船体外壁除锈作业机器人机械结构的设计

壁面爬行除锈作业机器人能够代替人工进行高空除锈工作。针对大型船舶壁面的除锈作业环境,设计了一款爬壁除锈的机械结构。对吸附方式、行走方式、驱动方式和除锈方式等进行了充分分析,并最终确定了四轮驱动、永磁吸附的爬行方式和打磨除锈的作业方式,完成了船体外壁除锈作业机器人整体机械结构的设计。利用SolidWorks软件绘制机器人零件图,进行装配,完成机器人总体的三维模型。同时对关键零件的可靠性进行了分析,并对其力学性能安全性进行了验证,该设计对于提高高空除锈工作的效率和安全性具有重要的意义。

服务机器人机械臂的结构设计与运动规划

为了提升服务机器人机械臂的灵活性、轻便性以及快速运动的能力,首先结合设计指标以及人体工程学进行机械臂的模块化关节、外壳等结构设计,然后利用运动学和动力学分析模型实现机械臂的运动控制。通过仿真实验,可以实现流畅灵活的运动,完善服务机器人在各方面的功能,为优化服务机器人在人们生产生活中的应用提供可靠支撑。

智能挂弹机器人结构设计与举升机构仿真分析

针对目前军用机场传统液压挂弹系统作业时间长、人力成本高、挂载精度低等问题,设计一种智能挂弹机器人以提高挂弹作业效率.首先,完成智能挂弹机器人的机械结构总体设计;其次,对智能挂弹机器人最关键的举升机构进行静力学和运动学分析,建立起举升机构力矩平衡方程和运动学方程;最后,通过机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical systems, ADAMS)仿真计算举升机构在作业过程中的推力变化和末端托盘速度变化情况.实验结果表明,所设计的举升机构性能达到了预期要求,同时仿真结果也可为智能挂弹机器人的举升电力系统设计和选型提供可靠的数据支持.

农业采摘机器人机械臂结构开发与试验研究

随着现代社会的不断发展,农业领域对自动化机械设备的应用需求越来越高。文章以农业采摘机器人为探究目标,分析了农业采摘机器人机器臂的运动求解、运动学数学建模以及机械臂笛卡尔空间轨迹设置,开发了具有6自由度的机械臂,并通过试验验证的方式,得出机械臂结构能够适应实际的使用空间与运动范围,拥有很高的运动精度,可以满足农作物果实采摘要求。

管道全位置焊接机器人结构设计与运动学分析

现有管道全位置自动焊接设备自由度少,无法模仿高级焊工运条手法,从而影响到焊接质量。针对这一问题,设计了一款基于协作机械臂的管道全位置焊接机器人,并进行了运动学分析。首先,根据焊接机器人的结构特点,采用模块化思想对机器人进行了功能模块划分,功能模块包括柔性导轨、行走底盘、六轴协作机械臂和模块间的快锁机构四个部分;然后,根据D-H法建立了运动学方程,结合Robotic Toolbox和MATLAB完成了焊接机器人的建模和运动学仿真;最后,采用蒙特卡洛法对焊接机器人的工作空间进行了可视化分析。研究结果表明:理论上,基于协作机械臂的管道焊接机器人可完成管道壁厚为755 mm、焊缝宽度为310 mm的焊接任务,并且运动学模型正确、结构设计合理,可以满足管道全位置焊枪姿态调整的功能需求。

竞赛机器人的创意设计与基本机械结构——Robocon全国大学生机器人电视大赛

结合笔者指导的一、二、三届CCTV全国大学生机器人电视大赛无锡职业技术学院代表队的比赛机器人的设计制作,阐述竞赛型机器人的创意设计与基本机械结构。

农业采摘机器人机械臂结构设计

【目的】农业采摘机器人是一种集机械、电子、传感、计算机于一体的多功能农业机械设备,被广泛应用于水果、蔬菜采摘领域。但其在对果实的识别和抓取方面仍存在很大的不足。【方法】机械臂是农业采摘机器人重要的组成部分之一,也是其主要执行机构。笔者根据机械臂结构特点与功能需求,设计了一种六自由度、关节运动灵活且可更换的采摘机器人机械臂,该机械臂通过控制系统调节3个平动关节在工作空间中的位置和角度,从而获得末端执行器能够完成采摘任务所需的最小工作空间,通过六自由度变换得出6个关节在工作空间中坐标系之间运动轨迹关系。该机械臂由视觉模块、驱动模块及控制模块构成。基于D-H参数法对采摘机器人机械臂进行运动学分析,并进行仿真验证。【结果】该机械臂具有较好的定位精度,能够满足农业采摘机器人对果实的抓取要求。

