一種抓取圓棒取料手的機械設(shè)計-關(guān)節(jié)型工業(yè)機械手含開題、SW三維仿真及8張CAD圖,一種,抓取,圓棒取料手,機械設(shè)計,關(guān)節(jié),工業(yè),機械手,開題,SW,三維,仿真,CAD XX設(shè)計(XX)開題報告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 設(shè)計(論文)題目： 指導(dǎo)教師： 20XX年4月5日 設(shè) 計(XX)開 題 報 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 1.1課題研究的背景及意義 隨著時代的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟飛速發(fā)展，生活水平的逐年提高，人們的環(huán)保意識，自我安全意識也在不斷加強，同時也使人們對各種產(chǎn)品的要求更高了，機械人顯然更符合現(xiàn)在人們的需求。機械手輕巧、制造成本低、工作效率高、噪聲較小、低溫起動性較好、使用和維護(hù)方便，已在機械、化工、醫(yī)藥、紡織、微電子、食品、運輸?shù)阮I(lǐng)域得到了越來越廣泛的運用[1]。在當(dāng)今的中國社會，經(jīng)濟發(fā)展方式正由粗放密集型轉(zhuǎn)向節(jié)約內(nèi)向型，原來的生產(chǎn)方式必須進(jìn)行較大的變革。這就要求在最短的時間內(nèi)，創(chuàng)造出最高的加工效率，而且還要保較高的生產(chǎn)質(zhì)量。機械加工中的機床﹑機械手就必須符合這種條件下的生產(chǎn)加工。 本文主要介紹了機械手的應(yīng)用范圍[2]、機械手的組成及每個組成部分的作用、工作原理、國內(nèi)外的發(fā)展趨勢、發(fā)展前景和方向，機械手的應(yīng)用、機械行業(yè)中使用機械手的意義，重點闡述了機械人的各個組成部分的發(fā)展趨勢和應(yīng)用場合。 1.2國外機械手研究現(xiàn)狀 1.2.1深度辨識的六自由度機械手多速率視覺伺服控制 H Fujimoto[3]提出了一種基于采樣間干擾抑制[4]的六自由度機械手視覺伺服控制方法。在控制器中，針對采樣頻率受限的一般數(shù)字控制系統(tǒng)，采用了作者提出的多速率采樣間干擾抑制算法。所提出的具有開環(huán)估計和開關(guān)函數(shù)的前饋控制方案能夠在不犧牲閉環(huán)特性的情況下抑制干擾。建立了視覺伺服系統(tǒng)中延遲問題的一個新的精確表達(dá)式，即圖像處理延遲、攝像機信號采樣周期與關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)控制周期之差以及內(nèi)環(huán)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的延遲。通過引入新的多回路控制方案和深度辨識，提出的采樣間干擾抑制控制器適用于具有運動目標(biāo)點的六自由度機械手的復(fù)雜視覺伺服問題。 1.2.2六自由度機械手軌跡規(guī)劃與仿真 S Arima[5]對六自由度機械手進(jìn)行運動學(xué)分析、逆運動學(xué)分析和軌跡規(guī)劃仿真的運動學(xué)算法正確性和軌跡規(guī)劃結(jié)果不易直觀驗證，提出了兩種基于關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法已經(jīng)分析過了在VC++6.0環(huán)境下，基于MFC和OpenGL圖形庫開發(fā)了一個三維運動仿真軟件系統(tǒng)IDE[6]。那個正向運動學(xué)，反向運動學(xué)和仿真中引入了軌跡規(guī)劃算法軟件六自由度機械手仿真軟件系統(tǒng)驗證了運動學(xué)的有效性模型[7]。模型三次多項式和五次多項式軌跡規(guī)劃方法的結(jié)果多項式顯示軌跡規(guī)劃的后期效果要優(yōu)于前一個。 1.2.3高自由度冗余度機器手逆運動學(xué)學(xué)習(xí)框架 AGJ Kouabon和Melingui[8]提出了一種求解高自由度冗余度機器手逆運動學(xué)問題的學(xué)習(xí)框架。這些有幾種可能的組合來獲得末端效應(yīng)器（EE）姿勢[9]。因此，對于給定的EE姿勢，可以關(guān)聯(lián)多個關(guān)節(jié)角度向量。然而，對于給定的EE位姿，如果將一組關(guān)節(jié)角參數(shù)化，則冗余度機械手的IK問題可以歸結(jié)為非冗余度機械手的IK問題，從而可以應(yīng)用為非冗余度機械手開發(fā)的閉式解析方法來獲得IK解。通過對冗余度機械臂的工作空間聚類和位形空間聚類，實現(xiàn)了冗余度機械臂關(guān)節(jié)的參數(shù)化。工作空間聚類采用生長型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNG），配置空間聚類采用鄰域函數(shù)（NF）。通過對冗余度機械手的仿真和實驗，驗證了該方法的有效性。 1.3國內(nèi)機械手研究現(xiàn)狀 1.3.1新型欠驅(qū)動機械手爪的抓取分析和優(yōu)化設(shè)計 傳統(tǒng)欠驅(qū)動機械手的運動和功能單一,難以實現(xiàn)對不同尺寸物體的穩(wěn)定抓取.