大流量高压射流粉碎设备的仿真与试验研究

为解决现有高压射流粉碎设备产能低,无法满足工业生产线使用需求的问题。对高压射流粉碎设备的关键零部件(交互容腔)进行研究,提出一种复合式大流量交互容腔组件。基于Mixture多相流模型和Realizable k-ε湍流模型对交互容腔的内部流道进行计算流体动力学仿真,获得流场的压力、速度和湍动能分布,并获得较优的分流角大小和流道尺寸。研制大流量高压射流粉碎设备样机,并在样机上进行粉碎试验和产能测试。结果表明,大流量高压射流粉碎设备的平均粉碎粒度d[4,3]从75.6μm降到32.7μm,设备的产能稳定在4.2 m^(3)/h左右。研究为工业用大流量高压射流粉碎设备的设计提供理论与试验支持。

罐装产品礼品盒自动装箱系统的研究与设计

为实现灌装产品礼品盒的自动化装箱,设计一套以直角坐标机器人为基础,配备整列分箱、纸板添加、纸衬成型与添加等功能的整体解决方案。通过对需求工艺和产能节拍的分析计算,提出总体设计方案,采用虚拟样机技术详细设计各个功能模块,基于西门子SIMOTION开发装箱机控制系统。现场调试实现自动装箱功能,系统稳定产能可达40箱/min,单线降低人力需求60%以上,在礼品盒自动装箱领域具有推广应用价值。

3SPR并联机构运动学分析"

针对一种3-SPR并联平台机构,依据机构的数学模型建立了机构的位置逆解模型,在此基础上推导出各支链的速度映射模型,通过算例和运动学仿真软件CosmosMotion的仿真结果对比分析验证了该速度模型正确有效,并通过利用SolidWorks软件进行虚拟机构的建模,对其工作空间进行仿真,得到机构工作空间的几何形状。

采用SolidWorks的高速重载码垛机器人的静力学分析和结构优化

以所设计的一种四自由度高速重载码垛机器人为研究对象,建立其简化三维模型。采用机械仿真设计软件Solid-Works Simulation工具首先对模型中零件底座、末端执行器进行静力学分析,并根据分析结果优化其结构,然后对整机在最大载荷情况下的几个典型位姿进行分析,得到整机在工作空间内的应力、应变和位移云图,并进一步优化杆类零件壁厚。对零件的优化提高了码垛机器人的静刚度和动力学性能,通过对整机的分析得到了码垛机器人在工作空间内的静刚度分布特性,为码垛机器人的设计提供了参考依据。

基于Petri网的高速机器人果奶包装生产线设计方法

针对国内饮料行业产品包装生产线升级换代的问题,提出了一种以高速搬运机器人为核心的新型果奶包装生产线设计方法.首先,基于果奶包装生产线的工艺分析,提出用机器人代替人工的新型生产线布局形式;其次,利用Petri网技术建立了该生产线模型,并基于不变量的方法分析了生产线系统的可达性、安全性、无死锁性;最后,在实验测得各个工作站作业时间的基础上,利用EM-Plant软件对生产线进行了仿真.分析和仿真结果表明,采用机器人的新型果奶包装生产线方案可行且有效.

三自由度正交球面并联机构姿态正解

结合国家“86 3”高技术发展项目 ,以开发基于球面并联机构的数控回转台为目标 ,建立了高效的运动学正解模型 ,并给出显式解析表达 。

基于单目视觉的高速并联机器人动态目标跟踪算法

在高速并联机器人视觉分拣系统中,由于安装误差等原因,视觉系统与传送带以及机器人与传送带之间会存在一定的角度偏差,导致目标物体在分拣系统中的定位精度较低,使机器人末端不能精确抓取动态目标.而且传统的单目视觉定位及跟踪算法存在精度低、运算速度慢等问题,影响视觉分拣系统的计算速度,降低系统的实时性.针对以上问题,提出了一种基于圆特征的单目视觉定位与传送带标定结合的动态目标跟踪算法,首先不需考虑相机坐标系与传送带坐标系的角度偏差,拍摄一个圆形目标,并以光心为顶点构造直椭圆锥的几何成像模型.在此基础上利用其几何关系求取圆心在相机坐标系下的深度信息,再结合传送带标定与张正友标定方法,确定传送带编码器的比例因子以及机器人坐标系和传送带坐标系之间的角度偏差,并实时跟踪圆形目标运动过程中圆心在机器人下的位置.最后,对所提算法和传统算法分别进行实验对比,结果表明,该动态跟踪算法通过圆锥投影的几何关系推导圆心的空间坐标,避免了传统复杂的非线性方程求解,定位精度和计算速度大幅提高.该算法消除了传统算法的角度偏差,平均位置误差为0.82 mm,具有较高的定位精度.运行中系统耗时较短,运行效率得到了有效提高,且误抓率和漏抓率分别为0.2%和0,具有很高的实用价值.

