当前位置:文档之家› 水下船体维护机器人控制系统研究

水下船体维护机器人控制系统研究

水下船体维护机器人控制系统研究
水下船体维护机器人控制系统研究

【经营计划书】水下机器人创业策划书(终稿)

低成本水下机器人 策 划 书 申报项目: 低成本水下机器人 申报人: 孟永志 项目负责人: 孟永志 申报日期: 年4月17日

低成本水下机器人策划书 机器人项目创业计划执行概要 水下机器人从20世纪后半叶诞生,是工作于水下的极限作业机器人,能潜入水中代替人完成某些操作,又称无人遥控潜水器,主要运用在海上救援。由于水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具。在军事斗争中,无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用,无人舰艇将与无人地面战车、无人飞机一起在战场上进行高效卓越地作战。另外,无论战争期间还是和平时期,水下机器人还可以定期对航道、训练场、舰艇机动区实施定期或不定期检查,保障这些水域的作业安全。 载人潜水器由人工输入信号操控各种动作,由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境。其优点是由人工亲自做出各种核心决策,便于处理各种复杂问题,但是人生命安全的危险性增大,由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统,这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。 有缆水下机器人(ROV)需要由电缆从母船接受动力,并且ROV不是完全自主的,它需要人为的干预。主要由水面设备(包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等)和水下设备(包括中继器和潜水器本体)组成。潜水器本体在水下靠推进器运动,本体上装有观测设备(摄像机、照相机、照明灯等)和作业设备(机械手、切割器、清洗器等)。潜水器的 水下运动和作业,是由操作员在水面母舰上控制和监视,电缆向本体提供动力和交换信息,中继器可减少电缆对本体运动的干扰。由于人们通过电缆对ROV进行遥控操作,电缆对ROV像“脐带”对于胎儿一样至关重要,但是由于细长的电缆悬在海中成为ROV最脆弱的部分,大大限制了机器人的活动范围和工作效率。 无缆水下机器人(AUV)又称自治水下机器人、智能水下机器人,是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上,在没有人工实时控制的情况下,自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。是从简单的遥控式向监控式发展,即由母舰计算机和潜水器本体计算机实行递阶控制,它能对观测信息进行加工,建立环境和内部状态模型。操作人员通过人机交互系统以面向过程的抽象符号或语言下达命令,并接受经计算机加工处理的信息,对潜水器的运行和动作过程进行

浅谈机器人智能控制研究.答案

陕西科技大学 2015 级研究生课程考试答题纸 考试科目机械制造与装配自动化 专业机械工程 学号1505048 考生姓名乔旭光 考生类别专业学位硕士

浅谈机器人智能控制研究 摘要:以介绍机器人控制技术的发展及机器人智能控制的现状为基础,叙述了模糊控制和人工神经网络控制在机器人中智能控制的方法。讨论了机器人智能控制中的模糊控制和变结构控制,神经网络控制和变结构控制,以及模糊控制和神经网络控制等几种智能控制技术的融合。并对模糊控制和神经网络控制等方法中的局限性作出了说明。 关键词:机器人;智能控制;模糊控制;人工神经网络 1 智能控制的主要方法 随着信息技术的发展,许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段,这对自动控制技术提出崭新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用,以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 智能控制技术的主要方法有模糊控制、基于知识的专家控制、神经网络控制和集成智能控制等,以及常用优化算法有:遗传算法、蚁群算法、免疫算法等。1.1 模糊控制 模糊控制以模糊集合、模糊语言变量、模糊推理为其理论基础,以先验知识和专家经验作为控制规则。其基本思想是用机器模拟人对系统的控制,就是在被控对象的模糊模型的基础上运用模糊控制器近似推理等手段,实现系统控制。在实现模糊控制时主要考虑模糊变量的隶属度函数的确定,以及控制规则的制定二者缺一不可。 1.2 专家控制 专家控制是将专家系统的理论技术与控制理论技术相结合,仿效专家的经验,实现对系统控制的一种智能控制。主体由知识库和推理机构组成,通过对知识的获取与组织,按某种策略适时选用恰当的规则进行推理,以实现对控制对象的控制。专家控制可以灵活地选取控制率,灵活性高;可通过调整控制器的参数,适应对象特性及环境的变化,适应性好;通过专家规则,系统可以在非线性、大偏差的情况下可靠地工作,鲁棒性强。 1.3 神经网络控制 神经网络模拟人脑神经元的活动,利用神经元之间的联结与权值的分布来表

