针对涉核装置事故应急处置和作业需求,本文设计了一套核应急双臂搬运机器人运动控制系统。该控制系统包括耐辐照硬件、软件和双臂算法。硬件设计以耐辐照主控芯片为控制核心,搭载耐辐照相机和辐照剂量传感器来获取环境信息,使用控制器局域网总线(CAN)通讯控制液压系统运动,并通过各类输入/输出(I/O)采集机器人压力、流量、温度等信息。软件设计采用微控制器操作系统(μC/OS)实现机械臂算法控制、液压运动控制、数据采集与传输等功能。对双臂运动学算法进行建模研究,实现了双臂自动、平滑运动。实验表明,本文设计的控制系统具备较强的耐辐照能力,性能稳定,控制效果良好,能够满足核应急环境下双臂搬运机器人作业需求。

针对高校实验室废液在储运过程中废液存储桶搬运存在劳动效率低、强度大,且在搬运和倾倒过程中废液的跑冒滴漏会对人体和环境造成危害等问题,设计了一种废液桶搬运机器人,用于代替人完成废液储运工作。首先对搬运机器人的剪叉式升降机构建立力学模型,利用虚功原理得出驱动力与负载之间的关系;其次以液压缸最大推力为目标函数,利用MATLAB局部优化函数进行优化,确定升降机构的合理结构;最后应用ADAMS对升降机构进行动力学仿真,分析升降平台运动特性和驱动力变化规律,为搬运机器人整机的合理配置提供设计依据。

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人。该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素。针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10%,验证了所建立模型的有效性。从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性。

开发了一种有腰部助力机构的可穿戴搬运助力机器人。通过一种多轴单自由度腰部助力机构,为搬运助力机器人提供腰部助力,实现了全程与穿戴者腰部很好的贴合。本文对可穿戴机器人的搬运助力效果进行了分析计算。为了验证机器人的原理,制作出了试验样机,并进行了不同载荷下的搬运助力实验。实验结果证明了机器人的合理性和有效性。

KIDD机组是金隆铜业有限公司2007年从加拿大引进的最先进的阴极板剥离装置，自动化程度比较高，配置了装载机器人、卸载机器人、90度搬运机器人和堆垛机器人等：整套装置应用了大量液压系统，包括执行元件油缸和液压马达．各种方向控制阀、流量控制阀、压力控制阀等，系统由液压泵站集中供油。

搬运机器人作为移动机器人中的一种,应用前景十分广泛。基于搬运机器人的避障问题,对人工势场法进行研究,针对人工势场法容易出现的局部极小值问题和目标不可达问题进行分析,通过引入虚拟障碍物模型,较好地解决了人工势场法的局部极小值问题;修改斥力模型修正了目标不可达问题。在MATLAB软件中对改进之后的算法进行仿真,验证了该算法的可行性。

针对模块化六自由度轻载搬运机器人的结构特点,利用Solid Works三维设计软件绘制了机器人的三维模型。采用拉格朗日法建立了机器人的动力学模型并进行动力学分析。基于ADAMS仿真软件构建了机器人的仿真模型并进行动力学仿真,得到了转动关节的力矩曲线。基于MATLAB软件对动力学方程进行了数值分析并绘制力矩曲线,其理论分析结果与ADAMS的仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和机械结构设计的合理性,为继续优化机器人结构设计和控制系统设计奠定了基础。

考虑玻璃属于易破碎产品,在设计机器人搬运玻璃的轨迹规划时,提出了以执行时间和抖动最优为目标的轨迹规划和优化。将B样条曲线应用到对机器人进行轨迹规划中,建立了以时间和抖动最优为目标的数学模型,利用多亲遗传算法对其进行优化,定量表达了机器人执行搬运作业的单次时间和抖动之间的函数关系,并能根据其设定的参量对两者进行权重分配,使其达到工程使用的匹配。该优化方法在考虑效率的前提下,降低了机器人搬运作业的抖动,也即降低了玻璃的破碎率。该方法对搬运机器人的轨迹规划研究具有一定的意义。

基于十字坐标,设计了一种搬运机器人,其夹持机构为两侧对称、单侧双滑块结构。建立了夹持机构动力学模型,分析了其受力和运动情况,基于ADAMS和MATALB搭建了机器人整体抗倾覆性PID控制模型,仿真分析了其影响因素。分析结果表明,夹持机构的受力和运动可靠可控,机器人整体抗倾覆性可调可控。针对夹持机构的运动学情况和机器人整体抗倾覆性的影响因素,对夹持机构的相应控制策略进行了设计,以使机器人在自动搬运过程中能准确控制夹持机构夹持力。

首先对催化剂板搬运机器人的结构进行了研究,给出了一种通过动平台带动平面六杆机构上下移动,转动座带动平面六杆机构水平转动的四自由度机器人的结构设计。为了便于研究,将平面六杆机构简化为了平面五杆机构,并对机构展开了运动学分析;接着探讨了平面五杆机构的奇异位型和结构参数问题,建立了约束条件;依据运动空间要求,建立了杆件参数之间的几何关系,采用正交试验法对设计参数进行了正交试验,对比分析了各试验因素对实验结果的影响,选取了优化解;将优化解带入约束条件,判断了其是否满足约束。最后将优化后的杆件参数带入了运动学方程,通过Matlab求解出了其运动空间范围,验证了设计参数的合理性。