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關(guān)注創(chuàng)建者:ALTAIR 創(chuàng)建時(shí)間:2020-04-20
機(jī)械臂的視頻教程
“從造型到成型的一體化創(chuàng)新研發(fā)”系列網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)
機(jī)械臂案例鑄造工藝仿真 3.?多種工藝仿真對(duì)設(shè)計(jì)的改進(jìn)
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基于Adams、Amesim和Simulink的三者聯(lián)合仿真分析
基于Adams、Amesim和Simulink的聯(lián)合仿真設(shè)置 基于Adams、Amesim和Simulink的聯(lián)合仿真實(shí)例(單個(gè)機(jī)械臂) 基于Adams、Amesim和Simulink的聯(lián)合仿真實(shí)例(三個(gè)機(jī)械臂) 購買后,私信發(fā)模型且可加私信答疑。
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機(jī)械臂的實(shí)例教程
近日,關(guān)于中國(guó)空間站機(jī)械臂的話題成為了大家討論的熱點(diǎn),航天員劉在天和核心艙外活動(dòng)期間,安裝在天和核心艙外的機(jī)械臂發(fā)揮了重要作用。
眾所周知,在太空極端惡劣的環(huán)境下,航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)十分困難,而機(jī)械臂在輔助航天員艙外活動(dòng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。讓我們來看看機(jī)械臂是如何做到助航天員“一臂之力”的……
人類第一款機(jī)械臂誕生
自人類開展載人航天活動(dòng)以來,美國(guó)率先提出了空間機(jī)器人概念,用于在惡劣的太空環(huán)境下,完成航天員難以完成的艙外操作。
空間機(jī)器人最主要的應(yīng)用就是空間機(jī)械臂,它集機(jī)械、電子、熱控、視覺、動(dòng)力學(xué)等多學(xué)科于一體,是一種高端和先進(jìn)的航天裝備,具有強(qiáng)大的性能和廣闊的應(yīng)用前景。
雖然美國(guó)最早提出創(chuàng)意,但先拔頭籌的卻是加拿大。人類第一種空間機(jī)械臂就是由加拿大Spar公司設(shè)計(jì)制造。1981年,該公司和美國(guó)宇航局聯(lián)合研制了4套供航天飛機(jī)使用的空間機(jī)械臂,被稱為加拿大臂。
加拿大臂的重量為410.5公斤,長(zhǎng)約15米,由6個(gè)控制關(guān)節(jié)組成。6個(gè)自由度的加拿大臂安裝在航天飛機(jī)左舷的縱梁上,采用航天員艙內(nèi)遙控操作方式,用于展開和回收有效載荷,以及協(xié)助航天員進(jìn)行艙外活動(dòng)。美國(guó)航天飛機(jī)在維修哈勃望遠(yuǎn)鏡的5次任務(wù)中,加拿大臂發(fā)揮了無可替代的作用。
上世紀(jì)80年代,美國(guó)提出了自由號(hào)空間站項(xiàng)目,并由加拿大負(fù)責(zé)空間站機(jī)械臂研制。該空間站后來衍生為國(guó)際空間站,加拿大研制的第二代機(jī)械臂就是目前國(guó)際空間站上使用的加拿大臂2。
加拿大MDA公司研制的加拿大臂2是目前世界上最先進(jìn)的空間機(jī)械臂之一,它包括活動(dòng)基座系統(tǒng)MBS,空間站遙控機(jī)械臂SSRMS和專用靈巧機(jī)械臂SPDM三個(gè)部分。
安裝在國(guó)際空間站上的加拿大臂2
我們最熟悉的就是俗稱“大臂”的SSRMS。
展開 包衛(wèi)衛(wèi)等通過對(duì)6自由的檢修機(jī)械臂進(jìn)行研究,采用AABB包圍盒和圓柱體簡(jiǎn)化機(jī)械臂模型 [7]。通過對(duì)空間線段間的幾種情況進(jìn)行分析,對(duì)機(jī)械臂可能發(fā)生碰撞的部位進(jìn)行計(jì)算,但該算法耗時(shí)巨大。吳長(zhǎng)征等采用膠囊體為機(jī)器人連桿幾何模型,通過計(jì)算兩膠囊體之間的距離進(jìn)行碰撞檢測(cè) [8],但是此方法將兩線段最小距離直接簡(jiǎn)化為線段端點(diǎn)及兩線段延長(zhǎng)為直線后共垂線交點(diǎn)之間的距離,這樣的處理方式忽略了一些可能發(fā)生碰撞的問題;王新達(dá)等也采用了上述的簡(jiǎn)化方法,提出一種針對(duì)多自由度機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)過程中自身發(fā)生碰撞的問題 [9],上述論文均只進(jìn)行了機(jī)械臂碰撞檢測(cè)的自檢,未對(duì)機(jī)械臂在工作環(huán)境中的障礙物進(jìn)行碰撞檢測(cè)。