水下机器人1

水下机器人 一、摘要 摘要:无人遥控潜水器,也称水下机器人。一种工作于水下的极限作业机器人,能潜入水中代替人完成某些操作,又称潜水器。水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。本文从过去、现在、未来三个时间段介绍了水下机器人,并且就其中的关键技术也简要做了介绍,全方面的认识了水下机器人。 关键字:水下机器人、潜水器、海洋 Abstract :No one remote control submersibles, also called the underwater robot. A kind of work in the limit of the underwater robot homework, can submerge instead of people finish some operating, and calls the scuba machine. Underwater environments are dangerous, the person's diving depth is limited, so underwater robot has become an important tool development of ocean. This article from the past, present, and future three time underwater robot is introduced, and the key technology is briefly introduced, all aspects of the understanding of the underwater obot. Key words: underwater robot、scuba machine、ocean 二、引言 海洋这一广阔的水域,蕴藏着丰富的矿产资源、海洋生物资源和能源,是人类社会可持续发展的重要财富。研究和合理开发海洋,是对人类的经济和社会发展具有重要的意义。随着科学技术的发展,人类已经进入了开发和利用海洋的时代。在各种海洋技术中,作为用在一般潜水技术不可能到达的深度进行综合考察和研究并能完成多种作业的水下机器人,使海洋开发进入了新时代。 从20世纪30年代,美国研制出了第一台现代意义上的潜水器开始,无人遥控潜水器,也称水下机器人,开始进入人类的发展史,虽然只有短短的几十年,但其却发挥了极大的作用,为人类在海洋等水域的探索开发提供了有力的支持。由于水下机器人目前多用于海洋,故也可称为海洋机器人。而且水下作业对于人来说是一项危险作业,特别是在深海作业更加的危险,在10000米深的深海中,其压力是地面压力的1000倍,那里是迄今为止人类难以到达的地方。海底,特别是深海海底对人类还是一个未知世界。水下机器人主要用于海洋开发、打捞、扫雷、侦察、援潜、救生等。 而在近几十年,水下机器人的发展是非常迅速的。在信息技术的支持下,其发展趋势向着以下几个方面发展:一是水深普遍在6000米;二是操纵控制系统多采用大容量计算机,实

物料搬运机器人手的系统设计

天津大学 毕业设计 中文题目:物料搬运机器人手部系统的设计 英文题目:Material handling system design robot Hand department 学生姓名 系别机电 专业班级 2 指导教 成绩评定 2010年6月

目录 1 引言 (1) 1.1 机器人概述 (1) 1.2 机器人的研究历史及现状 (1) 1.3 机器人的发展趋势 (2) 2 手部的设计与计算 (3) 2.1 手部的设计 (3) 2.2 驱动方式 (3) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 弹簧的计算[6] (5) 2.5 手部电机选择原则【7】........................... 错误!未定义书签。 2.5.1 一般执行电机的选择原则...................... 错误!未定义书签。 2.5.2 电机的选用.................................. 错误!未定义书签。 2.6 手部电机参数计算.............................. 错误!未定义书签。 2.7 电机转速与夹紧力速度几何关系的确定............ 错误!未定义书签。 3 手臂的设计与计算............................... 错误!未定义书签。 3.1 手臂结构设计.................................. 错误!未定义书签。 3.2 手部质量计算.................................. 错误!未定义书签。 3.2.1 爪子的质量计算.............................. 错误!未定义书签。 3.2.2 手部外壳质量计算............................ 错误!未定义书签。 3.2.3 手部主轴的质量计算.......................... 错误!未定义书签。 3.2.4 其它部件的质量估算.......................... 错误!未定义书签。 3.3 手臂计算及电机选择............................ 错误!未定义书签。 4 结论.......................................... 错误!未定义书签。【参考文献】................................... 错误!未定义书签。致谢............................................ 错误!未定义书签。附录1:英文文献 .................................. 错误!未定义书签。附录2:英文文献翻译 .............................. 错误!未定义书签。

