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家庭服务机器人设计【CAD】,家庭,服务,机器人,设计,CAD
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机器人手臂集成系统的机械和控制问题摘要 在本文中，通过波罗尼亚大学的机械手臂系统的设计特点，提出一个灵巧的机械手臂操控系统的想法。新的机器人手臂原型，目前在设置阶段。它有详细的说明，主要是对机器人手臂的传感设备，机械一体化和通过控制算法进行的手臂协调子系统进行研究，从而获得其结构和功能的集成。关键词：机械手臂，整合，传感设备，机械一体化，集成引言长期的整合，对定义现代自动化是很有意义的。这次我们的主要目标就是研究和开发一个新的机器人操作系统，即设计的系统在机械人设备中实现。这一成就意味着可以给不同的研究领域提供我们的研究成果（如传感器，执行器，手臂的机械设计，控制理论和计算机科学）。通过新目标的定义导向结构的兼容系统和协同子系统在子系统中呈现出的艺术状态有很多不错的地方，（如所阐述的机械手臂里每一种传感器，快速和精确的机械手臂，智能执行器等）。但似乎在这些系统完整并充分发展的几个领域上，主机有效利用的技术解决方案，尚未实现。本文关注的重点是设计并实现一个有特定操作任务的机器人系统:一个集成的灵巧手部和臂部的系统。在这种背景下,我们认为“集成”是有两个不同的概念的:分别是结构集成和功能集成,它们每一个都是开发过程中的重要组成部分。结构集成中，设计方面相关问题里的合成技术将实现预期的部分功能。其中主要的问题是结构的连接和协调部分，可能需要单独的构思和开发。为了解决相互兼容的问题，需要特意开发系统配置,甚至进行部分结构的重新设计。关于机器人手部和臂部的系统,想要达到一个令人满意的结构整合，解决问题的关键是:手臂运动的定义结构中需要最大限度的开发手灵巧，手臂和手的兼容性的设计。并安装复合,分布式多传感器系统。最后为了提高试用性，需要安装驱动和传动在机器人手臂上。关于第一点,主要关键问题是限制工作容积,注意现已实现的手的姿势和手臂在限制区域的大小及兼容性。说到第二点,我们认为应该更多的关注开发实现新传感器和手指结构设计所组成的集成。特别是从目前的工艺水平分析,可以得到的一些结果显示。具体如下，1）适用与指骨或指尖的传感器越来越多,但包括变频元素和空调电子板中必要的丝束这类传感器仍然是很有限的,特别是有些高密度触觉双曲率垫都需要高度的小型化;2）适用与手指主机分布式的机械结构触觉差,主要是因为开发和替代配置腱传动征收采用了笨重配置,导致缺乏感知设备和其内部空间。关于第三点,是安装在手臂上的驱动的可能性和传动系统,集成可以极大地帮助一些发展中的执行器更适合的被安置在机械臂中，放弃效应器可交换性的概念，最终提供一个可以操作普遍效应器的灵巧的手。结构集成的加入,可以实现协同设计的手,手腕和手臂的搜索优化,考虑的目标不仅包括子系统的内在性能,也包括一般系统的兼容性。功能集成的定义，包括两个不同的方面: 应该实现单一的内部功能子系统与其他子系统能合作并完成任务。在单独的组件或子系统层面,第一步是集成放大。如果可能的话,其活动范围通过添加新功能那些就可以分配。充分利用其潜在的操作，是应用程序的一个使手臂操作概念的例子。它集成了一个在中间的功能链接的机械臂与环境交互的能力。其链接并不局限于一个简单的载体，它极大地扩大了操纵手的功能,并实现了整个手操纵的概念。在系统层面,功能集成意味着给定任务的执行是通过多个子系统的同时合作,不仅仅只有通过他们的交替执行不同部分的任务。非集成的一个典型的例子是,长期以来,机械手都用于操作任务，但最近有一些例外。看到3,4,5,机器人的手，大家普遍认为是一个单独的设备, 它只需开关命令界面的来任务执行，期间没有任何真正的协调。相反,来自自然界的例子展示了功能集成灵活性及其至关重要的成就:最熟练的操作任务,如写作、绘画、缝纫等,都是通过手指和手腕或手臂本身同步协调运动来完成的。接下来,本文介绍了采用集成乌兰巴托(博洛尼亚大学)拟人化机器人手臂的手来解决一些方案。特别是,在论文的第一部分中有关机械设计方面的结构,阐述了集成在第二个运动控制策略开发,以开发系统的冗余来获得合作的手部和臂部完成操作任务的过程,提出了功能集成这一贡献及一些关于现在和未来计划的活动评论和结果总结。 2集成机械设计结构的乌兰巴托机的手由于目前的实验和安装都是基于以前的经验，来实现灵巧的双手。在发展中提出新的系统中自底向上的方法之后，目前的设计活动主要集中在子系统,它使用商用拟人化的机械手, 560年美洲狮的手臂。事实上,我们所知道的第二版本乌兰巴托的手,在目前设置阶段,大都被认为只是进化的一个中间的步骤,它能逐步实现和验证工具的集成问题,但不是一个确定的设计。现在我们的主要目标是不惜牺牲一些性能限制来实现一个好的水平集成,主要是采用驱动的概念和技术。乌兰巴托的手II已经怀孕,在开放一些新的技术，并不断改进使解决方案变得可行。此外,选择一些使系统更有吸引力的应用程序，也会降低整体的复杂性和成本,。