重載搬運機器人本體結構設計【六自由度機械手】【單臂多關節(jié)】【搬運碼垛機械手】

重載搬運機器人本體結構設計【六自由度機械手】【單臂多關節(jié)】【搬運碼垛機械手】,六自由度機械手,單臂多關節(jié),搬運碼垛機械手,重載搬運機器人本體結構設計【六自由度機械手】【單臂多關節(jié)】【搬運碼垛機械手】,重載,搬運,機器人,本體,結構設計,自由度,機械手,單臂多,關節(jié),碼垛 機器人手臂集成系統的機械和控制問題 摘要 在本文中，通過波羅尼亞大學的機械手臂系統的設計特點，提出一個靈巧的機械手臂操控系統的想法。新的機器人手臂原型，目前在設置階段。它有詳細的說明，主要是對機器人手臂的傳感設備，機械一體化和通過控制算法進行的手臂協調子系統進行研究，從而獲得其結構和功能的集成。 關鍵詞：機械手臂，整合，傳感設備，機械一體化，集成 引言 長期的整合，對定義現代自動化是很有意義的。這次我們的主要目標就是研究和開發(fā)一個新的機器人操作系統，即設計的系統在機械人設備中實現。這一成就意味著可以給不同的研究領域提供我們的研究成果（如傳感器，執(zhí)行器，手臂的機械設計，控制理論和計算機科學）。通過新目標的定義——導向結構的兼容系統和協同子系統在子系統中呈現出的藝術狀態(tài)有很多不錯的地方，（如所闡述的機械手臂里每一種傳感器，快速和精確的機械手臂，智能執(zhí)行器等）。但似乎在這些系統完整并充分發(fā)展的幾個領域上，主機有效利用的技術解決方案，尚未實現。 本文關注的重點是設計并實現一個有特定操作任務的機器人系統:一個集成的靈巧手部和臂部的系統。在這種背景下,我們認為“集成”是有兩個不同的概念的:分別是結構集成和功能集成,它們每一個都是開發(fā)過程中的重要組成部分。 結構集成中，設計方面相關問題里的合成技術將實現預期的部分功能。其中主要的問題是結構的連接和協調部分，可能需要單獨的構思和開發(fā)。為了解決相互兼容的問題，需要特意開發(fā)系統配置,甚至進行部分結構的重新設計。關于機器人手部和臂部的系統,想要達到一個令人滿意的結構整合，解決問題的關鍵是:手臂運動的定義結構中需要最大限度的開發(fā)手靈巧，手臂和手的兼容性的設計。并安裝復合,分布式多傳感器系統。最后為了提高試用性，需要安裝驅動和傳動在機器人手臂上。 關于第一點,主要關鍵問題是限制工作容積,注意現已實現的手的姿勢和手臂在限制區(qū)域的大小及兼容性。 說到第二點,我們認為應該更多的關注開發(fā)實現新傳感器和手指結構設計所組成的集成。特別是從目前的工藝水平分析,可以得到的一些結果顯示。具體如下， 1）適用與指骨或指尖的傳感器越來越多,但包括變頻元素和空調電子板中必要的絲束這類傳感器仍然是很有限的,特別是有些高密度觸覺雙曲率墊都需要高度的小型化; 2）適用與手指主機分布式的機械結構觸覺差,主要是因為開發(fā)和替代配置腱傳動征收采用了笨重配置,導致缺乏感知設備和其內部空間。 關于第三點,是安裝在手臂上的驅動的可能性和傳動系統,集成可以極大地幫助一些發(fā)展中的執(zhí)行器更適合的被安置在機械臂中，放棄效應器可交換性的概念，最終提供一個可以操作普遍效應器的靈巧的手。 結構集成的加入,可以實現協同設計的手,手腕和手臂的搜索優(yōu)化,考慮的目標不僅包括子系統的內在性能,也包括一般系統的兼容性。 功能集成的定義，包括兩個不同的方面: 應該實現單一的內部功能子系統與其他子系統能合作并完成任務。 在單獨的組件或子系統層面,第一步是集成放大。如果可能的話,其活動范圍通過添加新功能那些就可以分配。充分利用其潛在的操作，是應用程序的一個使手臂操作概念的例子。它集成了一個在中間的功能鏈接的機械臂與環(huán)境交互的能力。