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移动式采摘机器人研究现状与进展 被引量：112
1
作者 方建军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期273-278,共6页
采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,是未来智能农业机械的发展方向。移动式采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业... 采摘机器人是21世纪精准农业的重要装备之一,是未来智能农业机械的发展方向。移动式采摘机器人由机械手、末端执行器、移动机构、机器视觉系统以及控制系统等构成。机械手的结构形式和自由度直接影响采摘机器人智能控制的复杂性、作业的灵活性和精度。移动机构的自主导航和机器视觉系统解决采摘机器人的自主行走和目标定位,是整个机器人系统的核心和关键。该文对移动式采摘机器人的研究现状进行综合,提出目前采摘机器人技术发展中面临的技术难题及相应的对策,包括采用开放式控制系统。 展开更多
关键词 采摘机器人 机器视觉 自主导航 机械手 末端执行器 开放式控制系统
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六自由度机械臂轨迹规划与仿真研究 被引量：88
2
作者 孙亮 马江 阮晓钢 《控制工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期388-392,共5页
针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真... 针对六自由度链式机械臂在进行正运动学、逆运动学以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果,在正确建立机械臂数学模型的基础上,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的两种实现方法,并采用三维运动仿真进行了验证。开发了一套六自由度机械臂三维仿真软件,该仿真软件在VC++6.0开发平台上,首先利用分割类将基于MFC框架的窗口分割成为控制窗口和视图窗口两部分,然后利用OpenGL的图形库对机械臂进行建模,首次将正运动学、逆运动学以及轨迹规划算法融入其中开发而成。该仿真软件有效地验证了机械臂运动学模型建立的正确性,同时也对三次多项式和五次多项式两种轨迹规划方法做了直观的比较,结果表明后一种轨迹规划效果明显优于前一种。 展开更多
关键词 机械臂 运动学分析 轨迹规划 运动仿真
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穴盘苗自动移栽机的研究进展 被引量：67
3
作者 张丽华 邱立春 田素博 《农业科技与装备》 2009年第5期28-31,共4页
穴盘苗自动移栽机是温室蔬菜和花卉自动化的关键设备之一。阐述国内外穴盘苗自动移栽机的研究成果,详细分析几种典型穴盘苗自动移栽机的结构及特点,并对制约穴盘苗自动移栽机发展的关键问题提出了对策,为设计结构合理、经济适用的穴盘... 穴盘苗自动移栽机是温室蔬菜和花卉自动化的关键设备之一。阐述国内外穴盘苗自动移栽机的研究成果,详细分析几种典型穴盘苗自动移栽机的结构及特点,并对制约穴盘苗自动移栽机发展的关键问题提出了对策,为设计结构合理、经济适用的穴盘苗自动移栽机提供参考。 展开更多
关键词 农业工程 穴盘苗 移栽机 机械手 作业效率
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深海ROV及其作业系统综述 被引量：55
4
作者 晏勇 马培荪 +1 位作者 王道炎 高雪官 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期82-89,共8页
介绍了目前世界上主要的深海ROV及其作业系统配置情况 ,以便为ROV作业系统的总体设计提供相关参考 .然后分别针对水下机械手的研制思路和水下作业工具的研究状况及难点等进行了分析与评述 ,给出了相关建议 .
