气动机械手控制系统的设计及优化

PLC是实现气动机械手智能化操作控制的核心,因此本文结合传统气动机械手控制所存在的问题,设计基于PLC的气动机械手控制系统,以此提高系统运行的可靠性。本文设计了一种气动搬运机械手,其控制部分采用PLC控制系统。论文首先对气动机械手的功能进行分析,确定了总体方案,并设计了驱动系统原理图。然后,根据控制要求,对PLC进行了选型,编写出了控制系统的梯形图程序,并绘制出了硬件接线图,最后,对气动机械手气动回路进行优化设计。     

水下作业机械手运动学分析与仿真

针对水下作业机械手难于实现负载能力与灵活性相统一的问题,设计了一种采用欠驱动机构的水下作业机械手,建立了该机械手的三维模型,并对机械手的工作原理和运动学特性进行了分析与仿真.从分析与仿真的结果可以看出,采用欠驱动机构可以解决机械手自由度数目、驱动方式、质量和灵活性之间的矛盾.该机械手采用液压方式实现对机械手11个自由度的驱动,具有驱动力大、结构简单、操作灵活的特点,可适应多种不同任务的水下作业需要.     

基于VR的船载遥操作机械手设计与研究

针对无人潜水器在恶劣海况下收放作业挂钩困难的问题，设计一套基于虚拟现实（VR）的遥操作机械手装置，搭载于船载无人潜水器收放A型门架上，以操控VR手柄灵活、高效地完成无人潜水器收放时的辅助挂钩作业。利用Unity3D引擎搭建并开发一套机械手虚拟仿真系统，实现对机械手的正、逆向运动控制，并与实际机械手建立Socket网络通信，实现虚实同步；通过串流VR一体机实现对机械手的实时可视化仿真与VR遥操作。相较于现有的主手及示教器遥操作，VR遥操作机械手的作业效率更高，操作难度低，且系统具有较强的沉浸感和临场感，提高了机械手海上作业的可视性、灵活性和安全性。通过搭建波浪模拟试验平台模拟不同海况进行验证，结果表明，VR遥操作机械手挂钩作业的效率较示教器遥操作提高49.4%。在海上试验中，机械手也成功完成了各类潜器收放的挂钩作业。     

带有柔性关节从机械臂遥操作机器人系统滑模控制研究

针对遥操作机器人系统在空间与医疗手术应用时出现的从机械臂柔性问题,提出了带有柔性关节从机械臂的遥操作机器人系统的二端几网络模型,并进行了理想性能分析.在此基础上设计了一种新型的滑模变结构控制方案,在该方案中主机械手采用阻抗控制而柔性关节从机械手采用滑模变结构控制策略.实例仿真结果表明,该控制方案能有效地抑制柔性从机械臂...     

潜水器协同作业下的多自由度运动建模与仿真研究

当多台潜水器在水下进行空间协同作业时,潜水器间、机械手间以及潜水器与机械手间的相对运动关系复杂,潜水器的运动对机械手末端位置有耦合作用;此外,潜水器间、机械手与潜水器间的动力学存在耦合作用。为了提高潜水器协同作业的精细水平,本文建立了两台潜水器协同作业下的多自由度运动学和动力学模型,并对协同作业过程进行了仿真。仿真结果表明:在大地坐标系下,潜水器间能很好地完成对指定目标的协同作业,有效解决了空间多自由度问题;在机械手协同作业过程中,潜水器间的耦合力以及机械手作用在潜水器上的干扰力对潜水器的悬浮姿态干扰很小。     

蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统设计

为了解决目前载人深潜器机械手操作人员的实物培训中存在的培训成本高且安全风险大等问题,基于虚拟现实技术设计一种用于操作人员虚拟训练的蛟龙号水下作业仿真系统。采用3ds Max构建蛟龙号的三维模型,利用Unity3D引擎进行蛟龙号机械手的操纵交互,通过三维几何变换模拟机械手的相关功能,实现了蛟龙号机械手水下作业虚拟训练系统。该仿真系统可运行于多个主流平台上,基本满足教学培训的需求。     

水下机械手的结构优化设计

随着水下作业机器人在探测、打捞、管线检测与修复等领域的应用不断深入,水下多指机械手的研制和开发逐渐受到各国机器人研究者的关注和重视.文中基于对非水环境机械手设计经验的总结,设计了三指水下机械手及其防腐密封结构,对结构参数进行了优化设计,根据优化设计结果研制了三指水下机械手原理样机,测试结果表明该手可灵活抓取多种复杂表面的物体,能部分代替人工水下作业.     

五自由度水下摄像机械手技术方案与虚拟样机设计研究

水下摄像机械手是进行水下复杂环境视频采集的理想工具。根据目前水下作业的使用需求,结合现有载人潜水器的技术特点,研究了水下摄像专用机械手的总体架构、机械原理、动力配置等关键技术指标,提出了水下摄像机械手初步方案,并用商用设计软件进行了虚拟仿真设计研究。结果表明,技术方案切实可行,为水下摄像机械手的工程化应用奠定了坚实的技术基础。     

设计参数对水下机械手控制机构性能的影响

为研究设计参数对水下机械手的控制及操作性能的影响，以水下液压机械手单关节执行机构为研究对象，确定了下机械手的初始参数；基于流量连续性方程及力平衡方程，建立活塞输出位移对阀输入位移的传递函数以及负载力扰动的传递函数，并以速度放大系数，液压固有频率及液压阻尼比作为水下机械手控制机构的性能指标，详细分析各设计参数对水下液压机械手控制机构性能的影响。研究表明：减小控制阀的位移，增大弹性模量，减小控制阀两端的压差，可以改善控制机构的响应速度和稳定性，提高机械手的控制和操作性能。     

一种具有柔顺抓取功能的水下作业机械手

建立了机械手的三维模型,对机械手的工作原理和静力学特性进行研究,分析了运动部件之间的相对关系;机械手采用液压驱动方式,驱动力大、结构简单;机械手有三个手指,采用4个驱动元件实现对机械手11个自由度的驱动,三个手指之间的相对位置可根据抓取目标物的形状而改变,抓取物体时具有形状自适应能力.     