重载水平多关节装卸机器人设计与研究

文章针对安装高度空间有限的重型货物搬运问题,设计了一种重载水平多关节装卸机器人。为减小高度空间占用,该机器人结构采用大臂小臂等高串联的形式和钢丝绳卷扬形式的升降轴;为扩大小臂的回转范围,设置了随动传动机构的辅助臂。同时,对装卸机器人的控制系统进行了设计,并根据不同极限工况下的受载情况,对整机进行了有限元分析。结果表明,最大应力发生在工况一时辅助臂上,最大值为199.8MPa。最大变形量发生在工况一时,节点最大综合位移为35mm,机器人结构设计合理。

基于机械制造工程实训个性化课程改革与实践——以机器人创意设计与实践课程为例

机械制造工程实训是高等学校工程类专业教学中重要的实践环节,通过实训学习,使学生掌握机械制造的基础工艺知识,了解机械制造生产的主要设备,建立起对机械制造生产基本过程的感性认识。面对高等学校高素质、复合型和创新型的人才培养目标,“大众创业、万众创新”创客运动所带来的全社会全经济结构的人才和项目创新改革,以及高校对“创新工程教育与实践”相关需求,工程训练领域的教学体系、内涵以及教学方法等都急需深化改革。基于机械制造工程实训开设系列个性化课程,将大大增强学生的工程实践能力,提高综合素质,培养创新精神和创新能力,充分体现以学生为主体,教师为主导,实验技术人员和实习指导人员为主力,多学科相贯通,促进学生知识、素质和能力协调发展。本文以机器人创意设计与实践课程为例,研究了个性化课程对学生能力和素质培养影响。结果表明,个性化课程开设有利培养学生的工程实践能力、综合素质和创新意识,较好地实现课程整体教学目标,满足创新人才培养的质量要求。

RoboMaster工程机器人设计与性能分析

RoboMaster机甲大师赛是一项对抗性质的竞技型机器人竞赛。其中的工程机器人在赛场上起到辅助的作用,配合其他进攻型机器人进行团队对抗。结合2023赛季的竞赛规则和制作规范及2021-2022赛季的实践经验,本文设计了一款工程机器人,完成机械结构设计、控制系统设计等,实现四驱移动、取矿、兑换矿石的功能需求,最后通过样机测试验证了工程机器人的性能。

并联式四足机器人设计与有限元分析

为解决传统轮式、履带式机器人复杂地形行驶不便,以及串联式四足机器人承载能力低、行驶速度慢等问题,文中设计了一款能够通过直流无刷电机驱动的并联式四足机器人。基于SolidWorks软件对四足机器人的机械结构进行三维建模,并确定电机型号为大疆M3508直流无刷减速电机。为检验设计的机械结构可靠性,先对结构进行静力学分析,找出可能存在的薄弱部位,然后通过SolidWorks软件进行有限元分析,确定机械结构的应力最大位置,并根据仿真结果对四足机器人关键结构进行优化设计。经测试,各结构优化后强度均提高30%以上。根据计算和分析结果制作实物样机并进行测试,结果表明:四足机器人能够在复杂路面上实现慢步、跑步、转弯、跳跃等基本动作,机械结构强度和功能均达到设计目的与要求。

并联式蠕虫机器人的结构设计与实现

为了在地震、台风等自然灾害中有效地实施救援,降低灾后伤亡率,设计了一种用于抗震救灾的并联式蠕虫机器人。该机器人采用并联式机构,通过电推杆的伸缩运动实现对蠕虫动作的模仿。运用SolidWorks建立该机器人的三维模型,并进行试验验证。结果表明:该机器人可顺利实现前进、后退及转弯等运动;通过搭载感应拓展模块即可应对错综复杂的工作环境,具有良好的灵活性和环境适应性;能够实现人-机-环境的交互,可达到预期目的,具备一定的实用价值。