為此,馬濤[10]提出了一種新型欠驅(qū)動手爪結(jié)構(gòu),并進(jìn)行抓取分析和優(yōu)化.首先,介紹了欠驅(qū)動機械手爪的整體機構(gòu)設(shè)計,并對手指進(jìn)行靜力學(xué)分析,針對手爪包絡(luò)抓取物體時可能發(fā)生彈射的不穩(wěn)定情況,進(jìn)行手指結(jié)構(gòu)優(yōu)化.然后,基于剛度矩陣的勢能模型,確定指尖合理的尺寸范圍并建立指尖最佳形狀.通過幾何約束中的數(shù)學(xué)公式,表達(dá)了指尖抓取時手指位姿和物體尺寸的關(guān)系.最后,完成手爪樣機的搭建,并對常見家用物品進(jìn)行了指尖抓取和包絡(luò)抓取實驗[6].實驗結(jié)果表明,該機械手爪能夠?qū)Ω鞣N尺寸大小的物體進(jìn)行穩(wěn)定抓取. 1.3.2基于遺傳算法的變掌機械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化 徐丁峰[11]等人針對機械手工作范圍有限的問題[7],提出一種基于對稱雙五桿滑塊并聯(lián)機構(gòu)的變掌機械手,安裝有一個固定手指,兩個動手指,可實現(xiàn)兩個動手指相同的變位及轉(zhuǎn)位運動,并起到夾持作用.根據(jù)實際應(yīng)用中對工作空間和均布抓取性能的要求提出性能指標(biāo),通過性能指標(biāo)及約束條件建立多目標(biāo)優(yōu)化模型,利用多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化目標(biāo)尺寸.結(jié)果表明曲柄的長度對機械手抓取范圍影響最大,并確認(rèn)了機構(gòu)死點位置. 1.3.3夾爪間距可變機械手 封寧君公開了一種夾爪間距可變機械手,包括三軸運動平臺和抓取機構(gòu)[12],抓取機構(gòu)包括安裝板,伸縮氣缸,頂板,立板,導(dǎo)桿,"工"字連接件,夾爪固定塊和氣動手指,伸縮氣缸和頂板固定于安裝板兩側(cè),立板固定于伸縮氣缸和頂板之間[13],其與頂板之間設(shè)有一對導(dǎo)桿,夾爪固定塊上設(shè)有插槽,插槽的中部具有方形槽,夾爪固定塊下端固定有氣動手指,多個夾爪固定塊可滑移的串聯(lián)于導(dǎo)桿上,相鄰兩個夾爪固定塊通過分別對應(yīng)嵌入其插槽內(nèi)的一個"工"字連接件相連,伸縮氣缸與其臨近的夾爪固定塊相連[14],本實用新型通過夾爪固定塊與"工"字連接件的配合,實現(xiàn)夾爪固定塊帶動相鄰兩個氣動手指相近或具有一定的間隙,實現(xiàn)夾爪之間間距可變. 1.4結(jié)論 （1） 機械手的設(shè)計,要基于拉格朗日方程，求解其動力學(xué)模型[15]。 （2）鑒于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度慢﹑實時性控制能力差等問題,求解基于RBF網(wǎng)絡(luò)的控制器設(shè)計,并進(jìn)行了仿真分析,仿真分析表明:所設(shè)計的控制器可有效地解決實時性、自適應(yīng)等問題。 （3）文章雖然對靈巧機械手動力學(xué)模型的不確定項進(jìn)行了簡化,但仍具有一定的參考價值,為靈巧機械手的自適應(yīng)控制提供一定的技術(shù)經(jīng)驗。 （4）靈巧機械手的技術(shù)研究需要多個學(xué)科的交叉融合[16],今后將進(jìn)一步深入研究人體骨骼的結(jié)構(gòu)特征，為結(jié)構(gòu)設(shè)計的進(jìn)一步細(xì)化做理論支撐;另外,手指骨骼的細(xì)致分布可為靈巧機械手柔性的進(jìn)一步控制研究提供技術(shù)支持。 （5）電氣復(fù)合驅(qū)動柔性欠驅(qū)動機械手,指根節(jié)由步進(jìn)電機驅(qū)動、筆形氣缸推動2個含扭彈簧的指節(jié)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動。指根節(jié)的精確調(diào)整使得機械手具有很好的尺寸適應(yīng)性,帶扭彈簧的串聯(lián)雙餃鏈結(jié)構(gòu)可以很好地控制機械手與被抓物體間的接觸力。機械手配合視覺系統(tǒng)在無需傳感器的條件下就可以實現(xiàn)對復(fù)雜對象進(jìn)行可靠抓取。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 宋吉來，俞建成等．輪槳腿一體化兩棲機器人控制系統(tǒng)設(shè)計［J］．北京：微計算機信息．2011 ,10(30):25-27. [2] 張毅剛，趙光權(quán)，孫寧等.TMS320LF240X系列DSP原理、開發(fā)與應(yīng)用［J］ .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2011 ,3(9):36-40. [3] Jin Feng Sun,Xiao Yu Li,Wen Jun Li,Yong Zhang Zhu,Jun Wang,Quan Wang.Structure Design of Manipulator for Pot Seedling Transplanter andSimulation Analysis[J]. Applied Mechanics and Materials.