水下机器人设计概述

水下机器人设计概述 摘要:由于海洋开发利用越来越受到人们重视,水下机器人有着广阔的应用前景。但是目前为止,还没有成熟固定的水下机器人设计方法。本文通过论述水下机器人的构成、水下机器人的构成、排水量的初步估算、艇形选择、重量重心的计算、浮力浮心的计算、阻力的测定与计算、有效功率的计算等阐明了水下机器人基本的设计思路。此外探讨了计算机在水下机器人设计中的应用。 关键字:水下机器人、设计、计算机辅助设计 一.水下机器人的构成 水下机器人由控制系统、载体、观通系统三大系统组成。控制系统是处理和分析内部和外部各种信息的综合系统,根据这些信息形成对载体的控制功能。观通系统是利用摄像机、照相机、照明灯、声纳、及多种传感器收集有关外界和系统工作的所有信息的装置。而载体则是装载控制系统和观通系统的基础和构架。 二.根据选择设备,初步估算排水量 跟据水下机器人的用途不同,水下机器的设备也有很大的差别。通常是根据设计任务书,分析各种性能参数,确定出合适的设备。选择设备应该使水下机器人的重量最轻,因为无论是从使用还是从经济性角度讲,排水量越小是越有利的。由于潜水器要保持重量和浮力的平衡,所以可以分别从重量和浮力两个不同的角度研究排水量与各主要要素间的关系。三.艇型选择 潜水器根据使命任务和技术要求的不同,其外型尺寸、结构型式都有很大的差异。由于潜水器的航速不高,阻力性能对其外形要求不高,因而除采用水滴形和常规型艇型之外,更多的潜水器外型设计是出于使用维修方便、布置合理等方面考虑,因此其外型可能显得不规则,特别是无人带线遥控潜水器,其典型形式是框架式结构。 四.耐压壳材料选择 常用的耐压壳有高强度刚、铝合金、钛合金、复合材料(包括玻璃、陶瓷、丙烯酸朔料等等)。由于水下机器人主要受到静水压力的作用,所以选择耐压壳要综合考虑下潜的深度、耐压壳的形状、材料特性等因素。另外由于海水腐蚀性强,耐压壳还要有一定的抗腐蚀的能力。 四.潜水器推进与操纵方式选择 潜水器由于任务不同,对推进和操纵的要求也不同。但综合起来,潜水器主要要求巡航、搜索和悬停三种水下运行方式。由于在水下有海流存在,为满足潜水器的使命任务,一般要求潜水器在悬停或近乎悬停状态下作6个自由度或者至少5个自由度运动,在水流作用下也能够作相应的机动,因此在选择推力系统时,必须考虑在要求的方向发出推力和力矩。例如其搭配方式可以为:两个可在垂直面内作3600旋转的导管推力器加水平舵和首推力器、并联可旋转的喷水推进器等等。 五.阻力的确定。 由于水下机器人的主体上搭载的附体较多,且有些机器人的艇形是框架式的,所以用计算流体力学是很难得出其所受的阻力,即便算出也会因为误差太大而无法应用。所以阻力的确定主要是通过试验的方法。如果试验条件限制,或者机器人体积过大,则需要进行模型试验。根据相似理论,满足主要影响因素,保证模型和实体的弗罗德数或者雷洛数相等,测出水下机器人的摩擦阻力系数、形状阻力系数经过换算,得出实体的阻力。

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义,国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛,工业环境对其控制系统的要求也越来越高,所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景,设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构,对机器人的运动控制电路进行设计,实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下: ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件,避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力,并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用机械手可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机床的综合加工自动线上,目前几乎都没有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展,机器人应用领域的不断扩大,对机器人的性能提出了更高的要求,因此,如何有效地将其他领域(如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等)的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中,是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人,其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力,推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展,针对结构封闭的机器人控制器的缺陷,开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年,日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器,如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展,开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难,但应用现有技术,如工业PC

基于开源软件Ardusub的水下机器人ROV控制系统

基于开源软件Ardusub的水下机器人ROV控制系统 摘要:随着海洋资源开发以及水下领域作业任务的增加,水下机器人在水下作 业中发挥着越来越重要的作用。ROV作为水下作业的重要工具,对运动控制算法 要求较高,采用开源软件ArduSub,结合一种模糊串级PID控制算法实现ROV控 制系统的设计,重点对ArduSub的特点、适应配置及PID控制算法原理,包含运 动和姿态方面进行了阐述,能够良好实现ROV的水下控制。 1引言 随着海洋资源开发以及水下领域作业任务的增加,水下机器人在水下作业中 发挥着越来越重要的作用。其中ROV续航持久,成本相对较低,逐渐成为水下作 业的重要工具。ROV工作于水下环境,具有非线性、易受环境影响等特点,对运 动控制算法要求较高,同时要求整个控制系统要有较好的实时性和可靠性。 2开源软件ArduSub简介 ArduSub水下机器人的控制器是一个完整的开源解决方案,提供远程操作控 制(通过智能潜水模式)和全自动的执行任务。作为DroneCode软件平台的一部分,它能够无缝地使用地面控制站的软件,可以监控车辆遥测和执行强大的任务规划 活动。它还受益于DroneCode平台的其他部分,包括模拟器,日志分析工具,为 车辆管理和控制和更高层次的api。 其主要特点在于以下几个方面: 反馈控制和稳定性:ArduSub控制器基于多旋翼自动驾驶系统,具有精确的 反馈控制,可主动维持方向。 深度保持:使用基于压力的深度传感器,ArduSub控制器可以将深度保持在 几厘米内。 航向保持:默认情况下,ArduSub在未命令转动时自动保持其航向。 相机倾斜:通过操纵杆或游戏手柄控制器与伺服或万向节电机进行相机倾斜 控制。 灯光控制:通过操纵杆或游戏手柄控制器控制海底照明。 无需编程:ArduSub控制器适用于各种ROV配置,无需任何自定义编程。大 多数参数可以通过地面控制站轻松更改。 兼容性好:ArduSub兼容许多不同的ROV框架,支持PWM输出。 由于以上特征,使得ArduSub成为一款可以很好适用于水下机器人RPV控制 系统的开源软件。 ArduSub兼容基于串行和以太网的通信接口。使用的硬件自动驾驶仪必须支 持选择的选项。Pixhawk仅支持串行连接,但可以通过配套计算机连接到以太网。其他autopilots原生支持以太网。ArduSub软件主要用于通过ArduSub进行接口,ArduSub是一种开源的跨平台用户界面,适用于所有类型的无人机。该接口通过 系绳连接到ArduSub控制器并显示车辆状态信息,并允许更新参数和设置。最重 要的是,QGC与用于指挥车辆的操纵杆或游戏手柄控制器连接。 ArduSub包含一个高级的电机库,支持多个框架,例如具有6自由度推进器 定位的BlueROV配置(图1所示)、带有并排垂直推进器的矢量ROV(图2所示)、采用单垂直推进器的ROV(图3所示)等等。 在传感器和执行器方面,除了标准的板载传感器(IMU,指南针),ArduSub

