基于人机交互的重载机械臂控制方法 被引量：20

1

作者 李连鹏 解仑 +3 位作者 刘振宗 郝兵 刘大华 胡同海 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期525-533,共9页

针对目前重载机械臂控制系统存在的人机交互性不足问题及重载带来的刚柔耦合问题,设计了一种基于动力学模型的人机交互闭环力/位控制算法,并依据该算法设计了7自由度重载机械臂控制系统.首先分析了国内外重载机械臂的工作特点和存在的问... 针对目前重载机械臂控制系统存在的人机交互性不足问题及重载带来的刚柔耦合问题,设计了一种基于动力学模型的人机交互闭环力/位控制算法,并依据该算法设计了7自由度重载机械臂控制系统.首先分析了国内外重载机械臂的工作特点和存在的问题,提出基于力/视觉反馈的人机交互方式来增强系统的人机交互性;然后为抑制刚柔耦合带来的控制问题,建立了重载机械臂刚柔耦合动力学模型,提出基于人机交互的重载机械臂力/位闭环控制算法.最后搭建重载机械臂控制系统,搭建的控制系统包括人机交互子系统、环境感知子系统、驱动子系统、信息处理子系统及通信子系统.在此基础上,进行重载机械臂控制系统作业试验.试验结果表明,该控制系统能够完成人机交互作业功能,相对于传统重载机械臂作业手段,有效提高了作业效率70%,保障了作业人员安全,验证了所提出控制系统的人机友好性、可行性和实用性. 展开更多

关键词 重载机械臂 人机交互 力/视觉反馈 动力学模型 力/位闭环控制

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基于ADAMS的7自由度重载机械臂的优化设计 被引量：9

2

作者 毛龙锐 王收军 +2 位作者 薛涛 郝兵 胡同海 《制造业自动化》 CSCD 2020年第10期4-7,共4页

7自由度液压重载机械由于它的多自由度的优越性,被广泛采用在矿山机械中,但是初步设计的机械臂运行稳定性较差,而且末端输出效率较差,针对上述问题,在ADAMS/View中建立机械臂三维模型,并对铰链点和杆长进行参数化建模,以末端输出功率为... 7自由度液压重载机械由于它的多自由度的优越性,被广泛采用在矿山机械中,但是初步设计的机械臂运行稳定性较差,而且末端输出效率较差,针对上述问题,在ADAMS/View中建立机械臂三维模型,并对铰链点和杆长进行参数化建模,以末端输出功率为优化目标进行优化设计,优化完成后使得功率最大值提高了28.1%,优化效果明显,将此结果应用于实际,最大程度地降低了能源损耗,提高了生产效率。 展开更多

关键词 ADAMS 参数化 敏感度分析 优化设计

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面向矿物磨机的高精度液压重载机械臂关键技术及应用

3

作者 无 郝兵 +13 位作者 阮久宏 姚建勇 杨柳松 王收军 解仑 胡同海 丁凯 程波 王正国 李彬 白云华 王新立 张高峰 蒋存奇 《中国科技成果》 2024年第9期62-63,共2页

液压重载机械臂作为特种作业机器人,其技术长期被美欧澳垄断,成为制约我国矿山高质量发展的“卡脖子”难题。本项目历经10年产学研联合攻关,在国家重点研发计划“液压重载机械臂关键技术研究与应用验证”等项目支持下,针对液压重载机械... 液压重载机械臂作为特种作业机器人,其技术长期被美欧澳垄断,成为制约我国矿山高质量发展的“卡脖子”难题。本项目历经10年产学研联合攻关,在国家重点研发计划“液压重载机械臂关键技术研究与应用验证”等项目支持下,针对液压重载机械臂的大负载、大尺度、高自由度、高精度与智能高效安全作业挑战,攻克了综合设计、关键单元、伺服控制、人机交互、环境感知、主动安全、制造工艺等系列技术难题,首创了具备自主和人机交互功能的七自由度穴余液压重载机械臂,创造了可观的经济和社会效益。 展开更多