水下遥作业系统的协调控制的研究

针对带缆水下机器人和机械手组成的水下遥作业系统协调作用实现预期运动的问题,改进了传统的滑模控制算法,用模糊算法动态调节滑模控制器的指数趋近律的两个参数,达到削弱抖震的效果,较好地跟踪系统的轨迹,实现水下机器人和机械手的协调控制。结果表明基于模糊动态调整滑模指数趋近律的方法能够改进系统的控制性能,在机器人和机械手共同运动时能克服系统的误差和外界扰动,达到较好的控制效果。     

载人潜水器一机械手系统动力学研究

首先介绍了潜水器-机械手系统的一般动力学模型;针对载人潜水器(HOV)作业运动仿真培训的需要,提出了适用于运动仿真的HOV水下机械手动力学、运动学数学模型.结合已建立的HOV六自由度运动仿真模型,进行了HOV-机械手系统动力学运动学仿真计算,给出了三自由度水下机械手典型作业运动时,机械手手端运动轨迹及HOV姿态角变化的仿真结果.计算结果表明了研究的可行性和有效性;研究结果已被用于HOV的模拟培训器中.     

海流作用下的载人潜水器作业动力学建模与仿真研究

载人潜水器在深海复杂环境下进行作业时,常受到海流的干扰.当进行采样作业时,机械手的运动也会对潜水器主体的姿态产生干扰.为了提高载人潜水器作业水平,以某型载人潜水器为研究对象,建立了海流作用下机械手运动时的载人潜水器动力学模型,对海流作用在潜水器上的水动力进行了仿真分析,研究了海流作用下机械手作业对潜水器运动特性与姿态的...     

基于水流环境的水下机械手动力学及控制方法研究综述

水下机械手是水下作业中难以替代的设备，目前国内外学者研究水下机械手时大多没有针对水体环境进行详细分析，未总结不同水体环境下的机械手动力学模型。在研究水动力学的基础上，把水体环境分为静水、结构化水流和湍流等3种状态。通过归纳3种水体环境下水下机械手的相关研究，对水下机械手的动力学建模与控制方法进行总结，这对水下机械手精确作业与控制具有一定的借鉴意义。     

多功能机械手装置在航道维护上的应用

本文针对长江航道维护作业过程中清除标志船锚缆缠绕物,转运航道维护物资和抛设锚石的问题,提出了以液压动力的多功能机械手装置来进行作业的方法,并论述了多功能机械手装置的研制过程。     

水下机械手自适应控制系统

替代惯用的主从控制形式,作者提出了一种实时的采用自适应控制方式的机械手控制系统。该控制系统使得通用电气公司的水下机械手首次实现了在计算机控制下进行操作。本文首先介绍了整个GE机械手计算机控制系统,概述了系统具有的功能。接着介绍了GE机械手计算机控制程序,包括控制程序的特点和各个组成部份。然后详细论述了典型的自适应控制理论及在机械手控制中的应用。本文还详细分析了采用该控制系统去操作机械手而得到的许多结果,例如关节运动要求、关节轨迹以及由机械手绘制的图形等。     

多功能机械手装置的技术设计

多功能机械手装置作为一部用于标志船锚缆缠绕物清除、航道维护物资吊运及锚石抛投作业的装置,能明显增强航道维护船舶的作业能力。臂架系统的材料选用对装置的重量和倾覆力矩有着重要的影响。本文从臂架和液压系统这两方面详细论述了多功能机械手装置的设计过程,并进行了验证。     

一种用于双小车岸边集装箱起重机的机器人自动拆装锁系统

为解决当前集装箱码头人工拆装锁劳动强度大、安全性低的问题，提出一种采用自行走机械手臂代替人工进行拆装锁作业的方案，设计了一套包括集装箱旋锁自动传输装置和安装于机械手上的旋锁自动拆装装置的机器人全自动拆装锁系统。该系统安装在双小车岸边集装箱起重机的中转平台上，运行时只需1人进行监护和辅助操作，可明显提高作业效率和安全可靠性。     

两关节机械手级联伪微分反馈解耦控制

针对机器人控制中存在的非线性、时变性和关节间的相互耦合，运用伪微分级联反馈解耦控制方法推导了该控制器的参数设计公式，并对其控制特性作了深入研究。两关节机械手直接驱动的计算机仿真结果表明，采用此种控制方法较好地实现了对多关节角位移的解耦控制，并且对于被控对象的非线性和时变性均不敏感，控制系统具有优良的阶跃响应特性和很强的抗干扰能力。     

关于水下机械手控制的新概念

目前,近海工程的水下作业由潜水员进行。但人在深海做这些工作却要冒很大的危险和付出高昂的费用,因此需要能高效工作的水下机械手。在研制工业机器人的基础上,奥斯陆中央工业研究所正在从事有效的水下机械手的研制工作。在三年中,建成了一个样机系统,并使用了一种新的控制原理——分解运动控制法,不需要使机械手与控制器之间呈几何相似,只要使用一个简单的操纵杆,就可十分简便地控制机械手。该机械手主要是为钢外壳的检测作业设计的,具有在狭窄接点处作业所需的灵巧性。为便于靠近检查,在夹持器内装一台小型电视摄象机。本系统适用于近海工程的水下作业。