二平动自由度高速并联机械手位置控制

文章研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的位置控制技术。首先建立一种含有几何误差的位置逆解模型 ,在此基础上 ,以NI运动控制卡 +PC构筑了系统硬件平台 ,并采用图形化的编程环境Labview开发了控制系统软件。最后 ,通过实验获得了机械手末端执行器的位置误差跟随曲线 ,结果证明控制效果良好。

Delta并联机械手刚体动力学模型简化方法

基于虚功原理建立了机械手的完备刚体动力学模型,并对机械手动力学模型的各组成部分(惯性力矩项、惯性力项和重力项)进行了分类;在分析从动臂的运动对机械手力矩各组成部分贡献的基础上,提出了一种基于组合分配系数的刚体动力学模型简化策略;以简化刚体动力学模型与完备刚体动力学模型逼近度为优化目标,提出一种基于运动过程力矩偏差最小的优化指标,从而确定组合分配系数;基于以上刚体动力学简化方法,从机械手尺度参数与运动轨迹参数两方面因素出发,结合机械手典型运动轨迹,采用多因素分析方法,通过仿真分析了各因素对简化刚体动力学模型准确性的影响,结果表明该刚体动力学模型简化方法针对不同机械手尺度参数与运动轨迹参数均具有较高的计算速度和精度。

基于单维拉线测量系统的码垛机器人定位误差分析及运动学标定

以四自由度码垛机器人为研究对象,基于单维拉线测量系统对该机器人的运动学标定方法进行了研究.采用环路增量法构造了码垛机器人平行四连杆的误差模型,并建立了带关节变量比例系数的运动学误差模型,从而对关节传动误差进行补偿.通过对影响机器人末端位置精度的几何误差参数进行敏感性分析,将几何误差源简化为11项,可有效提高辨识效率.结合单维拉线测量系统的特点,建立了末端运动误差与几何误差源的映射关系,进而提出了一种基于距离测量的参数辨识模型.通过计算机仿真和标定试验对该方法的有效性进行了验证.试验结果表明,标定后码垛机器人位置误差3?值由11.73,mm减小至1.79,mm,运动精度提升84.7%,.

一种4自由度高速并联机械手动态特性分析

以一种可实现SCARA运动的4自由度高速并联机械手(Cross-Ⅳ机械手)为研究对象,将运动学理论和虚拟仿真相融合,研究一种分析高速/高加速运动机构轨迹误差的系统性策略和方法.以运动学逆解模型为基础,获得Cross-Ⅳ机械手在给定运动轨迹和运动规律时的驱动关节位置数据曲线.利用三维CAD模型,通过有限元软件ANSYS和机械动力学软件ADAMS联合建模,创建Cross-Ⅳ机械手的刚柔混合模型.将驱动关节位置数据代入刚柔混合模型,仿真得到系统重力和惯性力引起的构件弹性形变导致的末端轨迹误差,并分析各向轨迹误差和综合误差随负载、运动规律和工作平面不同的变化规律,为机械手轨迹规划、运动规律优选和误差控制提供理论支撑和分析方法.

三自由度Delta并联机械手轨迹规划方法

以三自由度Delta并联机械手为研究对象,针对其高速搬运作业下的操作空间和关节空间的轨迹规划策略进行研究。结合实际作业需求,对机械手末端运动轨迹的关键路径点进行设置,建立点到点的搬运作业轨迹。以机械手运动学逆解模型为基础,在操作空间利用3-4-5次多项式运动规律建立操作空间运动特征到关节空间运动特征的映射关系。以机械手运动学正解模型为基础,在关节空间利用五次非均匀有理B样条(NURBS)运动规律建立关节空间运动特征到操作空间运动特征的映射关系。在运动轨迹关键点位置及运动时间相同的条件下,对两种轨迹规划方法进行计算机仿真,对比分析机械手关节角度、角速度和角加速度等运动特征,并通过物理样机试验进行验证。结果表明关节空间内基于五次非均匀有理B样条运动规律的轨迹规划方法在减小运动过程中机械手振动和降低电动机功耗等方面优势明显。