关键词 水下机器人 ROV 作业系统 机械手 作业工具
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林木球果采集机器人设计与试验 被引量：51
5
作者 陆怀民 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期52-54,58,共4页
为了提高采集林木球果的效率 ,保证采种作业工人安全 ,减小对母树的损坏 ,研制了林木球果采集机器人。该机器人采用集材 5 0型履带式拖拉机作行走机构 ,上部安装 6自由度机械手及单片机程序控制系统。其主要技术参数为 :最大采集高度 14... 为了提高采集林木球果的效率 ,保证采种作业工人安全 ,减小对母树的损坏 ,研制了林木球果采集机器人。该机器人采用集材 5 0型履带式拖拉机作行走机构 ,上部安装 6自由度机械手及单片机程序控制系统。其主要技术参数为 :最大采集高度 14 m,最大作业半径 6.8m ,最大采集力 2 5 0 0 N。试验表明 ,该机器人每天可采落叶松球果约 5 0 0 kg,效率约为人工采集的 3 0～ 3 展开更多
关键词 球果 采集设备 机器人 机械手 设计 试验
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一种基于遗传算法的空间机械臂避障轨迹规划方法 被引量：65
6
作者 祁若龙 周维佳 王铁军 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期263-270,共8页
针对空间机械臂系统的一系列特殊需求,提出了一种空间机械臂轨迹规划方法.假设机械臂在关节空间下存在一条可以用两段高次样条曲线分段描述、满足所有空间机械臂运动特性要求的理想轨迹.这两段样条轨迹之间的连接点参数能够影响两段样... 针对空间机械臂系统的一系列特殊需求,提出了一种空间机械臂轨迹规划方法.假设机械臂在关节空间下存在一条可以用两段高次样条曲线分段描述、满足所有空间机械臂运动特性要求的理想轨迹.这两段样条轨迹之间的连接点参数能够影响两段样条函数在空间中的扭曲形状,从而使机械臂在遵从样条轨迹运动的同时避开所有障碍.首先建立理想轨迹的分段描述方程,将方程中的未知量用与中间点有关的参数进行描述,将不能够确定的中间点相关参数提取出来作为待定参数,从而将空间机械臂轨迹规划问题转变为一个多目标优化求解问题;其次应用遗传算法进行求解,在分析空间机械臂控制需求和障碍的笛卡儿空间描述的基础上,通过加权系数法建立关于笛卡儿空间机械臂末端轨迹长度、关节空间机械臂运动角度、运动过程中关节最大扭矩、机械臂总运动时间和碰撞情况的遗传算法适应度评定函数.最后应用遗传算法在关节空间下规划出一条无碰撞、动力学特性满足裕度要求、轨迹长度和运动时间较短的理想轨迹.另外,上述方法具有拓展性,通过多次分解轨迹求取中间点,能够使机械臂避开非常复杂的障碍.利用该方法在通过C语言建立的空间机械臂仿真平台上进行验证,结果表明该方法稳定、有效,生成的轨迹满足空间机械臂的性能要求. 展开更多
关键词 机械臂 避障 轨迹优化 遗传算法
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液压挖掘机工作装置仿真研究 被引量：58
7
作者 何清华 张大庆 +1 位作者 郝鹏 张新海 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期735-738,746,共5页
简述了AMESim软件的性能和特点,对挖掘机工作装置的液压系统和机构在AMESim环境下进行了建模,设置了模型中的主要参数,实现了其液压系统动态仿真和机构的二维动力学仿真。并采用试验的方式对仿真模型进行验证和改进,对仿真结果和试验结... 简述了AMESim软件的性能和特点,对挖掘机工作装置的液压系统和机构在AMESim环境下进行了建模,设置了模型中的主要参数,实现了其液压系统动态仿真和机构的二维动力学仿真。并采用试验的方式对仿真模型进行验证和改进,对仿真结果和试验结果进行了详细分析和比较,给出试验和仿真曲线,并在AMEViewer中显示仿真模型的运动。所得到的动臂、斗杆和铲斗液压缸无杆腔的压力误差在10bar以内,因此能够实现较精确的工作装置运动仿真,同时也验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 液压挖掘机 AMESIM 工作装置 动力学仿真 运动仿真
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空间站机械臂关键技术研究 被引量：62
8
作者 李大明 饶炜 +3 位作者 胡成威 王耀兵 唐自新 王友渔 《载人航天》 CSCD 2014年第3期238-242,共5页
我国空间站机械臂承担舱段转位、辅助对接、舱外设备安装及维修等关键任务,具有大负载、高精度、高可靠等特点,涉及机、电、热、光、控等多学科技术交叉耦合,高度集成且研制难度巨大。在分析、比较国内外机械臂的基础上,提出了我国空间... 我国空间站机械臂承担舱段转位、辅助对接、舱外设备安装及维修等关键任务,具有大负载、高精度、高可靠等特点,涉及机、电、热、光、控等多学科技术交叉耦合,高度集成且研制难度巨大。在分析、比较国内外机械臂的基础上,提出了我国空间站七自由度冗余、分布式控制、位置可移动的机械臂技术方案,并阐述了高精度伺服控制、多约束路径规划等八类关键技术研究成果。空间站机械臂已具备了工程化实施条件,为我国空间站工程建设奠定了基础。 展开更多
