随着工业智能制造领域的快速发展,在生产制造业中结合机器视觉与机械手的自动化系统得到越来越多的应用,成为当前研究的热门。传统的机械手模仿人类手臂的动作功能,来代替人简单重复的劳动,按照固定化的程序进行抓取搬运等操作,但无法判断生产工件的优劣,具有很强的局限性。检测技术随着视觉领域的发展,对提高自动化控制系统精度和效率有较大的提升,因此机械手控制系统还有较好的研究前景。本文在这种背景下研究现代工业领域的机械手控制系统,分析国内外的研究现状,抓住其发展方向,分析当前机械手控制系统中有哪些不足之处,对该相关领域的关键技术进行了综合研究。本文结合图像增强、立体视觉等机器视觉技术以及机器学习领域研究它们在机械手的应用,制定了基于树莓派的机械手控制系统整体方案。本文的机械手控制系统对收集到的工件图像进行滤波、锐化、形态学去噪等操作来提高图像质量,减小光照等外界条件干扰所带来的误差影响。实验中使用改进的迭代最大类间方差法进行图像分割,将目标从复  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

作为机器人的末端执行器,机械手建立了机器人与外界环境之间的联系,机械手的发展时刻影响着机器人在各行各业中的应用。在几十年的发展中,研究人员致力于设计出具有通用性和灵活性的机械手,能够在许多场景中抓取各种类型的物体。但是,大部分机械手的运动和功能非常单一,灵活性不足,尤其是无法实现像人手一样对较小物体的指尖抓取。而灵活性好的机械手其机电系统集成性差,可靠性低,成本高且难以控制。并且,无论是传统刚性机械手还是软体手,其刚度一般较大或者较小,这严重限制了机械手的通用性和可靠性。因此,针对当前各种类型机械手的不足,本文以实现机械手具有高度灵活性、通用性和可靠性为目标,从仿生学的角度,进行了一种新型的柔性仿人机械手的优化设计研究,研究内容主要包括:(1)参考人的手指生理结构,设计了一种采用气动人工肌肉分别独立驱动手部掌骨关节和指骨关节的新型二指机械手结构,其可实现指尖抓取和包络抓取两种类型的抓取模式,完成人手在日常中的大部分抓取任务。同时...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

我国煤炭资源丰富,是世界上最大的煤炭开采国。原煤经洗煤处理后为煤块与矸石混合物,需要将煤块与矸石分离。目前我国选矸工作基本依靠人工实现,自动化程度低、噪音大、粉尘多、环境恶劣,对人体危害严重。开发研制一种经济、实用、高效、环保的选矸设备替代人工势在必行。结合选矸工艺,提出一种同时满足高速、重载、抗冲击的选矸机械手机构,该机械手为三自由度串并联机构,安装在皮带输送机上方,其中五连杆平面二自由度并联机构末端的手爪将矸石横向推出皮带,该并联机构串接直线运动机构保持手爪在皮带运行方向与被推矸石同步运动。并联机构驱动伺服电机安装在机架上,机构运动质量小,保证了手爪在选矸过程大推力高速运动;采用主动臂附加齿形带、从动臂附加平行副杆,约束了末端手爪姿态。齿形带、弹性肘关节、弹性手爪组合提高了机械手选矸过程抗冲击能力。对并联机构进行了运动学分析、轨迹规划和伺服电机选型计算。进行了选矸过程机械手运动轨迹和运动规律规划,确定每段轨迹运动规律为3-4...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

随着企业人力成本的上升及行业竞争的深入,传统的人工冲压生产线存在着危险高、效率低、良率低等情况,已不能满足现代冲压制造生产。在面对产品工艺和技术的不断地提高,智能化、自动化、柔性化生产在冲压生产企业的越来越受青睐。为解决目前面临的这些问题,上下料搬运机械手可间接或直接地取代人工实现在冲床间的自动传输,并且可以提高生产效率和产品质量。根据服务器生产企业实际生产环境,对人工生产线改造升级为全自动化冲压生产线,设计搬运机械手在冲床间实现产品的依次传递。通过对各类机械系统的特性对比分析,利用三维CAD设计软件Solidworks建立搬运机械手的整体模型。建立集中质量载荷下等截面欧拉-伯努利梁悬臂梁的几何非线性力学模型,对在不同集中载荷点作用下的搬运机械手悬臂梁进行非线性静态分析,得到在自由端附近集中载荷作用下的悬臂梁的应力强度,以及不同作用点下悬臂梁的应变与位移关系,并根据分析结果进行结构设计优化,并再次对优化后悬臂梁进行非线性静态分析...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

伴随着人口老龄化程度的不断加深,以脑卒中为代表的老龄化人群多发病患病率急剧增高,而脑卒中后往往遗留不同程度的手部运动功能障碍,作为日常生活中使用频率最高的器官,手功能受损会给患者带来极大的负担,需要通过康复训练来重新获得运动功能。而现有的医疗资源和康复设施紧缺,康复医师承担着巨大的工作压力。康复机械手能够克服目前医疗资源不足的问题,为脑卒中患者的手部康复治疗提供新的方法。但是,目前的康复机械手大多采用刚性结构,结构复杂、质量大,不仅造价昂贵,还容易对患者造成二次伤害;而且,单纯的被动训练并不能很好的促进患者的神经功能重塑。由此,如何设计一款柔性的可穿戴康复机械手并且实现主动柔顺控制成为脑卒中患者手部康复需要解决的两大问题。本文针对上述问题展开研究,主要研究内容如下:首先,从骨骼、关节以及肌肉等多个生理学角度分析人手特点,研究人手的运动学特性,测量人手关节活动范围,并以食指为例,建立食指连杆结构模型,应用D-H参数法对手指模型进行...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

我国社会年龄层次在长期坚持计划生育和生产力高速发展的双重影响下发生了深刻变革,由此引发的社会老龄化逐渐给社会医疗、卫生领域带来巨大挑战。脑卒中是引起手部运动性障碍的重要原因之一。本文研究的康复机械手为脑卒中手部康复提供一套全新的治疗方案,研究康复机械手的发展现状、研发新型的康复机械手结构和控制系统、从理论层面分析其运动学动力学特性等内容对于实现脑卒中患者手部康复具有重要意义。康复机械手研发难度在于其仿生学结构不足或较难覆盖全部手部生理自由度。基于对人手解剖学和手部特征数据的研究,本文研发了一种欠驱动为主要特点的康复机械手结构,该康复机械手针对多指康复训练和收展训练中存在的短板,可以实现人手屈伸和收展功能在内的18个自由度训练。结构简单,易拆装,可以通过更换关节组件实现对不同人手的适应性。为了分析康复机械手运动学和动力学特征,在D-H坐标系中创建了连杆的运动学方程,验证了关节在限定范围内正解和逆解的正确性。在运动学模型基础上,利用...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>