开题报告-用于蛇形柔性臂的机械手抓的设计与仿真.docx
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1、石及李X1.ANTECHNO1.ICA1.UNIVERSITY毕业设计(论文)开题报告题目:用于蛇形柔性骨的机械手爪的结构设计与仿真院(系)机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级姓名学号导师20XX年3月12日1毕业设计(论文)综述(艘目背景、研究意义及国内外相关研究情况)1.1 选题背景随着时代的发展,在工业制造中慢慢的引入了越来越多的机器人,他能够节省很多的人力资源,对我们社会有很大的帮助。其中机器的蛇形柔性再在机器人结构中扮演者重要角色,蛇形柔性臂由于具有多于确定机器人空间位置和姿态所需的自由度,易于回避障碍和克服奇异点,使它在现实中具有很强的实用性,如核电设备中错标繁发的管道检查、
2、化工设备中有毒化学废料的处理等工作,目前,在被杆式同步万向节和端部微盘组合式吸盘两项专利技术的基础上所开发的RT1.蛇形柔性普,由于运动轨迹不连续,其转动角度的控制精度不高,因此,在要求定位精度较而的抓取动作时,必须设计能提供较高位置控制精度的末端机械手爪,以弥补RT-I蛇形柔性臂控制的不足。如果能设汁一个优秀的蛇形柔性臂的机械手爪,是混流装配线提高生产柔性,降低生产成本,缩短交货期的重要保障之一。蛇形柔性再是一种细长杆件,同时又经常处于悬普梁状态,因此,动力传动系统要力求轻巧.为了减小动力传动系统的重量,该柔性将采用单电机驶动,通过特殊万向节带动每单元节内部的芯轴同步转动,从而将电机的动力传
3、递到每单元节.再由计算机通过电磁离合器控制每单.元节内的弯曲机构与芯轴挂上或断开。柔性蛇形机器人由于其自身具有冗余自由度,故易于克服障碍和回避奇异点,能完成一般机械管所不能完成的动作。如高冗余度全方位柔性瞥可较容易进入缝隙中探测或抓取样品等。目前,柔性机器人的研究一般要求:单元重量轻,体枳小;关节弯曲灵活且弯曲角度大;控制简单、精度淘、驱动件(电机)数量少。对此,上海交通大学仿生机构学研究室研制了RT1型柔体机器人。本文基于该结构对工作空间及逆运动解、轨迹规划作了进一步的研究”.蛇形机械手鹘的诞生解决了传统机械再无法在狭小狂杂空间中运动的问题,在很多制造业中都有应用.蛇形机械臂的原理很简单,它
4、由几段组成,每段有两个自由度,由三根线缆控制,每一根的长度由伺服电机或直线作动器决定。通过拉动或者延伸线缆的长度来控制形状。设计个好的机械手爪便能使这个能力得到显著提升,它有着这些方面的优点Z提高机器人的运动精度:提高机器人操作肉的灵活度和避障能力:提高机器人手抓的操作能力、灵活性与快速反应能力:提高机器人的运动速度和响应频率:加强机器人的移动能力。随着机械走向全自动化的速度越来越快,设计机器人的F爪这一任务也变得越来越重,只有科学的设计,才能为企业,为社会创造出更大的价值.1.2 研究意义80年代中期,技术革命的第3次浪潮冲击着全世界,在这个浪潮中,机错人技术起着先锋作用,工业机器人总数每年
5、以30%以上的速度在增长,推动汽车工业形成全球规模的产业。当时,我国机器人的研究和开发尚处于起步阶段,研究和应用的水平都较低叫国家也很大程度上支持我国的机罂人发展,现在基本上掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件技术、运动学和轨迹规划技术,开发出喷漆、焊接、装配、搬运等机器人。尽管如此,我国的机器人技术及其工程应用的水平同国外比还有很大差距。究其原因。主要是我国还没有形成机器人产业。当前我国机器人生产都是应用户的要求,“一个用户,一次重新设计”,产品规格多,批地小、零件的通用性差、供货周期长,成本高,而且质量,可靠性都不稔定因此迫切需要解决产业化前期的关键技术,刻产品进行全面规划,搞好
6、系列化,通用化,模式化设计,积极推进机器人产业化的进程.随着空间技术和机器人技术的发展,重量轻、速度快、能耗小、造价低、结构索凌及负载/本体侦量比大的机器人操作制得到了越来越广泛的应用。然而它们的应用不可避免地带来些问题,例如,高速运动使轻膜长健杆存在分布柔性;齿轮弹性、电机启停和谐波驱动装置使操作科关节存在集中柔性:这些柔性使末端执行器在驱动力矩消失后发生残余振动。为了抑制振动,国内外许多学者致力于柔性臂控制策略的研究,取得了一些成果,但是还存在一些问题。例如,有的学者从柔性臂的动力学特性入手,希望找到一种能筋精确描述柔性臂运动规律的数学模型,从而得到合适的主动控制策略。然而,由于柔性酋是一
7、个非线性、强耦合的蛊阶系统,无论哪种模型都存在近似,并常常存在系统的未建模信息。此外,有的学者还从机构出发,试图利用机器人的“自运动”人为构造的激励力来提高振动抑制的效果.这种方法富有创造性,但对手高速、高精度柔性多冗余度机器人动力学方程的简化和夏杂机构的应用,存在有效性和可行性等问题,而且“构造的激励力”只能近似地消除某儿阶模态振动,使“抑振”效果仍然有限。因此针对系统的未建模信息,人们希望引人智能控制策略来实现柔性性的控制1.与此同时,机器人机械结构的研究是研发过程中项重要内容,多年来符受国内外学齐的高度重视。作为机电一体化产品中的机械系统,该产品对其提出了许多新的要求:与般同类型机械相比
8、,他必须具有更好的可能性,维修性以及更新颖的结构,零部件要求模块化,标准化,规格化等,此外,由丁应用领域的扩大以及工作任务的更杂化,多样化,这势必造成机器人产品正朝着多品种,多规格,小批量等方向发展.模块化机器人的研究无疑给其应用提供了更多的选择机会,但基于任务的随机组合特点也使机器人模块化设计成为了i个具有挑故性的课题久因此,在机器人实验平台研究项目的基班上,开展组合模块化机器人机械手爪的设计研尢,应着重对应用于蛇形柔性手臂的机械手爪的相关理论和结构实现进行探讨。1.3 国内外研究情况中国作为亚洲第三大的工业机器人需求国,市场发展稳定,随着我国产业结构调整升级不断深入和国际制造业中心向中国的
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