其鏈接并不局限于一個簡單的載體，它極大地擴大了操縱手的功能,并實現了整個手操縱的概念。 在系統層面,功能集成意味著給定任務的執(zhí)行是通過多個子系統的同時合作,不僅僅只有通過他們的交替執(zhí)行不同部分的任務。非集成的一個典型的例子是,長期以來,機械手都用于操作任務，但最近有一些例外?？吹絒3],[4],[5],機器人的手，大家普遍認為是一個單獨的設備, 它只需開關命令界面的來任務執(zhí)行，期間沒有任何真正的協調。相反,來自自然界的例子展示了功能集成靈活性及其至關重要的成就:最熟練的操作任務,如寫作、繪畫、縫紉等,都是通過手指和手腕或手臂本身同步協調運動來完成的。 接下來,本文介紹了采用集成烏蘭巴托(博洛尼亞大學)擬人化機器人手臂的手來解決一些方案。特別是,在論文的第一部分中有關機械設計方面的結構,闡述了集成在第二個運動控制策略開發(fā),以開發(fā)系統的冗余來獲得合作的手部和臂部完成操作任務的過程,提出了功能集成這一貢獻及一些關于現在和未來計劃的活動評論和結果總結。 2集成機械設計結構的烏蘭巴托機的手 由于目前的實驗和安裝都是基于以前的經驗，來實現靈巧的雙手。在發(fā)展中提出新的系統中自底向上的方法之后，目前的設計活動主要集中在子系統,它使用商用擬人化的機械手, 560年美洲獅的手臂。事實上,我們所知道的第二版本烏蘭巴托的手,在目前設置階段,大都被認為只是進化的一個中間的步驟,它能逐步實現和驗證工具的集成問題,但不是一個確定的設計?，F在我們的主要目標是不惜犧牲一些性能限制來實現一個好的水平集成,主要是采用驅動的概念和技術。烏蘭巴托的手II已經懷孕,在開放一些新的技術，并不斷改進使解決方案變得可行。此外,選擇一些使系統更有吸引力的應用程序，也會降低整體的復雜性和成本,。 2.1機械手觸摸的集成設計 長期以來，一個機器人的靈巧手在操縱任務上的表現和功能是否類似于人類的手和大小兼容性是主要預期的的條件因素之一,因此,小型化問題必須在設計階段解決。面向故意設計的子系統構成的手指，必須開發(fā)以達到相應的兼容性: 集成的傳感器必須從設計階段重視起來,計劃將它們添加到前面設計的手指結構中并不是特困難。事實上,機械設計中零觸摸的手,可能導致很多時候,分布式傳感器應用程序被認為是不可接受的。因為幾個子系統必須集成在一個手,其中涉及許多方面。在設計階段:如何將機械的鉸接結構加入鏈接,共同驅動的電力傳輸,本體感受的傳感器,感受外界刺激的傳感器等都是需要注意的。如果有需要,可以用當地的信號調節(jié)電路。 采用了知覺的系統設計的配置有顯著的效果。例如,當只有指尖操作是必需的時候,傳感器的安裝發(fā)生在運動鏈,降低問題復雜性的設計是結束住房和相關電器的傳感設備。在這種情況下就沒有明顯的約束加到手指結構設計中。分布式觸摸是必需的,設計中的問題是增強,提高布線和幾何干涉趾骨結構和內部傳播。薄層外皮的分布式觸摸可以人為安排,從而能夠減少外表面的指骨的傳感設備問題。事實上,沒有結構性的分化必須提供鏈接,只有傳感層可以直接支持的鏈接結構。相反，辯證變成必須采用內在觸覺傳感概念。在這種情況下,每個手指指骨需要三個機械元素:內部鏈接屬于鉸接結構(框架),外部殼接觸發(fā)生可以作為應變傳感器和連接元素。 版本二世烏蘭巴托機器人的手,分布式it傳感已獲得通過。對于每個活動鏈接,一個it傳感器已經足夠,需要九個傳感模塊分別插入三個手指,五個趾骨和一個手掌。這種感覺的設備可以滿足整個手操縱需求,即通過聯系對象執(zhí)行控制操作程序控制可用的鏈接,能找到更好手操作模式的方法。 運動架構,是一種新式設計維護配置，事實證明是令人滿意的。完整對抗性的拇指在兩個手指上,手掌和手指的相對位置也被證明是有效的。它實現了一個偉大又多樣化的抓取模式。 