关键词 载人航天 空间站 机械臂 关键技术
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基于Kinect的机械臂目标抓取 被引量：61
9
作者 韩峥 刘华平 +2 位作者 黄文炳 孙富春 高蒙 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2013年第2期149-155,共7页
为完成机械臂在非特定环境下的自主抓取,系统采用微软公司研发的Kinect对场景内的信息进行实时检测.通过对Kinect采集的深度信息进行背景相减法和帧差法处理可以获得目标抓取点信息.利用基于工作空间的RRT算法对机械臂末端进行路径规划... 为完成机械臂在非特定环境下的自主抓取,系统采用微软公司研发的Kinect对场景内的信息进行实时检测.通过对Kinect采集的深度信息进行背景相减法和帧差法处理可以获得目标抓取点信息.利用基于工作空间的RRT算法对机械臂末端进行路径规划,并利用梯度投影法进行逆运动学轨迹优化,求解关节轨迹.机械臂按照关节角运动时,可完成目标的抓取.通过设计一套实时桌面清理实验系统,验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 KINECT 目标检测 RRT 逆运动学轨迹优规 机械臂
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多末端苹果采摘机器人机械手运动学分析与试验 被引量：59
10
作者 李国利 姬长英 +2 位作者 顾宝兴 徐伟悦 董芒 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期14-21,29,共9页
提出了一种多末端采摘机器人机械手结构方案,设计了机械臂、末端执行器及其控制系统。机器人机械臂采用主从两级结构,从臂前端可挂接多个末端执行器。末端执行器能进行果实连续采摘,其结构紧凑、驱动简单、通用性好,可适用于苹果、柑橘... 提出了一种多末端采摘机器人机械手结构方案,设计了机械臂、末端执行器及其控制系统。机器人机械臂采用主从两级结构,从臂前端可挂接多个末端执行器。末端执行器能进行果实连续采摘,其结构紧凑、驱动简单、通用性好,可适用于苹果、柑橘、梨等球形水果的自动化收获。针对设计的采摘机械手具有多末端的特点,提出了果树分区采摘作业策略,一个采摘区内各个末端执行器同时连续采摘、果实集中回收。在此基础上建立了机器人机械手运动学模型,采用D-H法推导了运动学方程,运用Matlab Robotics Toolbox进行了运动学仿真验证。制作了机械手物理样机并在实验室环境下进行了机械手运动学及采摘试验,结果表明,机械手各从臂末端位置误差小于9 mm,采摘成功率为82.14%。 展开更多
关键词 采摘机器人 机械手 主从结构 末端执行器 运动学分析
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基于粒子群优化的时间最优机械臂轨迹规划算法 被引量：55
11
作者 付荣 居鹤华 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2011年第6期802-808,共7页
根据机械臂运动学约束,提出了关节空间基于粒子群优化(PSO)的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划算法,解决了由于多项式插值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性质等缺点,难以应用传统优化方法进行优化的问题.粒子群算法结构简单、参数易调整... 根据机械臂运动学约束,提出了关节空间基于粒子群优化(PSO)的时间最优3-5-3多项式插值轨迹规划算法,解决了由于多项式插值轨迹规划具有阶次高、没有凸包性质等缺点,难以应用传统优化方法进行优化的问题.粒子群算法结构简单、参数易调整的特点弥补了多项式阶插值的缺点.直接在优化目标空间搜索,巧妙地避免了粒子群计算构造自变量和因变量的映射,降低了搜索维数,简化了计算.在优化过程中,采用两个适应度函数之间切换的开关控制,使各段插值尽快收敛于运动学约束内.通过与传统3-5-3多项式插值的运动位置、速度、加速度曲线对比,证明该方法运行时间更短,稳定性和流畅性更好. 展开更多
关键词 机械臂 轨迹规划 时间最优 粒子群优化 多项式插值
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机械臂运动学建模及解算方法综述 被引量：56
12
作者 冷舒 吴克 居鹤华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1262-1273,共12页