現(xiàn)有的機(jī)械臂軌跡規(guī)劃主要分為笛卡爾空間軌跡規(guī)劃和關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃 [10],兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),其中笛卡爾空間規(guī)劃可以很好的確定機(jī)械臂末端執(zhí)行器的位置,但是笛卡爾軌跡規(guī)劃存在計(jì)算量大,對(duì)芯片的性能要求高;關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃在操作時(shí)非常簡(jiǎn)便,而且可以有效避免機(jī)械臂在運(yùn)動(dòng)空間中的奇異點(diǎn),實(shí)時(shí)性高,計(jì)算量小 [11]。針對(duì)機(jī)械臂避障軌跡規(guī)劃需求,本文采用關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃。祁若龍、譚燕等均采用遺傳算法搜索中間點(diǎn)的方式進(jìn)行空間機(jī)械臂避障軌跡規(guī)劃 [12] [13],采用中間點(diǎn)的方式進(jìn)行避障軌跡規(guī)劃,使得機(jī)械臂在中間點(diǎn)時(shí)角速度、角加速度為零,運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。馬宇豪等提出了一種基于六次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃的避障算法 [14],但該算法進(jìn)行避障類型單一且精度不高,無法完成對(duì)多種障礙物類型的避障。江鴻懷提出基于粒子群優(yōu)化算法的五自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃 [15],該算法對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度及角度進(jìn)行優(yōu)化,但是粒子群算法容易陷入局部最優(yōu),所求解并非最優(yōu)解。綜上所述,上述均為對(duì)存在多種形狀的障礙物的環(huán)境進(jìn)行有效的避障軌跡規(guī)劃。本論文提出一種基于精確碰撞檢測(cè)的機(jī)械臂避障軌跡規(guī)劃。
展開 這不僅要求對(duì)機(jī)械臂的本體編程有深刻理解,更需要具備豐富的測(cè)試測(cè)量工程經(jīng)驗(yàn),能夠?qū)⒏黝悆x器儀表、傳感器、執(zhí)行器無縫集成到一個(gè)穩(wěn)定、高效、易用的系統(tǒng)中。
在協(xié)作式測(cè)試設(shè)備的研發(fā)與落地中,北京沃華慧通測(cè)控技術(shù)有限公司憑借深厚的測(cè)控技術(shù)積累,成為行業(yè)核心賦能者。作為專注于智能測(cè)控設(shè)備研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè),北京沃華慧通測(cè)控技術(shù)有限公司深度把握協(xié)作機(jī)械臂的技術(shù)特性,構(gòu)建了 “機(jī)械臂 + 專業(yè)測(cè)控模塊” 的定制化解決方案。
3 基于此類機(jī)器人的輔助型機(jī)械臂很大程度上影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作性能,因?yàn)榘惭b的位置和服務(wù)對(duì)象的特殊性,決定了這種機(jī)械臂必須具備重量輕、體積小、外觀精致、工作空間大等特點(diǎn)。
工業(yè)設(shè)備機(jī)械臂
1 工業(yè)機(jī)械臂是集擬人手臂、手腕和手功能為一體的機(jī)械電子裝置,它可把任一物件或工具按空間位姿(位置和姿態(tài))和要求進(jìn)行移動(dòng),從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。
2 按驅(qū)動(dòng)方式分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式,按用途分為搬運(yùn)機(jī)械臂、噴涂機(jī)械臂、焊接機(jī)械臂、裝配機(jī)械臂等。
3 工業(yè)機(jī)械臂可以代替人的繁重勞動(dòng),顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。
4 在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期、頻繁、單調(diào)的操作,或是高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染工作環(huán)境下,機(jī)械臂的優(yōu)勢(shì)尤為突出。
(來源:中北大學(xué)二院團(tuán)委分科協(xié))