新的手的設計可以在三個層次進行分析,即it傳感模塊,手指組織和一般的配置的手。 每個傳感模塊基本上是由六個組成轉矩微型傳感器和一個小板組成，與當地空調電器實現了表面混合電路技術。傳感器的配置采用的軀體是薄壁圓柱殼,它實現了靈敏度和適用性小型化的優(yōu)勢。 圖1:it傳感模塊 參考文獻 [ 1 ]索爾茲伯里，J.K.，“全臂操作”，PROC。第四國際研討會。機器人研究，圣克魯斯，CA，R.博爾斯和羅斯主編，麻省理工學院出版社，劍橋，MA，1987。 [ 2 ] vassura，G.，比基，A.，“全手操作：一個手勢設計利用其所有的部分增加敏捷”，PROC。北約高級研究151車間的機器人和生物系統，I1 Ciocco，托斯卡納，意大利六月26-30，1989。 [ 3 ]波拉德，N.，Lozano佩雷斯，T.，“抓的穩(wěn)定性和可行性與臂鉸接式手”，PROC。IEEE機器人與自動化國際會議，辛辛那提，O，1990。[ 4 ]羅伯茨，嘉誠，“協調的機器人手臂和多指手的使用四元數”，PROC。IEEE機器人與自動化國際會議，辛辛那提，1990。 [ 5 ] Melchiorri，C.，索爾茲伯里，J.K.，”一個手臂機器人控制算法系統”，PROC。第五國際會議先進的機器人，91 ICAR，比薩，意大利，六月19日-22日，1991。 [ 6 ] bologni，L.，卡塞利，S.，Melchiorri，C，“設計課題為高等法院的機器人手”過程。北約高級研究研討會在機器人的冗余，丹酚酸B，意大利六月二十七日1988年7月1日。 [ 7 ]博尼文托，C，E，fmdella，vassura，G.，“高等法院的機器人手的項目：電流狀態(tài)和發(fā)展前景”，PROC。第五國際會議先進的機器人技術，91ICAR，比薩，意大利，六月19-22日，1991。 [ 8 ]Brock，棱，秋，美國，”一個鉸接式機械手的使用環(huán)境感知接觸傳感器”，PROC ASME冬季年會，邁阿密，佛羅里達州，11月1985。 [ 9 ]比基，A.，dazio，體育，“內在的觸覺傳感人工手”，機器人研究，R.博爾斯和羅斯編輯，麻省理工學院出版社，1987。 [ 10 ]比基，A.，“strumenti E metodi每IL controilo迪摩尼每機器人”，博士學位論文，波羅尼亞大學，1989。 [ 11 ]杰克布森，南卡羅來納，木材，JE，克努蒂D.F.，比格斯，英國高等法院，“utah-mit靈巧手：在進步”的工作，國際期刊。機器人的研究，3卷，4號，1984。 [ 12 ]杰克布森，南卡羅來納，KO，H.，艾弗森，戴維斯，公司，公司，“肌腱的控制策略驅動機械手”，IEEE控制系統雜志，2月1990。 [ 13 ] vossoughi，R.，多納，M.，”中存在的機器人手指剛度控制機械非線性”，ASME反卷。10，9，1988。 [ 14 ]湯森德，重量，索爾茲伯里，J.K.，“效率極限帶和電纜驅動器”，ASME怨婦。機械傳動。，。，與自動化設計，卷110，9月1988。 [ 15 ] vassura，G.，對機器人手臂的關節(jié)靈巧手”的整合，過程。第三國際研討會。在機器人和制造，90條，溫哥華，六月1990。 [ 16 ]索爾茲伯里，J.，克雷格，JJ，“鉸接的手：力控制和運動問題”，國際機器人研究學報，1卷，1號，1982春季。 [ 17 ]博尼文托，C.，卡塞利，美國，faldella，E.，laschi，R.，Melchiorri，C，A，tonielli，“con—工業(yè)機器人靈巧手控制系統的設計，1988年IFAC Syroco，卡爾斯魯厄，歸還，1988。 [ 18 ]克爾，J.，羅斯，B.，”分析的多指手”，國際雜志的機器人研究，4卷，4號，1986。