以串联结构的机械臂为主要研究对象,首先调研了国内外机械臂正逆运动学建模及求解的主流方法,从数学工具、模型建立、求解手段等三个方面分析上述方法的基本原理,分析其优缺点。接着介绍了工程应用中解决机械臂运动学建模及求解问题所... 以串联结构的机械臂为主要研究对象,首先调研了国内外机械臂正逆运动学建模及求解的主流方法,从数学工具、模型建立、求解手段等三个方面分析上述方法的基本原理,分析其优缺点。接着介绍了工程应用中解决机械臂运动学建模及求解问题所用的软件库,得到了不同软件库的精度和计算效率。最后提出了机械臂运动学建模及求解中存在的重要科学问题。通过总结上述方法,为研究人员在该领域内的理论研究及工程实现提供解决思路。 展开更多
关键词 机械臂 正运动学 逆运动学 建模 计算方法
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基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统研究 被引量：51
13
作者 王鹏 曹现刚 +2 位作者 夏晶 吴旭东 马宏伟 《工矿自动化》 北大核心 2019年第9期47-53,共7页
现有煤矸石分拣方法主要是根据煤和岩石的纹理特征值,利用图像处理和模式识别技术对煤矸石进行识别分选,分选的煤矸石粒度为25~150mm,而对于150mm以上的煤矸石仍依靠人工进行分选。为了对大粒度煤矸石进行分拣,设计了一种基于机器视觉... 现有煤矸石分拣方法主要是根据煤和岩石的纹理特征值,利用图像处理和模式识别技术对煤矸石进行识别分选,分选的煤矸石粒度为25~150mm,而对于150mm以上的煤矸石仍依靠人工进行分选。为了对大粒度煤矸石进行分拣,设计了一种基于机器视觉的多机械臂煤矸石分拣机器人系统。该系统采用机器视觉采集煤矸石信息,应用深度学习方法实现煤矸石识别和抓取特征提取;在获取煤矸石序列信息后,根据煤矸石位置进行排序工作,并通过多目标任务分配策略将抓取任务下达给相应机械臂控制器;机械臂获取任务后,根据获得的任务对目标进行动态监测,当目标进入机械臂工作空间后由视觉伺服系统驱动机械臂完成煤矸石分拣。试验结果表明,该系统可对粒度为50~260mm的煤矸石进行高效、快速分拣,所采用的煤矸石识别方法和分拣策略在不同带速下具有良好的稳定性和准确性,煤矸识别与定位的综合准确率可达93%,验证了该系统的可行性。 展开更多
关键词 煤矸石分拣机器人 大粒度煤矸石 机械臂 煤矸石抓取特征 机器视觉 视觉伺服 多机械臂协同控制
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一种新型四自由度并联平台机构及其位置分析 被引量：26
14
作者 赵铁石 黄真 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2000年第6期927-929,共3页
提出了一种能实现空间三维移动和绕 z轴转动的并联机器人机构模型——空间4- TRT并联机构。文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕 z轴转动的机构学原理 ,计算了它的自由度 ;给出了其位置反解的方法 ,推导出了位置正解的封闭... 提出了一种能实现空间三维移动和绕 z轴转动的并联机器人机构模型——空间4- TRT并联机构。文中采用螺旋理论分析了它能实现空间三维移动和绕 z轴转动的机构学原理 ,计算了它的自由度 ;给出了其位置反解的方法 ,推导出了位置正解的封闭方程 ,并进行了数值验证。 展开更多
关键词 机器人 并联机构 机构学 位置分析
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在轨捕获技术发展综述 被引量：40
15
作者 翟光 仇越 +1 位作者 梁斌 李成 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期467-480,共14页
结合在轨捕获技术在航天任务中的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程.无人自主化是当前在轨捕获技术的发展方向.结合典型的自主在轨捕获系统,阐述了自主在轨捕获关键技术及发展现状,并指出了目前基于空间机械臂的刚性在轨捕获模式的局限... 结合在轨捕获技术在航天任务中的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程.无人自主化是当前在轨捕获技术的发展方向.结合典型的自主在轨捕获系统,阐述了自主在轨捕获关键技术及发展现状,并指出了目前基于空间机械臂的刚性在轨捕获模式的局限性.提出了一种新的基于柔性网的柔性在轨捕获模式,该模式比刚性机构在轨捕获模式具有诸多优点,是在轨捕获技术发展的一个新趋势. 展开更多
关键词 在轨捕获 交会 对接 机械臂 柔性网
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空间站机械臂研究 被引量：40
16
作者 张凯锋 周晖 +1 位作者 温庆平 桑瑞鹏 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期612-619,共8页
空间极端环境下,大多数舱外活动必须借助于机械臂.机械臂是国际空间站的主要组成部分,其对空间站的在轨组装、外部维修以及运行起着至关重要的作用,同时机械臂可以减少航天员在舱外的工作时间和频率.通过对国际空间站成员国关于机械臂... 空间极端环境下,大多数舱外活动必须借助于机械臂.机械臂是国际空间站的主要组成部分,其对空间站的在轨组装、外部维修以及运行起着至关重要的作用,同时机械臂可以减少航天员在舱外的工作时间和频率.通过对国际空间站成员国关于机械臂研究概况的介绍,包括航天飞机机械臂、空间站机械臂、欧洲机械臂、日本实验舱机械臂以及德国机械臂,为中国空间机械臂的设计提供参考. 展开更多
