给出了实时生成轨迹的方法.利用机械系统动力学仿真软件ADAMS,对机械手的运动学、动力学分析和仿真技术进行了较深入、系统的研究,优化了其结构,并利用仿真数据计算出电机的主要参数. 本文密切结合新能源、食品医药、现代物流等领域自动化生产线高速轻载搬运作业需求,在国家863高技术研究发展计划的资助下,研究基于动力学指标体系的Delta高速并联机械手集成优化设计方法,包括刚体动力学建模与动力尺度综合,弹性动力学建模与动态优化设计,运动规律优选等,并结合一台物理原型样机开发,开展相关试验研究,验证所提出设计理论与方法的正确性和有效性.全文取得如下创造性成果: 在集成优化设计流程方面,提出一套按动态尺度综合、动态优化设计和最优轨迹规划分层递阶格式实现多个变量的集成优化设计方法,可同时保证系统的运动学、刚体动力学和弹性动力学性能. 在动力尺度综合方面,建立机械手运动学和刚体动力学模型,提出一种兼顾运动学和刚体动力学特性的动力尺度综合方法,并在动力学评价指标、性能约束两方面形成特色: (1)动力评价指标.构造具有简约格式的混合动力学模型,定义了作用在单支链驱动关节上惯性项和速度项负载力矩的动力学评价指标,具有形式简洁,物理意义明确,可完整地揭示机构产生奇异位形的条件的特点. (2)性能约束.基于运动学雅可比及其逆矩阵,定义了两类空间传动角,具有几何意义直观,物理意义明确,可定量地描述机构的运动与力传递特性的优点.鉴于传动角与机器人性能代数特征紧密联系,可利用传动角直观描述机器人的运动学性能. 在动态优化设计方面,提出一种以子结构位移法为基础的线弹性动力学建模方法,在保证模型精度的前提下,可大幅度提高求解效率.在此基础上,提出两种兼顾低能耗和高动态特性的动态设计方法,通过揭示结构参数、性能指标和约束条件之间的影响规律,综合出一组最优结构参数. 在运动规律优选方面,提出一种以降低机械手残余振动为目标的运动规律优选方法,为机械手高速、高精度运行提供了重要保障. 在综合性能试验方面,开展Delta机械手负载特性和动态特性试验研究.试验结果表明:该机械手负载特性和动态特性试验值与理论计算值具有良好的一致性,进而验证了刚体动力学和弹性动力学模型的有效性. 本文研究成果对丰富和发展机器人机构学设计理论,并推进工程应用具有重要的理论和实用价值. 本文以实际工程项目“多功能特殊移动作业机器人”为背景,设计移动机器人搭载用操作机械手,使移动机器人具有抓取物体等功能,能够在城市中执行特殊任务. 本文研究了快速设计技术,运用CAD/CAE等计算机辅助技术对在少自由度情况下机器人的机构和灵活性等进行了深入的探讨,通过一次性机械调整达到对某一系列零件的自动装夹和卸料,通过尽量使用简单标准件和机械定位降低成本,通过调换不同的机械手爪提高机器人的柔性.同时,设计的装夹机械手首次运用非线性规划技术得出其结构最优尺寸,运用刚柔混合建模、参数优化技术和极点配置技术提高运动的鲁棒性,解决在保证机械手正常工作时快速有效定位的问题,并探索其实现最优控制的方法. 文中首先介绍了国内外工业机械手的研究现状,探讨了国内工业机械手生产应用中所存在的问题,以典型实例说明了有限元法的特性和结构优化在工程中的应用.从新型数控装夹机械手的构形设计角度出发,确定了装夹机械手的工作对象参数以及设计要求和目标.针对设计要求提出了两种设计方案,对方案进行了分析对比,并确定了其中一种方案,给出判断的理论依据.指出了设计过程中关键问题的解决方法,设计出了相应的机械手结构.利用CAD工具构建三维模型和搭建装夹场景. 其次研究了虚拟样机技术及其在装夹机械手中的应用.根据装夹机械手的特定需要选用合适的虚拟样机分析模块,对建立机械手虚拟样机中关键技术进行分析,提出了合理可行的分析方案.提出了实际分析中存在的问题:兼容性问题、单位和约束问题、仿真步长及参数化选用不当的问题等.通过ADAMS实现了装夹机械手的虚拟样机平台.并且针对装夹机械手设计结构合理的问题,运用合适的分析软件(HYPERMESH/ANSYS/OPTISTRUCT/LS-DYNA)对数控装夹机械手进行力学分析,并探讨了网格质量评价和求解方案选择方法.实现了新型装夹机械手的正向和侧向静力分析,并对分析结果进行总结.选择机械手的底座进行分析,对其进行结构拓扑优化,比较优化前后的模型结构,确定合适的机械手底座的形状.总结了静力分析和结构拓扑优化的关键问题. 