水下管道外壁清洗机器人设计及流体力学仿真

针对水下管道外壁附着生物容易造成管道腐蚀的问题,设计出一款水下管道外壁清洗机器人.主要由夹持机构、清洗机构、攀爬机构、腰部回转机构四部分组成.机器人可以沿管道行走,并在管道分支处可进行换向,在行走的同时可以对管道进行清洗.针对机器人进行整体结构方案设计,并对机器人沿管道的攀爬步态进行分析以及夹持机构主要参数进行计算.应用SolidWorks进行建模,通过Flow Simulation模块对机器人在水下运动时,机器人周围水域水流状态以及机器人自身所受应力情况进行仿真,通过仿真分析了机器人在水下运动时所受的阻力特性.结果表明,该水下管道外壁清洗机器人的可行性及合理性,通过对夹持机构的调节,可以实现对不同直径的管道进行清洗,满足水下作业要求.

农业喷雾机器人的机械结构创新设计

农业机器人是21世纪农业机械的发展趋势之一。为此,讨论了农业机器人的技术特点和基本特征,重点论述了一款可以自主行走且能避障的农业喷雾机器人机械结构创新设计。其主要包括载体移动系统和车载喷雾系统的创新设计,给出了具体的设计方案和部分结构图以及参数。该农业喷雾机器人一方面提高了农业喷雾作业的效率,实现作业的自动化;另一方面降低了作业对操作者的健康影响。

RPJ-D型喷浆机器人机械结构及其分布式计算机控制系统的可靠性设计

本文介绍了RPJ-D型喷浆机器人的机械机构,重点给出了其分布式计算机控制系统的设计过程.将容错技术、故障诊断技术和抗恶劣环境技术引入喷浆机器人控制系统中,采用不同的冗余配置方式实现了控制系统规划级和控制级计算机系统高可靠性设计.现场应用表明,完全满足了喷浆机器人在恶劣环境下工作的要求.

下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真

为推动康复机器人发展,提高下肢康复训练水平,设计了一种新型下肢训练康复机器人的机械结构.设计采用新型全向移动平台机构,实现了平面内任意方向的运动,并且可以在移动过程中实现任意半径转弯.从运动学角度分析了轮速与机器人轨迹间的数学关系,并采用虚拟样机技术结合Pro/E与Adams联合建模仿真的方法,建立了精确可靠的虚拟样机模型.实验仿真结果表明,设计的虚拟样机模型与数学模型具有一致性,验证了该下肢康复机器人机械结构的实际可行性,为物理样机的建立提供了可靠依据.

仿人机器人的机械结构设计与控制系统构建

文章研发了一款适用于机器人教育教学的多功能、多用途、普适性的19自由度的小型仿人机器人,主要完成了该机器人的机械结构设计与控制系统构建工作;所设计的机器人机械结构可靠性高、工艺性好、结构紧凑、样式新颖;所构建的机器人控制系统鲁棒性高、稳定性好、控制准确、反应迅速,圆满地实现了预期的设计任务。通过对优缺点的综合对比,得出组合式构型方案在功能性、实用性和稳定性等方面具有明显优势,有望通过后续软件系统的开发提高其运动效能,真正在青少年机器人教育中发挥重要作用。

自主水下机器人机械结构设计与实现

本文主要设计并制作了自主水下机器人的外形机械硬件结构。利用AutoCAD、Pro/e等计算机辅助设计软件,结合流体动力学相关理论知识,并综合考虑水下机器人相关部件,诸如驱动电机、摄像头、红外传感器、电子罗盘等部件的使用对水下机器人外形、重量、大小等方面影响,对自主水下机器人的外形等硬件结构进行优化设计,最大限度地减小水下机器人在水中运行时的阻力,减少功耗,节省能源,从而达到延长水下机器人在水下连续工作的运行时间。

基于水下爬行机器人的机械手结构设计

分析了水下爬行机器人工作环境并设计了基于其上的水下机械手,对关键器件进行了分析与选型,对传动机构及关节结构进行了分析与设计。并试制了实验样机,最后在注水压力罐内对水下机械手进行了水密试验,实验结果表明水下机械手的密封性能满足要求,为水下爬行机器人的机械手智能控制系统研究搭建了实验平台。

SSD-1型搬运机器人的机械结构设计

本文介绍了一种水平关节式搬运机器人的机械结构设计过程，一种双支点单自由度手爪的设计也进行了详细的介绍，最后给出了具体的结构设计图。