展開 近期,英國(guó)帝國(guó)理工大學(xué)REDS實(shí)驗(yàn)室就進(jìn)行了這樣一種嘗試,將AR可視化用來規(guī)范柔性機(jī)械臂的手動(dòng)設(shè)置流程。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程是,戴上HoloLens的實(shí)驗(yàn)員用手勢(shì)操作,將虛擬的AR機(jī)械臂移動(dòng)到設(shè)定好的位置上,然后再用手將真的機(jī)械臂移動(dòng)到AR的位置,按照虛擬機(jī)械臂的形狀去擺放。
如此一來,實(shí)驗(yàn)員可以更準(zhǔn)確、直觀的設(shè)置柔性機(jī)械臂,這與參考2D圖片相比,效率更高,而且誤差也更小。據(jù)了解,利用AR來對(duì)齊機(jī)械臂的平均誤差約為10.54±4.32毫米,比沒有AR輔助的手動(dòng)對(duì)齊誤差更低(高達(dá)19.62毫米),說明AR可視化明顯降低了手動(dòng)調(diào)試的誤差。
柔性機(jī)械臂實(shí)驗(yàn)痛點(diǎn)
在工業(yè)領(lǐng)域,機(jī)械臂常用于自動(dòng)化作業(yè)等場(chǎng)景,比如進(jìn)行自動(dòng)裝配、噴氣、搬運(yùn)、焊接等工作。與工業(yè)領(lǐng)域常見的關(guān)節(jié)機(jī)器人/多軸機(jī)械臂相比,柔性機(jī)械臂的優(yōu)勢(shì)在于扭轉(zhuǎn)方向和程度更靈活,不受關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度限制,可彎曲成各種形狀。而且易于定制,適用于制造、航天器維護(hù)、損傷復(fù)健等場(chǎng)景。
不過,柔性機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)方式更加復(fù)雜,其運(yùn)動(dòng)軌跡是非線性的,因此需要建立動(dòng)力學(xué)模型來動(dòng)態(tài)控制。此外,柔性機(jī)械臂可輔助關(guān)節(jié)機(jī)器人,作為靈活的第三只手臂來進(jìn)行分擔(dān)工作量。
與硬性的關(guān)節(jié)機(jī)械臂相比,柔性機(jī)械臂更難操作,尤其是用手動(dòng)來塑形可能會(huì)產(chǎn)生誤差。通常,培訓(xùn)柔性機(jī)械臂的時(shí)候需要先手動(dòng)將它塑造成任務(wù)所需的形狀,而在沒有指導(dǎo)的情況下,實(shí)驗(yàn)員很難將機(jī)器人配置成準(zhǔn)確的形狀。
科研人員表示:多自由度機(jī)器人在設(shè)計(jì)、軌跡規(guī)劃和方向控制等方面都存在難度,而這也是許多圍繞機(jī)器人設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中普遍面臨的問題。隨著機(jī)器人和計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展,操控機(jī)械臂的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性越來越高,不過在一些任務(wù)中,需要由人來手動(dòng)操作機(jī)械臂,而這可能會(huì)影響任務(wù)的準(zhǔn)確性。
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機(jī)械臂的最新內(nèi)容
通過觸碰電容式觸摸屏的有效區(qū)域計(jì)算屏上網(wǎng)格線的分布位置,機(jī)械臂按照網(wǎng)格線或?qū)蔷€的軌跡逐條劃線,機(jī)械臂從左上角開始,從左到右,從上 到下依次劃線,XY 軸的速度為 1-150mm/s 可設(shè)。在劃單條線段過程中沒有接受到坐標(biāo)值,則認(rèn)為此線段為無效線段。手指劃完當(dāng)前線段后抬起的距離可設(shè)。
走進(jìn)今天的大多數(shù)材料實(shí)驗(yàn)室,你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象:
生產(chǎn)車間里,機(jī)械臂精準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn),MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控著每一個(gè)工藝參數(shù)。但在檢測(cè)室,實(shí)驗(yàn)員仍在重復(fù)著幾十年前的工作——手動(dòng)記錄測(cè)試結(jié)果,抄寫到紙質(zhì)報(bào)表,再錄入電腦。
▲ 實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理的"最后一公里"挑戰(zhàn)
這"最后一公里"的手工操作,帶來了三個(gè)無法回避的問題:
問題1:數(shù)據(jù)誤差
人工抄錄,總有筆誤。