精密并联机器人控制算法及控制系统研究概要

第40卷第4期2004年4月 机械工程学报 V01.40No.4CHINESEJOURNAL0F MECHANICAL ENGINEERING Apr. 2004 精密并联机器人控制算法及控制系统研究木 张秀峰孙立宁 (哈尔滨工业大学机器人研究所哈尔滨 150001) 摘要:首次把数字PID算法应用到面向光纤作业的精密并联机器人控制中,介绍了这种高速、高精度小型并联机构控制系统的新控制算法及系统研究情况。另外控制系统采用了DSP新技术,解决了并联机构运动学逆解的实时在线计算问题,使系统运行更加稳定。试验结果表明这种新算法在小型精密并联机构控制系统中,完全可以满足光纤对接等作业的高技术要求,同时也为同类高精度、大行程小型定位系统的控制与设计提供了一种新的实用方 法。 关键词:并联机构运动学逆解PID控制算法中图分类号:TP24 0前言

在高速、高精度、大行程小型并联机器人控制领域,所知文献介绍的实用控制算法还未见到。在实际工程控制中PID控制算法不需要系统确切的数学模型,参数易调整,且具有很强的灵活性、适应性,其中数字PID控制算法在计算机上易修正,比模拟PID控制器性能更加完善。首次将数字PID控制算法引进到高精度并联机构的控制中,并借助高速数字信号处理器DSP解决了逆解的在线计算问 题,试验结果表明可以满足高速、高精度等技术要 求。另外还介绍了系统的组成、性能、技术指标及一些关键参数的调整方法和经验公式,为小型精密定位系统的设计与控制提供了有价值的借鉴。1 PID控制算法 1.1模拟PID控制器 所谓PID控制器是指把偏差按比例、积分和微分进行的控制器,其中模拟PID控制器是用硬件来 实现的。设l,为系统给定,Y为系统输出,萨砷 为系统偏差,u为系统控制规律…¨,则 “=K,[P+寺J::酣r+%詈]+“。 式中 K,——比例系数正——积分常数毛——微分常数 =三——偏差微分 df 在控制过程中系统有偏差产生,调节器产生控制作用使偏差不断减小,这种控制作用的强弱取决

搬运码垛机器人毕业设计

搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020

目录1

1绪论 研究背景及意义 随着现代社会科技水平日新月异的变化,机器人技术已经渗透到人类生活中的方方面面,演着不可替代的角色。机器人是多个学科技术综合而成的产物,其应用程度已经逐渐宽广起来研究机器人已经成为了当今时代的趋势。机器人的应用状况已经可以作为权衡一个国家现化程度高低的重要因素。从机器人工作的环境来对机器人进行分类,大体上能划分成两种,就是工业机器人与特种机器人。工业机器人是一种具有良好性能的自动化机械装置,是典型的含有很高科技含量的机电一体化产品。它在提高产品质量、增加经济效益、提高生产率方面起着重要作用。同时工业机器人的发展情况也是日新月异的,所以研发工业机器人是一件刻不容缓的事情。 码垛是随着物流产业的不断壮大而发展起来的一项高新技术,其思想是把物品按照一定规律码放在托盘上,从而能够使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作,从而大大提高物流运输的效率。在物料质量不大、尺寸不大、码垛速度要求不高的情况下,码垛工作都是通过人工来实现的。后来为了减轻工人在码垛时的工作强度,产生了托盘操作机、工业机械手等一些比较简单的机械设施。但是随着人们对码垛速度要求的不断提高,传统的人工码垛方式越来越难以达到人们的要求,这种情况下码垛机器人应运而生。 作为工业机器人典型的一种,码垛机器人技术近几年有着非常快速的发展,这样的发展速度和当今世界制造业的小批量、多种类的发展模式是十分吻合的。码垛机器人有着工作能力强、运行速度快、体积比较小、抓取种类多、应用范围广等特点,从而在市场上备受青睐,正因为这些优点,才使得码垛机器人被普遍应用于制造业、码垛、装配、焊接等诸多操作中。 近年来,袋装物品的需求和产量都十分巨大,进而对袋装物品进行运输的需求也在急剧增长。在我国有大量的袋装物品需要进行码垛、卸垛和运输。目前,对袋装物品的火车运输来讲,火车站台卸车、站台码垛、运输装车、运输卸车、库房码垛等工

AUV水下机器人运动控制系统设计(李思乐)

中国海洋大学工程学院 机械电子工程研究生课程考核论文 题目:AUV水下机器人运动控制系统研究报告 课程名称:运动控制技术 姓名:李思乐 学号:21100933077 院系:工程学院机电工程系 专业:机械电子工程 时间:2010-12-26 课程成绩: 任课老师:谭俊哲