归纳了装夹机械手的设计方法,并对其快速设计技术进行了总结.提出了在装夹机械手的设计中联合应用CAD与CAE技术的新型设计方法,并与传统设计方法进行分析比较.最后对装夹机械手中快速优化中所应用的联合仿真分析方法进行了实例验证. 自动搬运机械手是机器人技术应用的一个重要方面,随着人工成本的逐年上升,工厂对搬运机械手的需求越来越大,搬运机械手具有广阔的应用前景.近年来,钕铁硼材料凭借着价格低且综合磁性能高的优势,广泛应用在科研、生产的各方面.国内钕铁硼磁性材料的生产企业非常多,但国内钕铁硼磁性材料的生产企业普遍存在自动化生产程度偏低的情况,特别是在钕铁硼压制成型过程中需要较多人工搬运和摆放.钕铁硼磁瓦的成型搬运过程,需要频繁重复地进行抓取和放下工件动作,工人需要长时间不断重复地工作；同时,由于在钕铁硼粉末压制过程中会产生多余粉末,长期在金属粉尘较多的地方工作不利于工人的身体健康.因此,提高生产自动化水平,降低劳动力成本成为企业当前迫切需求. 工业机械手作为一种自动化机械,非常适用于这种简单有规律的重复动作.本文以钕铁硼磁瓦作为研究对象,针对其磁瓦搬运过程中的自动化程度低、生产成本高等问题,综合近几年机器人技术研究和发展的状况,在从发挥机、电、软、硬件各自特点和优势互补的基础上,对物料搬运机械手整体机械结构、传动机构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计,提出了一种钕铁硼磁瓦自动搬运机械手设计方案. 根据搬运机械手功能要求,完成钕铁硼磁瓦搬运机械手的总体设计,并利用Solidworks三维建模软件完成总体装配.划分机械手各组成功能模块,并对各个模块进行了功能分析和结构设计.针对磁瓦易碎,不适宜夹持抓取,设计了一种圆柱面电磁吸盘,用Maxwell软件对电磁吸盘的磁场和电磁力进行分析,确定吸盘结构和电磁力安匝数和最佳吸取间隙. 搬运机械手要求在液压成型机的工作节拍内完成搬运工作,设计机械手伺服驱动系统,使机械手能够满足给定的工作负荷、工作速度以及响应特性.最后分析自动搬运系统的工作循环过程,选择PLC型号,分配I/O口,设计和分析气动回路,完成自动搬运系统的控制系统图和接线图. 数控机床的发展与应用,大大降低了零件加工的辅助时间,极大的提高了生产率.数控机床发展成了当今普遍应用的一种更新、更先进的制造设备即加工中心.加工中心带有刀库和自动换刀装置,能对工件按预定程序进行多工序加工的高度自动化的多功能的数字控制机床.气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点,特别适用于数控机床自动换刀上. 为了增强机械手的通用性和互换性,使同一机械手由于应用不同的模块而具有不同的功能,本文采用模块化气动机械手,对基座、立柱、手臂、手部等模块进行结构设计,通过模块选择与组合,以构成一定范围内的不同功能或同功能不同性能、不同规格的系列产品,并且在产品变化或临时对机械手进行新任务分配时,可以允许方便地改动或重新设计其新部件,能很快地投产,降低安装和转换工作的费用,便于机械手的标准化生产和使用.在机械手的运动和动力学分析中,根据D-H法建立了机械手的运动学模型,确定各连接杆件与末端执行器的空间位置和姿态关系,根据拉格朗日方程建立机械手动力学模型,确定各关节运动与作用力(或力矩)之间的关系.对机械手的定位控制分析,采用电气-气压伺服定位技术设计机械手的驱动系统,气动执行元件根据输入系统的电气信号而动作,从而驱动负载输出相应的物理量.系统采用simatic S7-200 PLC作为控制核心,根据机械手的工作流程制定控制方案,实现了机械手的任意点定位和无级调速. 外骨骼康复机械手系统是机器人研究领域中的一个重要分支,是一种与人体手部关节类似,并且依附于人体手部的外部系统.本文从患者实用的角度出发对人体上肢的运动原理进行分析,根据人体手部结构特点以及可穿戴外骨骼康复机械手的功能要求,在原有外骨骼康复机械手机械结构的设计基础上,进一步作了以下工作： 1.对外骨骼康复机械手进行综述 介绍了外骨骼机械手在康复领域的国内外研究现状.查阅与之相关的参考资料,了解外骨骼机械手在辅助患者进行医疗康复中的作用及有关外骨骼康复机械手的结构设计. 2.外骨骼康复机械手结构的设计 对已有的外骨骼手部康复设备进行分析和提炼,