关键词 空间站 航天飞机 机械臂 舱外活动
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基于改进差分进化算法的机械臂运动学逆解 被引量：43
17
作者 谢习华 范诗萌 +1 位作者 周烜亦 李智勇 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期50-57,共8页
以9自由度液压机械臂为研究对象,建立求解位姿逆解的非线性方程组.以末端执行器位姿误差最小为优化指标建立目标函数,将非线性方程求解问题转化为最优化问题,并应用差分进化(DE)算法求解该问题.首先,为了避免位置和姿态收敛精度的不同,... 以9自由度液压机械臂为研究对象,建立求解位姿逆解的非线性方程组.以末端执行器位姿误差最小为优化指标建立目标函数,将非线性方程求解问题转化为最优化问题,并应用差分进化(DE)算法求解该问题.首先,为了避免位置和姿态收敛精度的不同,引入自适应权值系数进行平衡.然后,为克服基本DE算法难以平衡全局探索能力和局部开发能力的缺陷,结合DE/rand/1/bin和DE/best/1/bin两种进化模式,改进自适应变异差分进化(SAMDE)算法,提高了算法的收敛精度和收敛速度.最后,采用对称映射法对不满足关节角边界范围的个体进行处理,提高了收敛精度.开展了与基本DE算法的对比试验,仿真结果表明,该算法的收敛精度和收敛速度优于基本差分进化算法,且能够大幅度提高算法的稳定性. 展开更多
关键词 机械臂 运动学逆解 差分进化算法 自适应变异
原文传递
水稻钵苗机械手取秧有序移栽机的改进 被引量：38
18
作者 马瑞峻 区颖刚 +1 位作者 赵祚喜 李志伟 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期113-116,共4页
提出了一种人机结合的全自动 2自由度机械手式穴盘水稻钵苗有序移栽机械的设计方案 ,由人驾驶操作实现机器作业的路径规划 ,由单片机控制的机械手自动地完成穴盘水稻秧苗的有序抛栽作业。该文讨论了该机械的结构和工作原理 ,给出了利用... 提出了一种人机结合的全自动 2自由度机械手式穴盘水稻钵苗有序移栽机械的设计方案 ,由人驾驶操作实现机器作业的路径规划 ,由单片机控制的机械手自动地完成穴盘水稻秧苗的有序抛栽作业。该文讨论了该机械的结构和工作原理 ,给出了利用光电式传感器和磁电式传感器自动检测秧苗到位的两种方案并作了室内试验 ,结果表明在一定的工作距离范围内 ,两种传感器均可准确地检测到穴盘秧苗的到位。对机械手整体工作方式和秧夹开启方式进行了改进设计 ,将 2个独立工作的、运动轨迹相似的机械手改进设计为合用一个水平运动机构 ,将原来利用电磁铁开启秧夹的方式改为利用 2 4VDC电机驱动凸轮来开启秧夹 ,使设计更加合理。分秧滑道是所设计的有序行抛移栽机械的另一关键部件 ,对其实物模型进行了室内土槽台车试验 ,结果表明所设计的一组 7条曲线型分秧滑道完全可以满足水稻秧苗有序抛秧移栽的农艺要求。 展开更多
关键词 水稻钵苗机械手取秧有序移栽机 改进 传感器 结构 工作原理 进给机构 秧夹机构
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一种新型高速码垛机械手的设计与实现 被引量：39
19
作者 付铁 李金泉 +1 位作者 陈恳 丁洪生 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期17-20,共4页
针对包装袋规格和码垛技术要求,提出一种新型的高速码垛机械手的设计方案.该方案采用气压驱动,并通过手指开合机构、侧板夹紧机构和压袋机构,实现包装袋的可靠抓包、搬运和码放等动作.在此基础上,通过详细分析与计算,完成了该机械手的... 针对包装袋规格和码垛技术要求,提出一种新型的高速码垛机械手的设计方案.该方案采用气压驱动,并通过手指开合机构、侧板夹紧机构和压袋机构,实现包装袋的可靠抓包、搬运和码放等动作.在此基础上,通过详细分析与计算,完成了该机械手的结构设计,并在Pro/E平台中建立了该机械手的三维CAD模型.对该机械手的动作规划、动力学计算以及气动系统等问题进行了分析与研究.仿真结果表明,该机械手能够在规定的时间内完成规定动作. 展开更多
关键词 码垛机器人 机械手 包装袋 CAD模型 结构设计
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基于PLC的自动续料机械手 被引量：40
20
作者 肖艳军 李磊 +1 位作者 周婧 关玉明 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第2期152-154,共3页
介绍了一种基于PLC控制的新型自动续料机械手结构。该装置应用于冲压生产过程中对各工位自动续料。对该装置的主要机械结构、动作方式、电气控制原理、控制方式做了详细的表述。
关键词 冲压加工 机械手 PLC 自动续料
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