AUV水下机器人运动控制系统设计 摘要:以主推加舵控制的小型自治水下机器人为研究对象,建立了水下机器人的数学模型并进行了分析。根据机器人结构的特点,对模型进行了必要的简化。设计了机器人的运动控制系统。以成功研制的无缆自治水下机器人(AUV) 为基础,对其航行控制和定位控制方法进行了较详细的分析. 同时介绍了它的推进器布置、控制系统结构、推力分配等方法。最后展示了它的运行实验结果。 关键词:水下机器人;总体设计方案;运动控制系统;电机仿真 1 引言 近年来国外水下机器人技术发展迅速,技术水平较高。其中,具有代表性的产品有:美国Video Ray 公司开发出的Scout、Explorer、Pro 等系列遥控式水下机器人,美国Seabotix公司研发的LBV-ROV 系列,英国AC-CESS 公司的AC-ROV系列。 随着海洋开发、探测的需求越来越强,水下机器人成为全世界研究的热门课题。小型自治水下机器人具有低成本、小型化、操作灵活等特点成为近年来国内外研究的热点。自治水下机器人(Autonomous Underwater Vehicles, AUV),载体采用模块化设计思想, 可根据需要适当增减作业或传感器模块, 载体采用鱼雷状流线外形, 总长约2 m, 外径25 cm, 基本模块包括推进器模块、能源模块、电子舱模块、传感器模块以及GPS、无线电通讯模块, 基本传感器有姿态传感器、高度计、深度计和视觉传感器, 支持光纤通讯, 载体可外挂声学设备, 通过光纤系统进行遥控操作可实现其半自主作业, 也可在预编程指令下实现自主作业。系统基本模块组成设计如图1-1 所示[1]。它具有开放式、模块化的体系结构和多种控制方式(自主/半自主/遥控),自带能源。这种小型水下机器人可在大范围、大深度和复杂海洋环境下进行海洋科学研究和深海资源调查,具有更广泛的应用前景。在控制系统的设计过程中充分考虑了系统的稳定性和操纵性。控制器具有足够的鲁棒性来克服建模误差,以及水动力参数变化。 图1-1 系统基本模块组成设计 2 机器人物理模型 2.1 AUV 物理模型 为了研究AUV 的运动规律,确定运行过程中AUV 的位置和姿态,需要建立AUV

并联机器人技术方案

并联机器人方案 一、并联机器人用途: 并联机器人作为一种新型的机器人形式得到了越来越多的应用,与串联机器人相比该型机器人具有结构简单、刚度大、承载能力强、误差小等特点,与串联机器人形成了良好的互补关系。可用于六自由度数控加工中心、航天器对接机构、汽车装配线、运动模拟器、岩土挖掘、光学调整、医疗机械等领域。 二、系统特点: 1、机构采用并联式结构,按工业标准要求设计,结构简单、速度快; 2、控制系统采用Windows系列操作系统,二次开发方便、快捷,适于教学实验; 3、提供教材、实验指导书等,内容涵盖机器人运动学、动力学、控制系统的设计、机器人轨迹规划等。 三、系统配置: 1、机器人本体、控制柜、电机控制卡、控制软件、理论教材及实验指导书。附属件配置有钻铣刀头、电主轴、绘图笔架、加工平台、手动夹具,另赠送一套加工所需原材料。 2、并联机器人加工装置(用电主轴本体、夹持器及钻铣刀)。 3、绘图装置(绘图笔架及绘图笔)。 4、并联机器人加工平台及工件夹持装置。 5、部分加工演示原材料(石蜡、尼龙等)。

1.并联机器人系统照片 2.并联机器人技术参数: 3.机器人型号:RBT-6T01P(全步进电机驱动) 机器人报价:175000.00元机器人型号:RBT-6S01P(全伺服电机驱动) 机器人报价:195000.00元

1.并联机器人系统照片 2.并联机器人技术参数: 3.机器人型号:RBT-6T02P(全步进电机驱动) 机器人报价:155000.00元机器人型号:RBT-6S02P(全伺服电机驱动) 机器人报价:175000.00元

六自由度桌面型并联机器人 1.并联机器人系统图片 2.并联机器人技术参数 3.机器人型号:RBT-6T03P(全步进电机驱动) 机器人报价:135000.00元机器人型号:RBT-6S03P(全伺服电机驱动) 机器人报价:155000.00元

水下机器人中文说明书最新

智能泳池清洗机安全提示 (1) 智能泳池清洗机安全特征 (2) 1. 智能泳池清洗机的使用 (3) 1.1 放置小车和连接电源 (4) 1.2 机器放入水中和启动 (5) 1.3 机器的关闭和清洁 (6) 1.4 遥控器的使用 (8) 2. 智能泳池清洗机的参数及养护 (9) 2.1 智能泳池清洗机技术参数 (9) 2.2 智能泳池清洗机部位说明 (10) 2.3 关于保养 (12) 2.4 存储 (13) 2.5 机器的有限质量保证 (13)