关键词 产学研联合 国家重点研发计划 主动安全 环境感知 人机交互功能 伺服控制 安全作业 智能高效

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大型衬板机械手概况及进化趋势分析 被引量：5

4

作者 杨柳松 赵魏 +3 位作者 胡同海 郝兵 王正国 符惜炜 《矿山机械》 2020年第10期57-61,共5页

衬板更换是影响矿用磨机作业率的重要因素,目前大型磨机已普遍采用衬板机械手来提升更换效率。通过对衬板机械手的发展情况进行简述,在分析矿用磨机更换衬板的基础上,对目前普遍应用的机械手进行了分析,并根据技术进化定律,提出柔性化... 衬板更换是影响矿用磨机作业率的重要因素,目前大型磨机已普遍采用衬板机械手来提升更换效率。通过对衬板机械手的发展情况进行简述,在分析矿用磨机更换衬板的基础上,对目前普遍应用的机械手进行了分析,并根据技术进化定律,提出柔性化和智能化将是今后衬板机械手的发展趋势。 展开更多

关键词 衬板 机械手 柔性化 发展趋势

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衬板机械手的基本型式及自由度分析 被引量：5

5

作者 胡同海 杨柳松 +3 位作者 魏红霞 王富勇 王晶 王正国 《矿山机械》 2020年第6期44-48,共5页

衬板机械手型式对衬板安装功能的实现非常重要,为了更好地确定机械手基本型式及自由度,根据矿用磨机结构、衬板形式和实际作业过程确定了磨机衬板机械手的作业范围和作业位置,对机械臂的自由度具体需求进行了分析和研究,在此基础上得出... 衬板机械手型式对衬板安装功能的实现非常重要,为了更好地确定机械手基本型式及自由度,根据矿用磨机结构、衬板形式和实际作业过程确定了磨机衬板机械手的作业范围和作业位置,对机械臂的自由度具体需求进行了分析和研究,在此基础上得出了机械臂自由度和构型的选择思路,并对实际产品设计中的多自由度协作与布置进行了探讨,为相关机械手设计提供参考。 展开更多

关键词 磨机 衬板机械手 机械臂 自由度

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基于MATLAB的7自由度液压重载机械臂的工作空间分析 被引量：4

6

作者 毛龙锐 薛涛 +5 位作者 曹秀芳 刘楠 郝兵 胡同海 杨柳松 王收军 《天津理工大学学报》 2020年第3期40-44,共5页

设计了一种新型的7自由度液压重载机械臂装置,该机械臂装置用于更换和安装大型磨机衬板,针对7自由度液压重载机械臂,首先在三维软件完成对机械臂的结构设计,利用D-H坐标法完成对机械臂的运动学建模,在MATLAB编制驱动函数完成运动学仿真... 设计了一种新型的7自由度液压重载机械臂装置,该机械臂装置用于更换和安装大型磨机衬板,针对7自由度液压重载机械臂,首先在三维软件完成对机械臂的结构设计,利用D-H坐标法完成对机械臂的运动学建模,在MATLAB编制驱动函数完成运动学仿真,能够得出机械臂在空间中的运动轨迹并且能够验证运动学模型的正确性.在运动模型建立正确的基础上,借助软件利用蒙特卡洛法能够分析出机械臂末端执行机构的工作空间云图,得到执行机构的极限工作位姿,为机械臂在实际中的应用提供了理论依据. 展开更多

关键词 重载机械臂 结构设计 运动学 MATLAB 蒙特卡洛法

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液压重载机械手的结构设计与分析 被引量：4

7

作者 郝兵 张将 +3 位作者 杨柳松 符惜炜 王富勇 胡同海 《矿山机械》 2021年第6期50-54,共5页

采用多体动力学方法对液压重载机械手整机刚体和刚-柔耦合体模型进行研究,并分别对伸缩臂2种结构进行了有限元分析。通过研究分析发现:在刚体模型与刚-柔耦合模型仿真计算过程中,铰接点力及各电动机转矩的变化趋势基本一致,但刚-柔耦合... 采用多体动力学方法对液压重载机械手整机刚体和刚-柔耦合体模型进行研究,并分别对伸缩臂2种结构进行了有限元分析。通过研究分析发现:在刚体模型与刚-柔耦合模型仿真计算过程中,铰接点力及各电动机转矩的变化趋势基本一致,但刚-柔耦合模型仿真更符合实际设备运行情况,可进一步指导设计更加可靠的液压缸、电动机;滑轨式结构的伸缩臂较支撑辊式能大幅降低集中应力值,是一种较为合理的设计方案。 展开更多