[J] ,2014 ,6(20):35-58. [4] Charlat, S. et al. Male-illing bacteria trigger a cycle of increasing male fatigue and female promiscuity. Curr.Biol.[J] ,2017 ,35(9):273-279. [5] Hornett, E. A. et al. Evolution of male-killer supressionin a natural population. PLoS Biol.[J] , 2016 ,23(3):28-38. [6] Jaenike, J Spontaneous emergence of a new Wolbachia phenotype.[J] ,2017 ,61(12): 2244-2252. [7] Hurst, G. D., Johnson, A. P., Schulenburg,J. H. & Fuyama, Y. Malekilling Wolbachia in Drosophila: a temperature-sensitive trait with a threshold bacterial density.[J]，2015 ,56(1):699-709. [8] Hotopp,J.C.D.et al.Comparative genomics ofemerging human ehrlichiosis agents.PLoS Genet.2016 ,47(8):423-450. [9] 王建軍.搬運機械手仿真設(shè)計和制作.[J] ,2012,9(23):98-102. [10] 高峰,馮培恩,高宇,周波,張強.挖掘機器人液壓傳動的伺服控制策略［J］. 北京：液壓與氣動.2018,7(30):54-66. [11] 熊新民，曹毅等．智能機器人運動關(guān)節(jié)集成驅(qū)動控制器研究［J］．北京：微計算機信息．2012,20(15):84-90. [12] 機械制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)［J］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2013,42(7):160-170. [13] 王承義.機械手及其應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社.2018,5(6):36-45. [14] 張慧鵬,劉小琴，賈毅朝.基于PLC控制的工業(yè)機械手設(shè)計.［J］,2017,8(13):45-68. [15] 孫志禮.機械設(shè)計.［M］沈陽：東北大學(xué)出版社.2016,10(6):70-90. [16] Lo, N.et al.Taxonomic status of the intracellularbacterium Wolbachia pipientis.Int.J.Syst. Evol.Microbiol2017,23(51).654-657. XX 設(shè) 計（XX）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的方法（途徑）： 2.1本課題要解決的問題 （1）了解機械手的工作原理和結(jié)構(gòu)組成、導(dǎo)引方式、路徑規(guī)劃方案、控制原理等，在此基礎(chǔ)上提出本課題的設(shè)計方案。 （2）進(jìn)行多自由度機械手總體方案的設(shè)計，并根據(jù)機械手的驅(qū)動方式和工作要求，對底盤、電機、蓄電池等進(jìn)行了設(shè)計和選型，進(jìn)行機械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計,實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)，伸長，夾取. （3）完成機械手各組成模塊的詳細(xì)設(shè)計,二維設(shè)計圖紙的繪制和控制電路原理的設(shè)計。 （4）完成機械手各模塊三維模型的設(shè)計，并進(jìn)裝配、運動仿真。 2.2擬采用方法 （1）文獻(xiàn)研究法，通過查閱文獻(xiàn)獲得有關(guān)問題的資料，全面、正確地了解掌握機械手的歷史和現(xiàn)狀。 （2）個案研究法，對某幾款特定的機械臂機械手進(jìn)行研究分析，弄清其特點，并加以歸納總結(jié)。 （3）數(shù)學(xué)方法，通過數(shù)學(xué)工具對多自由度機械手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算并驗證，從而做出正確的說明和判斷。 （4）交叉研究法，運用機械和電力的理論、方法和成果從整體上對本課題進(jìn)行綜合研究，形成一個統(tǒng)一的整體，最后實現(xiàn)機電一體。 XX 設(shè) 計（XX）開 題 報 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對“文獻(xiàn)綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 指導(dǎo)教師： 2021年 4月 5日 所在院（系）審查意見： 負(fù)責(zé)人： 2021年 4月 6日