智能泳池清洗机安全提示! 1、在操作机器前请您仔细地阅读这本手册。 2、机器在水下工作时,禁止人员使用游泳池,以免造成人员伤害。 3、不得把智能泳池清洗机作为清扫游泳池之外的任何用途。 4、禁止机器在岸上行走,以免影响机器使用寿命。 5、智能泳池清洗机采用了安全保护设计,当机器提出水面将立即停机。 6、机器工作的时候,无需有人监督其工作,清洗相应时间后自动停机。 7、请不要打开机器,机器内部没有用户需要的任何维修的零件配件(过滤袋除外)。 8、如果长时间不使用机器,请洗净过滤袋,关闭机器的电源、拔掉电源箱的市电插头,然后把机器放置在一个干燥的地方。 9、机器报废后,请不要自己处理,交给当地经销商来处理。

智能泳池清洗机安全特征 1.采用安全的24V直流电压。 2.全自动的岸上保护功能。 3.智能出水停机功能,叶轮在1秒内减速,从而避免对人体的意外伤害。

智能泳池清洗机包装里的东西! 1、智能泳池清洗机主机 2、操作说明书 3、电源控制盒 4、放置小车 5、遥控器 6、一节23A 12V电池 7、备用过滤袋一个 8、 20米电缆一根 9、VCD视频光盘

搬运机器人设计

搬运机器人 设计 班级: 学号:

搬运机器人能够模仿人手部的部分动作,按照设定的程序、轨迹和要求,代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业,实现一些人工不可能完成的工作,这不仅可以使人手避免出 现可能的危险情况,保障生产安全,还能促进工作线的流水化,提高了工作效率,降低了劳动强度,改善了劳动环境,已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。 本机器人用于生产线上工件的自动搬运,下图为机器人动作 示意图,机械手按下述顺序周而复始地工作: 图九朋机械手工也吓意图 根据对机器人的工艺过程及控制要求分析,机械手的动作过程如图所示: 原点__彳下降——彳夹紧——彳上升——彳慢遇I__彳快进I 慢退k—上升k——放松k——下降k—FiSa 快退——慢堪

亠、搬运机械手总体结构设计 (1)该机器人采用圆柱坐标型,具有三个自由度,即手臂的 伸长、缩短,手臂的上升、下降和整体旋转。 (2)该机器人采用液压驱动,其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。 (3)在控制方式选择上,由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件,运动简单,控制要求不高,因此采用点位控制方式。 (4)此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件,其动作比较简单,选用电位器进行定位。 (5)此机器人应用于自动生产线上,因此,它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。 二、搬运机械手机械结构设计 1、机身设计 因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身,所以设计回转与升降机身,选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身,如图1所示,升降液压缸在上,旋转液压缸在下。 2、臂部设计 采用双导向杆的臂部伸缩结构。缸体直接固定在升降立柱上,活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂,由于活塞杆与导 向杆全部藏在缸体内,油管也从活塞杆内部通过,其特点是结构 紧凑,外观整洁。结构如图2所示

六自由度机器人控制系统设计

1前言 1.1 焊接机器人的发展历史与现状 现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。美国原子能委员会下属的阿尔贡研究所为解决可代替人进行放射性物质的处理问题,在1947年研制了遥控式机械手臂;1948年又相继开发了电气驱动式的主从机械手臂,从而解决了对放射性物质的进行远距离操作的问题。1954年,美国科学家戴沃尔最先提出工业机器人的概念,并申请了新的专利。其主要特点是借助伺服技术来控制机器人的关节,并利用人手对机械手臂进行动作示教,机械手臂能实现人物动作的记录和再现。这就是示教再现机械臂,现在所用的机械手臂差不多都采用这种控制方式。伴随着现代社会的发展,为了提高生产效率,稳定和提高产品的质量,加快实现工业生产机械化,改善工人劳动条件,已经大大改进了机械手臂的性能,并大量应用于实际生产中,尤其是在高压、高温、多粉尘、高噪音和重度污染的场合。焊接机器人的诞生可以追溯到上世纪70年代,是由日本发那科(FANUC)公司生产的小型机器人改进的,受限于当时的技术手段以及高昂的造价,使得当时的焊接机器人不能得到很好的应用。机械手臂是一种工业机器人,它由控制器、操作机、检测传感装置和伺服驱动系统组成,是一种可以自动控制、仿人手操作、可以重复编程、可以在三维空间进行各种动作的自动化生产设备。机械手臂首先是在汽车制造工业中使用的,它一般可进行焊接、上下料、喷漆以及搬运。它可代替人们进行从事繁重、单调的重复劳动作业,并且能够大大改善劳动生产率,提高产品的质量[1]。 到了90年代初,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高,而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方国家,由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力,而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机,采用机器人的利润显然要比采用人工所带来的利大,使得焊机机器人得到了推广,同时技术的进步也使得焊机机器人技术得到很大提高。 进入新世纪之后,由于各国对焊接机器人的不断重视,使得焊接机器人技术取得了很大的进步。同时由于其焊机精度及更低的生产成本,也使得它得到了越来越多的应用。目前,焊接机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻以及热处理等方面,无论数量、品种和性能方面都还不能满足工业生产发展需要。在一些特殊的行业,使用它来代替人工操作的,主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间小等的不适于人工作业的环境。 1.2 焊接机器人发展趋势