关键词 机械手 重载 多体动力学 有限元分析

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直齿齿条切齿方法的改进

8

作者 马景 唐丛梅 +2 位作者 孟宪慧 胡同海 岳松周 《矿山机械》 北大核心 1998年第7期77-78,共2页

关键词 直齿齿条 切齿法 矿山机械 技术改进 齿轮加工

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实现7个自由度 灵活运动的“巨人之手”

9

作者 郝兵 阮久宏 +2 位作者 王收军 解仑 胡同海 《科技纵览》 2021年第5期66-70,共5页

多自由度液压重载机械臂在重型工件搬运、夹持、装配和重型装备维护等方面具有不可替代性,依靠这只灵活的“巨人之手”,操作工人可以轻松完成很多以前不可能完成的任务。在成功研制6自由度磨机衬板换装全液压重载机械臂的基础上。

关键词 磨机衬板 操作工人 重型装备 全液压 不可替代性 多自由度 6自由度 巨人

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井下设备液压系统用隔爆电磁换向阀的应用及维护

10

作者 李郑凯 胡同海 +1 位作者 王焕 王明华 《矿山机械》 北大核心 2006年第8期31-33,共3页

关键词 液压系统 井下设备 维护方法 电磁换向阀 隔爆 自动化设备 应用 安全工作 组成部分 安全使用

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考虑重力的液压重载机械臂模型修正应用研究

11

作者 杨柳松 郝兵 +2 位作者 胡同海 郭勤涛 陶言和 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期380-384,415,共6页

液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整... 液压重载机械臂工作时由重力引起的预应力刚化对于整体结构的仿真分析具有显著的影响,针对此问题,提出了一种考虑预应力刚化的计算模态分析方法和基于径向基函数代理模型的有限元模型修正方法。以某型液压重载机械臂为研究对象,建立整体复杂结构的有限元模型及其预应力刚化模态频率的代理模型,以多个工况试验模态分析结果为目标,基于全局优化算法实现了整体结构的模型修正。对试验修正后的模型开展了应变响应预测,验证了模型的预测能力。研究结果表明,所提方法不仅提高了模型复现修正响应的能力,而且能够准确预测未修正的响应,从而验证了方法的可行性,为重载机械臂的自动控制和优化设计提供了精确动力学模型。 展开更多

关键词 液压重载机械臂 预应力刚化 模型修正 响应预测

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液压重载机械臂转台支座结构优化 被引量：6

12

作者 张将 杨柳松 +2 位作者 胡同海 符惜炜 王富勇 《矿山机械》 2020年第11期50-53,共4页

基于有限元分析方法,针对某液压重载机械臂转台支座结构进行了尺寸优化设计与分析。通过建立机械臂初始设计结构有限元模型,进行仿真分析计算,得出机械臂初始设计结构的Mises应力分布,发现转台支座存在应力集中现象,最大Mises应力值为30... 基于有限元分析方法,针对某液压重载机械臂转台支座结构进行了尺寸优化设计与分析。通过建立机械臂初始设计结构有限元模型,进行仿真分析计算,得出机械臂初始设计结构的Mises应力分布,发现转台支座存在应力集中现象,最大Mises应力值为305 MPa,对应的最小安全系数约为1.13,不满足设计要求。为了进一步优化支座结构,对其尺寸进行优化设计,通过分析后发现,倒圆角R对其Mises应力最大值影响最为显著。优化后的尺寸R、h1、h2分别取25、23、36 mm时,转台支座的最大Mises应力值为239.6 MPa,对应的最小安全系数约为1.44,能够满足设计要求。在该项优化设计与分析过程中,涉及到简化处理复杂机械臂有限元模型的方法以及提高关键部件结构优化计算效率的思路,可为多种类机械臂的研发、关键结构件的设计及优化计算分析提供参考。 展开更多