機(jī)械臂或連桿式對(duì)接需要毫米級(jí)的重復(fù)定位精度,而四足機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)特性注定了它難以做到這一點(diǎn),對(duì)接失敗、充電中斷成為家常便飯。
在運(yùn)維層面,目標(biāo)與手段的矛盾最為尖銳。四足機(jī)器人最大的價(jià)值,在于替代人類進(jìn)入危險(xiǎn)或偏遠(yuǎn)區(qū)域——化工廠泄漏現(xiàn)場(chǎng)、煤礦井下巷道、高原變電站——這些場(chǎng)景恰恰是人工難以頻繁進(jìn)出的地方。然而,傳統(tǒng)充電方式要求運(yùn)維人員定期前往機(jī)器人停靠點(diǎn),手動(dòng)插拔充電線纜。
2、【金屬工具的影響】
我們給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組裝鈦絲的過程中,應(yīng)該避免尖銳或材質(zhì)較硬的金屬工具或機(jī)械臂直接按、壓、翹等動(dòng)作實(shí)施在鈦絲上面,這類動(dòng)作同樣可能會(huì)造成鈦絲的局部受到一定的損傷,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壽命變短。
3、【焊接式連接的影響】
我們的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如果采用的是焊接式的連接方式,財(cái)哥建議焊接時(shí)候增加對(duì)鈦絲的散熱裝置,一般采用銅、鋁等治具或裝置。
2.1人形/機(jī)械臂等本體構(gòu)型快速迭代
修改關(guān)節(jié)自由度、傳感器布局后即時(shí)驗(yàn)證效果,減少物理樣機(jī)改版次數(shù)。
2.2復(fù)雜任務(wù)策略部署
在虛擬家庭、倉庫等非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景中直觀評(píng)估作業(yè)效能,跨環(huán)境切換測(cè)試算法魯棒性。
在這里,可看到交通勸導(dǎo)機(jī)器人在街頭精準(zhǔn)引導(dǎo)通行、輔助民警執(zhí)勤的真實(shí)模擬場(chǎng)景,感受其多模態(tài)感知與智能交互能力;可近距離觀察六軸機(jī)械臂與自主移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同作業(yè),見證物流分揀效率較傳統(tǒng)模式提升4倍以上的產(chǎn)業(yè)變革;還能體驗(yàn)幼教機(jī)器人、醫(yī)療輔助機(jī)器人等民生產(chǎn)品,直觀感受科技為生活帶來的便捷與溫度。
座椅調(diào)節(jié)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)解決方案
主要用于 座椅功能按鈕的自動(dòng)壽命測(cè)試,采用機(jī)械臂驅(qū)動(dòng),末端安裝六維力傳感器及電動(dòng)夾爪,可完成座椅側(cè)面按鈕的電動(dòng)、推動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作。也可用電動(dòng)夾爪夾持樣品在座椅背部做插拔實(shí)驗(yàn),使用力傳感器進(jìn)行力值保護(hù)功能。
設(shè)計(jì)雙機(jī)械臂雙工位布局,機(jī)械臂可單工位獨(dú)立運(yùn)行,也可在一工位中配合工作。
3.
機(jī)械臂或連桿式對(duì)接需要毫米級(jí)的重復(fù)定位精度,而四足機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)特性注定了它難以做到這一點(diǎn)。對(duì)接失敗、反復(fù)嘗試、充電中斷,成為家常便飯。
這些痛點(diǎn)疊加在一起,形成了一個(gè)尷尬的局面:四足機(jī)器人跑得再遠(yuǎn)、跳得再高,一旦沒電,就只是一堆昂貴的“廢鐵”。而充電這件事本身,正在消耗它作為“自主機(jī)器人”的核心價(jià)值。
沃華慧通定制化跌落測(cè)試解決方案
針對(duì)智能眼鏡 “小型化、多姿態(tài)、高精度” 測(cè)試需求,沃華慧通自研自動(dòng)隨機(jī)跌落試驗(yàn)機(jī) WH-6406,突破傳統(tǒng)人工測(cè)試的精度低、效率低、姿態(tài)不可控痛點(diǎn):
1、高精度控制:跌落高度 10-3000mm 可調(diào),精度達(dá) ±0.5mm,六軸機(jī)械臂控制跌落角度,誤差≤±0.5°,精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)每一種墜落姿態(tài);
2、全自動(dòng)化作業(yè):支持 5 工位獨(dú)立測(cè)試
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這"最后一公里"的手工操作,帶來了三個(gè)無法回避的問題:
問題1:數(shù)據(jù)誤差
人工抄錄,總有筆誤。