搬运机器人设计说明书

目录 1绪论 (2) 1.1机器人的论述 (2) 1.2机器人的历史现状 (4) 1.3机器人的发展趋势 (5) 2搬运机器人的总体设计 (6) 2.1搬运机器人原理设计 (6) 2.2搬运机器人的机械系统设计 (6) 3手臂设计及计算 (9) 3.1搬运机器人臂部的驱动计算 (10) 3.2臂部上零件的选型及其校核 (13) 4结论 (15) 5参考文献 (16)

阶段,例如,美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人;1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人,并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线;又如,美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。 (3)1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。1970-1972年,工业机器人处于技术发展阶段。1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。据当时统计,美国大约200台工业机器人,工作时间共达60万小时以上,与此同时,出现了所谓了高级机器人,例如:森德斯兰德公司(Sundstrand)发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。又如,万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。 其他国家,如日本、苏联、西欧,大多是从1967,1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。就日本来说,1967年,日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”,并获得迅速发展。通过引进技术、仿制、改造创新。很快研制出国产化机器人,技术水平很快赶上美国并超过其他国家。经过大约10年的实用化时期以后,从1980年开始进入广泛的普及时代。 我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年,但是由于种种原因,工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术,通过引进、仿制、改造、创新,工业机器人将会获得快速的发展。 1.3机器人发展趋势 随着现代化生产技术的提高,机器人设计生产能力进一步得到加强,尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合,从而改变目前机械制造的人工操作状态,提高了生产效率。 就目前来看,总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势: a)提高运动速度和运动精度,减少重量和占用空间,加速机器人功能部件的标准化和模块化,将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人; b)开发各种新型结构用于不同类型的场合,如开发微动机构用以保证精度;开发多关节多自由度的手臂和手指;开发各类行走机器人,以适应不同的场合; c)研制各类传感器及检测元器件,如,触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等,用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划,同时,越来越多的系统采用微机进行控制。

并联机器人发展概述

并联机器人发展概述 随着先进制造技术的发展,并联机器人已从简单的上下料装置发展成数字化制造中的重要单元。在查阅了大量国内外相关文献的基础上,介绍了并联机器人的特点、分类、应用,从运动学、动力学、控制策略三方面总结了近年来并联机器人的主要研究成果,并指出面临的问题。 1895年,数学家Cauchy研究一种“用关节连接的八面体”,开始人类历史上并联机器的研究。1938年Pollard提出采用并联机构来给汽车喷漆。1949年Caough提出用一种并联机构的机器检测轮胎,这是真正得到运用的并联机构。而并联结构的提出和应用研究则开始于70年代。1965年,德国人Stewart发明了六自由度并联机构,并作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚人Hunttichu把六自由度的Stewart平台机构作为机器人机构,自此,并联机器人技术得到了广泛推广。 自工业机器人问世以来,采用串联机构的机器人占主导位置。串联机器人具有结构简单、操作空间大,因而获得广泛应用。由于串联机器人自身的限制,研究人员逐渐把研究方向转向并联机器人。和串联机器人相比并联结构其末端件上同时由6根杆支撑,与串联的悬臂梁相比刚度大,结构稳定。由于刚度大,并联结构较串联结构在相同的自重或体积下,有高的多的承载能力大。串联机构末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大,因而误差大、精度低,并联式则没有那样的误差积累和放大关系,微动精度高。串联机器人的驱动电机及传动系统大都放在运动着的大小臂上,增加了系统的惯量,恶化了动力性能,而并联机器人将电机置于机座上,减小了运动负荷。在位置求解上,串联机构正解容易,但反解困难。而并联机构正解困难,反解非常容易,而机器人在线实时计算是要计算反解的。 根据并联机器人的自由度数,可以分为:2自由度并联机构。2自由度并联机构,如5-R,3-R-2-P(R表示旋转,P表示平移)。平面5杆机构是最典型的2自由度并联机构,这类机构一般具有2个平移自由度。3自由度并联机构。3自由度并联机构种类较多,形式复杂,一般有以下形式,平面3自由度并联机构,如3-RRP机构、3-RPR机构、它们具有2个旋转自由度和1个平移自由度;3维纯平移机构,如Star Like并联机构、Tsai 并联机构,该类机构的运动学正反解都很简单,是一种应用很广泛的3维平移空间机构;空间3自由度并联机构,如典型的3-RPS机构、这类机构属于欠秩机构,在工作空间不同的点,其运动形式不同是其最显著的特点,由于这种特殊的运动特性,阻碍了该类机构在实际的广泛应用;4自由度并联机构。4自由度并联机构大多不是完全的并联机构,如2-UPS-1-RRRR机构,运动平台通过3个支链与顶平台相连,有2个运动链是相同的,各具有一个虎克铰U,1个平移副P,其中P和1个R是驱动副,因此这种机构不是完全并联机构。5自由度并联机构。现有的5自由度并联机构结构复杂,如韩国的Lee的5自由度并联机构具有双层结构。6自由度并联机构。该类并联机器人是国内外学者研究的最多的并联机构,一般情况下,该类机构具有6个运动链。随着6自由度并联机构研