关键词 有限元 重载 机械臂 支座 设计优化

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配合间隙对液压重载机械臂定位精度的影响 被引量：1

13

作者 郝兵 申浩翰 +4 位作者 王富勇 胡同海 杨柳松 夏红峰 李杨 《矿山机械》 2022年第5期44-49,共6页

以多体动力学软件ADAMS的六自由度分力为基础,通过建立双边接触函数,以伸缩式液压重载机械臂为目标对象,对各臂节间的配合间隙与机械臂定位精度的关系进行了研究。首先,对简化后的机械臂模型进行了几何分析,确定了双边接触函数中的限位... 以多体动力学软件ADAMS的六自由度分力为基础,通过建立双边接触函数,以伸缩式液压重载机械臂为目标对象,对各臂节间的配合间隙与机械臂定位精度的关系进行了研究。首先,对简化后的机械臂模型进行了几何分析,确定了双边接触函数中的限位方程,并建立了完整的双边接触函数。然后,将简化后的机械臂模型和双边接触函数导入ADAMS,通过对不同关键点运动轨迹的跟踪,验证了几何分析和双边接触函数的正确性;最后,将双边接触函数引入伸缩式液压重载机械臂的ADAMS模型,以理想状况下机械臂的动力学仿真模型为基准,与同一工况下不同配合间隙的仿真模型作对比,得出了配合间隙与机械臂定位精度间的变化关系。 展开更多

关键词 ADAMS 重载机械臂 配合间隙 定位精度

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基于ADAMS液压重载机械臂定位偏差的修正方法

14

作者 郝兵 申浩翰 +3 位作者 杨柳松 王富勇 胡同海 黄涛 《矿山机械》 2022年第9期68-72,共5页

以多体动力学软件ADAMS的逆运动学求解为基础,通过建立含配合间隙的伸缩式液压重载机械臂虚拟样机,对配合间隙引起的机械臂末端定位偏差进行计算和逆运动学修正。结果表明:配合间隙对机械臂末端的定位偏差在水平和载荷方向上均有较大影... 以多体动力学软件ADAMS的逆运动学求解为基础,通过建立含配合间隙的伸缩式液压重载机械臂虚拟样机,对配合间隙引起的机械臂末端定位偏差进行计算和逆运动学修正。结果表明:配合间隙对机械臂末端的定位偏差在水平和载荷方向上均有较大影响,对于最大有效工作半径2.5 m的机械臂而言,2 mm的配合间隙会引起机械臂末端载荷方向最大14.28 mm的定位偏差。通过导出机械臂末端理想运动轨迹,进行三次样条插值后导入虚拟样机,以一般点驱动的形式进行逆运动学求解,可以计算出在满足机械臂末端定位精度的前提下,各液压缸行程参数的修正量。将各液压缸逆运动求解计算出的行程参数转化为样条函数,导入含配合间隙的机械臂虚拟样机中,能够很好地修正机械臂末端的定位偏差。 展开更多

关键词 ADAMS 配合间隙 机械臂 逆运动学 定位精度

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衬板机械手臂梁驱动机构的设计与控制 被引量：1

15

作者 胡同海 王新昌 +4 位作者 王晶 王富勇 符惜炜 魏红霞 王正国 《矿山机械》 2021年第9期65-69,共5页

以衬板机械手臂梁的位移驱动设计为例,论述了以短行程液压驱动长行程位移的自动工作机构的设计思路,并对机构的控制逻辑进行了详细分析,对该机构在工程设计实践中的注意要点进行了总结,对机构设计具有一定的指导和借鉴意义。

关键词 衬板机械手 臂梁 长行程位移 驱动机构设计

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磨机端盖锥面壁厚减薄原因分析及对策

16

作者 胡同海 《矿山机械》 北大核心 2001年第4期71-71,共1页

关键词 磨机端盖 锥面壁 工艺措施 使用寿命 补救措施

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