2.1机械手触摸的集成设计长期以来，一个机器人的灵巧手在操纵任务上的表现和功能是否类似于人类的手和大小兼容性是主要预期的的条件因素之一,因此,小型化问题必须在设计阶段解决。面向故意设计的子系统构成的手指，必须开发以达到相应的兼容性: 集成的传感器必须从设计阶段重视起来,计划将它们添加到前面设计的手指结构中并不是特困难。事实上,机械设计中零触摸的手,可能导致很多时候,分布式传感器应用程序被认为是不可接受的。因为几个子系统必须集成在一个手,其中涉及许多方面。在设计阶段:如何将机械的铰接结构加入链接,共同驱动的电力传输,本体感受的传感器,感受外界刺激的传感器等都是需要注意的。如果有需要,可以用当地的信号调节电路。采用了知觉的系统设计的配置有显著的效果。例如,当只有指尖操作是必需的时候,传感器的安装发生在运动链,降低问题复杂性的设计是结束住房和相关电器的传感设备。在这种情况下就没有明显的约束加到手指结构设计中。分布式触摸是必需的,设计中的问题是增强,提高布线和几何干涉趾骨结构和内部传播。薄层外皮的分布式触摸可以人为安排,从而能够减少外表面的指骨的传感设备问题。事实上,没有结构性的分化必须提供链接,只有传感层可以直接支持的链接结构。相反，辩证变成必须采用内在触觉传感概念。在这种情况下,每个手指指骨需要三个机械元素:内部链接属于铰接结构(框架),外部壳接触发生可以作为应变传感器和连接元素。版本二世乌兰巴托机器人的手,分布式it传感已获得通过。对于每个活动链接,一个it传感器已经足够,需要九个传感模块分别插入三个手指,五个趾骨和一个手掌。这种感觉的设备可以满足整个手操纵需求,即通过联系对象执行控制操作程序控制可用的链接,能找到更好手操作模式的方法。运动架构,是一种新式设计维护配置，事实证明是令人满意的。完整对抗性的拇指在两个手指上,手掌和手指的相对位置也被证明是有效的。它实现了一个伟大又多样化的抓取模式。新的手的设计可以在三个层次进行分析,即it传感模块,手指组织和一般的配置的手。每个传感模块基本上是由六个组成转矩微型传感器和一个小板组成，与当地空调电器实现了表面混合电路技术。传感器的配置采用的躯体是薄壁圆柱壳,它实现了灵敏度和适用性小型化的优势。图1:it传感模块参考文献 1 索尔兹伯里，J.K.，“全臂操作”，PROC。第四国际研讨会。机器人研究，圣克鲁斯，CA，R.博尔斯和罗斯主编，麻省理工学院出版社，剑桥，MA，1987。 2 vassura，G.，比基，A.，“全手操作：一个手势设计利用其所有的部分增加敏捷”，PROC。北约高级研究151车间的机器人和生物系统，I1 Ciocco，托斯卡纳，意大利六月26-30，1989。 3 波拉德，N.，Lozano佩雷斯，T.，“抓的稳定性和可行性与臂铰接式手”，PROC。IEEE机器人与自动化国际会议，辛辛那提，O，1990。 4 罗伯茨，嘉诚，“协调的机器人手臂和多指手的使用四元数”，PROC。IEEE机器人与自动化国际会议，辛辛那提，1990。 5 Melchiorri，C.，索尔兹伯里，J.K.，”一个手臂机器人控制算法系统”，PROC。第五国际会议先进的机器人，91 ICAR，比萨，意大利，六月19日-22日，1991。 6 bologni，L.，卡塞利，S.，Melchiorri，C，“设计课题为高等法院的机器人手”过程。北约高级研究研讨会在机器人的冗余，丹酚酸B，意大利六月二十七日1988年7月1日。 7 博尼文托，C，E，fmdella，vassura，G.，“高等法院的机器人手的项目：电流状态和发展前景”，PROC。第五国际会议先进的机器人技术，91ICAR，比萨，意大利，六月19-22日，1991。 8 Brock，棱，秋，美国，”一个铰接式机械手的使用环境感知接触传感器”，PROC ASME冬季年会，迈阿密，佛罗里达州，11月1985。 9 比基，A.，dazio，体育，“内在的触觉传感人工手”，机器人研究，R.博尔斯和罗斯编辑，麻省理工学院出版社，1987。 10 比基，A.，“strumenti E metodi每IL controilo迪摩尼每机器人”，博士学位论文，波罗尼亚大学，1989。 11 杰克布森，南卡罗来纳，木材，JE，克努蒂D.F.，比格斯，英国高等法院，“utah-mit灵巧手：在进步”的工作，国际期刊。机器人的研究，3卷，4号，1984。 12 杰克布森，南卡罗来纳，KO，H.，艾弗森，戴维斯，公司，公司，“肌腱的控制策略驱动机械手”，IEEE控制系统杂志，2月1990。 13 vossoughi，R.，多纳，M.，”中存在的机器人手指刚度控制机械非线性”，ASME反卷。10，9，1988。 14 汤森德，重量，索尔兹伯里，J.K.，“效率极限带和电缆驱动器”，ASME怨妇。机械传动。，。，与自动化设计，卷110，9月1988。 15 vassura，G.，对机器人手臂的关节灵巧手”的整合，过程。第三国际研讨会。在机器人和制造，90条，温哥华，六月1990。 16 索
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