水下清洁机器人运动控制系统设计研究

? 117 ? ELECTRONICS WORLD? 技术交流 本文主要结合相关的研究背景设计了一种水下清洁机器人,作为一种水下设备的清洁维护的机器人,保障水下设备的正常运行。文章首先在引言部分对本文的研究背景及意义进行阐述,然后重点提出了水下清洁机器人运动控制系统的总体设计方案,并对其运动模型进行设计和仿真。 1 引言 海洋开发逐渐向特殊领域以及高深度领域转变,难度越来越大,人力开发已经完全不能够满足开发的需求,机器人开发已经成为了新趋势。本文主要在此背景下分析和研究水下清洁机器人的运动控制系统的设计。本文设计的水下清洁机器人主要是用于对水下的一些大型设备,例如海底搜救设备、勘测设备、取样设备等进行水下维护和修复等,能够在水下特殊环境中对海底设备进行维护和处理,能够较大程度上的促进海底开发技术的发展。 2 水下清洁机器人运动控制系统总体设计 2.1 水下清洁机器人运动控制流程 本文设计的水下清洁机器人的控制系统主要由主机、控制算法、控制电路、指令转换、机器人载体、采样设备等组成,具体的控制流程为:主机控制算法进行水下机器人的动力分配,并结合指令转换算法进行整理转换,结合控制电路开启操控箱,下达操作指令,机器人载体接到命令驱动机器人进行采样,采集样本之后将样本信息传递到主机处理系统当中,进行处理。 2.2 模拟运动控制平台结构设计 水下机器人的运动控制平台主要包括六个部分:步进电机、云台、安装板、推进器、U型板以及轴承等。其中云台主要实现的是2自由度的运动,包括水平和横向两个方向。本文模拟的控制平台主要实现的是3自由度的运动控制,除了上述2自由度之外,还包括前后摇摆自由度。由于多了一个自由度,因此需要对运动进行定位,该运动平台的定位主要由带套轴承和法兰轴组成固定左侧,由带套轴承和电机轴固定右侧,右侧的电机由法兰固定,由此就设计出了一个6自由度的模拟运动控制平台(边宇枢,高志慧,贠超,6自由度水下机器人动力学分析与运动控制:机械工程学报,2007)。 2.3 地面操控台结构设计 地面操控台主要是对上述的模拟运动控制平台进行控制,地面操控台主要包括显示器、操纵杆、按钮以及指示灯等。其中操纵杆有2个,一个用来控制云台的摄像机,一个用来控制模拟运动平台,面板主要是结合人体舒适度进行设计,角度定为70°(裴文良,郭映言,陈金山,申龙,水下机器人的研发及其应用:制造业自动化,2018)。 3 水下机器人运动模型及仿真分析 该部分主要对上述设计的水下机器人的运动模型以及仿真进行分析: 3.1 水下机器人的运动学建模 为了便于我们对机器人参数和变量的统一管理,可以定义以下 状态变量: 其中 ,,即用η1和η2分别表示稳定系下水下机器人的位置向量和方向向量,用v1和v2分别表示动态系下水下机器人的线速度和角度,用τ1和τ2表示在动态系下作用于水下机器人的力和力矩向量。 水下机器人的速度变量由稳定系转换成为动态系,从而通过动态控制器实现对运动的控制,同时要获得水下机器人的静态位置和姿态就必须要将水下机器人的速度变量由动态系转换成为稳定系,从而得到水下机器人的位置矢量。由此可知,在研究水下机器人状态时,需要分析和研究机器人速度变量的动态和静态的转变。 3.2 基于神经网络的轨迹控制器 本文主要设计了基于神经网络模型的水下机器人的运动轨迹控制器,具体的控制流程如下:当机体接收到信号后,传递到控制器,再通过执行器作用于机体,做出相应的动作,机器人本身还具有抗干扰的功能。输出与控制器之间用RBF网络连接。(朱大奇,陈亮,刘乾,一种水下机器人传感器故障诊断与容错控制方法:控制与决策,2009) 3.3 水下机器人神经网络轨迹控制的仿真 结合上述设计的基于神经网络模型的水下机器人的运动轨迹控制器,采用MATLAB进行仿真如下。该控制器设计的目的是实现对水下机器人运动状态的识别和跟踪,通过分析水下机器人的水下运动情况,结合轨迹参考实现了未知动力学的局部精确逼近和部分神经网络权值的收敛,从而奠定一定的学习控制器基础。 结合神经网络的训练实验得到,在神经网络权值的训练过程中,一些神经网络的权值最终收敛,可以作为神经网络的常数权值存储。在自适应神经网络控制器的作用下,将被控系统未知动态分量的局部精确逼近。 水下清洁机器人运动控制系统设计研究 (下转第121页)

相关主题
相关文档 最新文档