分析了机器人运动学问题的几种主要的求解方法和特点。运用CAD／CAE集成软件对空间多关节机器人进行了三维造型设计及运动学仿真分析与研究。实验研究证明，这种分析方法比传统的数学解析计算方法简单易行、直观明确、速度快、精度高。通过虚拟装配和运动仿真可以得到机器人运动学和动力学方面的多组数据，而且可自动实现数据获取、分类、保存、绘制特性曲线图等功能。

讲述了用PSD构造柔性臂末端振动测量系统的设计与实现过程 ,包括测量原理 ,光学系统的构造 ,PSD的后续处理电路和系统标定等。介绍了一个基于PSD的双连杆柔性机械臂末端振动的测量系统及实验结果。测量准确度达 0 .1mm。

针对磨机更换衬板所用的液压重载机械臂,建立了三维模型,采用有限元方法对其静态和模态进行仿真.考虑了液压油的影响,计算了液压缸的等效刚度,得到了机械臂的应力、变形分布云图以及固有频率和振型,仿真结果与液压缸视为刚性时的结果相比,更合理,为机械臂的设计提供了理论依据.本文采用的方法为液压机械臂的分析和仿真提供了一种新的方法.

针对井下巷道支护人工打锚索安全性差且效率低的问题,锚杆钻机设计新增了锚杆机械臂。根据机械臂的实际尺寸建立了三维模型,并且以机器臂设计运动学理论为基础,推导出锚杆钻机机械臂动力学方程。由于锚杆钻机机械臂在实际运动下受力相对复杂,并且对整机稳定性有较大的影响,故将机器臂的虚拟样机模型导入多体动力学软件ADAMS中进行动力学仿真,观察钻架在恒定外负载作用下,通过调整两个油缸之间的行程是否能实现钻架在整个工作空间的所有工作位置,找到整机在不同姿态打锚索时的最恶劣工况,查看该工况下油缸受力变化及伸缩臂受力状况。在仿真时刻3s时,机械臂升降油缸受力超过该油缸的许用极限抗压力1.9×105N,需要运用AnsysWorkBench对伸缩臂承受扭转力较大处进行扭转静强度校核,以保证机械臂的动力学需求,为日后“工业机械臂”动力学分析提

现有的手眼标定方法无法自动生成机械臂的标定姿态,因此在标定过程中所有的机械臂运动都由标定人员根据经验来控制。由于手眼标定的结果对获取的数据十分敏感,若获取的数据不理想,即使采用优秀的算法,也会导致标定结果具有较大的标定误差。为此,提出了一种根据初始标定结果自动生成机械臂标定姿态,并结合K-means聚类算法筛选有利于提高结果精度的机械臂姿态的手眼标定方法。通过仿真实验和真实机器人手眼标定实验,比较了文中方法和传统的手眼标定方法,结果表明新算法在精度和对噪声的稳定性上得到提升,并且消除了获取手眼标定数据时的不确定性因素。

机械臂刚体运动防冲突角度输出方法存在防冲突角度控制精度低、易出现碰撞的弊端;因此,提出一种机械臂刚体运动防冲突角度最优输出方法。利用拉格朗日法获取机械臂被动关节动力学方程式,通过振幅控制方法控制机械臂被动关节位置,实现对机械臂刚体运动防冲突角度的最优输出。实验结果表明,相对于传统方法,控制下的机械臂刚体运动防冲突角度输出值较优,控制过程中位置误差与稳态误差较小,有效实现了机械臂运动的防碰控制。

为了提高机械臂轨迹跟踪控制的快速性和精确性,提出了基于熵聚类神经网络算法的机械臂运动控制器。分析了RBF神经网络原理,使用熵聚类算法得到原始数据的聚类中心数和聚类中心值,从而确定了神经网络结构和基函数中心值,避免了传统算法中使用K-means方法的重复迭代过程,使用梯度下降法调整神经网络传递权值;将神经网络辨识与神经网络控制相结合提出了机械臂运动控制器;经实验验证可以看出,相比于传统的RBF神经网络方法,基于熵聚类神经网络算法的控制器在轨迹跟踪快速性和精度上均具有明显优势。

发源于快速成形技术的金属3D打印技术已经成为金属零件直接制造技术的研究热点和重要发展方向。针对现有激光、电子束设备昂贵、运行成本高的问题，提出了一种基于微束等离子金属3D打印直接成形方法，并系统的介绍了该方法的成形机理和系统组成，设计开发了基于微束等离子金属3D打印的机械系统、控制系统，并采用该系统进行成形金属基础工艺的研究。实验结果表明，扫描速度与送丝速度之间存在关联性；当搭接率为40%时，两平行焊道之间能良好的结合；当堆焊层数大于等于5层时，焊道的宽高值趋于稳定，从而为后续直接成形金属提供了理论和实验基础。