并联机床数控平台建造

针对 3-HSS并联机床结构特点 ,确定了采用“PC +适配器”建造硬件平台总体结构体系 ,并对伺服系统、I/O与数控系统的连接及DPRAM的中断设置作了介绍。

基于能耗最优的4自由度并联机器人轨迹优化

针对一种可实现SCARA运动的4自由度并联机器人(以下简称C4并联机器人),研究其以能耗最优为目标的运动轨迹优化方法。在运动学及简化刚体动力学分析的基础上,建立了该机器人的理想能耗模型。系统分析了C4并联机器人各伺服电机的输出功率与其末端动平台加速度之间的映射关系,并由此提出了一种能耗最优的评价指标,进而用于指导机器人轨迹优化。基于3-4-5次多项式运动规律,研究了机器人末端动平台在Adept Motion运动轨迹下各轨迹路径点的运动学参数(位置、速度和加速度)与其对应运行时间之间的函数关系。以能耗最优为目标,建立了C4并联机器人运动轨迹优化的数学模型,并应用MATLAB遗传算法求解出相应约束条件下各段运行时间的最优解。搭建了C4并联机器人的实验平台,并通过试验验证了该轨迹优化方法的有效性。试验结果表明该方法可有效降低各伺服电机输出转矩并提升机器人的动态性能。

二平动自由度高速并联机械手轨迹规划与运动控制

研究一种二平动自由度高速轻型并联机械手的运动控制技术。针对快速抓放操作的需要,给出了机械手在操作空间的轨迹规划方式和关节空间的精插补策略,理论上保证了机械手的速度和轨迹精度,并通过实验获得了机械手的位置和速度及其误差跟随曲线,结果证明该方式可靠有效。

喷漆机器人尺寸优化设计及控制系统总体规划

针对某发动机进气管道长且截面复杂等特点 ,设计一喷漆机器人对其喷底漆 ,面漆和中涂漆。文章首先通过灵活度分析确定出操作手的尺寸 ,进而通过动力学分析给出各关节驱动电机输出扭矩 ,并据此设计出该机器人各参数。采用双CPU的PC +PMAC结构 ,以Windows为软件平台建造出样机的开放式实时数控系统 ,主要研究了喷漆机器人的总体方案布局 。

一种可实现两平动自由度并联机构运动学标定方法

针对一种两平动自由度并联机构,提出了一种识别几何参数误差的方法,能有效补偿机构的动平台位姿 耦合误差．忽略两组平行杆的相对杆长误差,将机构简化成仅含转动副的5杆铰接机构,建立了含有8个几何参数 误差模型,即4个杆长误差和4个主动关节铰点坐标误差．研究表明,并联拓扑结构使动平台沿两个正交轴的位置 误差和姿态误差具有强耦合性．给出标定坐标系原点,通过仅检测动平台沿标定坐标系任一单轴的位置误差,识别 出系统的几何误差全集．计算机仿真和实验结果表明,通过这种方法,可使机构的动平台定位精度达到0．05 mm．

一种新型码垛装置末端执行器的设计

为满足电池生产企业自动化生产需求,设计了一种新型码垛装置末端执行器。通过对企业生产状况及码垛作业要求的分析,设计了真空吸盘带机械保护机构的末端执行器,每次可抓取两盘电池。在总体方案的基础上,详细地进行了环槽形真空吸盘结构设计及机械保护机构的尺寸设计。该末端执行器可搭载到码垛装置(如码垛机器人)上,且适合电池生产企业的实际生产情况和需求,具有良好的应用前景。

基于傅里叶级数的最优能量运动轨迹优化方法

从机器人关节空间出发,以单关节系统为例,针对机器人关节空间能量最优的运动轨迹优化方法进行了研究。在基于Stribeck摩擦模型构造单关节系统动力学模型的基础上,建立了以傅里叶级数表征任意位置和规律的运动轨迹规划方案。以能量作为优化目标,通过添加边界位置、速度及加速度等约束条件,构建了运动轨迹优化的理论模型。基于遗传算法对傅里叶级数的最优系数进行搜索,从而形成以能量最优为目标的运动轨迹优化方法。通过具体算例分析了傅里叶级数系数的数量对于优化后的轨迹作用于关节系统能耗及运动学性能等方面的影响,并与多项式运动规律进行对比分析,结果表明该运动轨迹优化方法对于降低关节系统能耗具有显著作用。

高速包装机器人技术与应用

在食品、医药行业生产线上物料相对轻小，且需避免污染。为了提高自动化程度和保证产品质量，通常需要高速物流线贯穿整个生产和包装过程。从而一种流程型生产物流信息化概念为众多食品、医药厂家所采纳，其特点表现为：