外文翻译--末端执行器技术

附录 外文文献及翻译 作 者 名 阿维德森 国 籍 瑞典 原文出处 国外专利文献 ) of is a of of so of is of of to At of of is so at is to a To be to of of is of of of is an is an it is a it is to a of in of in a is on of of by of of In of of of is to to In of a of of is by of to no is in In is of of On of in is of is in of is of of in s is by is in of is to is to of in is in he is of of in of or of C a. is to be is as of so A t of is of is of of is to in to of of is as so of of to of is In to of of is in or of s be by to a be by or by A is is to to is s of is is on to is by 997, e he of as in on a a of A is of m of RA of - it at of is to be 20 in on is RH of of of of of to of of in of of of on of of a by to of as dc is to to of a of of a a a a of to In to of S of RU M ( of AL of N (is by to By a dc of by of to a by in to a to to of is t up in of in is 末端执行器技术 末端执行器 是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。机器人产品的实用化，既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题，又促进了工业自动化的进程。目前，由于机器人的研制和开 发涉及多方面的技术，系统结构复杂，开发和研制的成本普遍较高，在某种程度上限制了该项技术的广泛应用，因此，研制经济型、实用化、高可靠性机器人系统具有广泛的社会现实意义和经济价值。 由于我国经济建设和城市化的快速发展，城市污水排放量增长很快，污水处理己经摆在了人们的议事日程上来。随着科学技术的发展和人类知识水平的提高，人们越来越认识到污水处理的重要性和迫切性，科学家和研究人员发现塑料制品在水中是用于污水处理的很有效的污泥菌群的附着体。塑料制品的大量需求，使得塑料制品生产的自动化和高效率要求成为经济发展的必然。 综述近 几 年机器人技术研究和发展的状况，在充分发挥机、电、软、硬件各自特点和优势互补的基础上，对物料抓取机械手整体机械结构、传动系统、驱动装置和控制系统进行了分析和设计，提出了一套经济型设计方案。采用直角坐标和关节坐标相结合的框架式机械结构形式，这种方式能够提高系统的稳定性和操作灵活性。传动装置的作用是将驱动元件的动力传递给机器人机械手相应的执行机构，以实现各种必要的运动，传动方式上采用结构紧凑、传动比大的蜗轮蜗杆传动和将旋转运动转换为直线运动的螺旋传动。机械手驱动系统的设计往往受到作业环境条件的限制，同时 也要考虑价格因素的影响以及能够达到的技术水平。由于步进电机能够直接接收数字量，响应速度快而且工作可靠并无累积误差，常用作数字控制系统驱动机构的动力元件，因此，在驱动装置中采用由步进电机构成的开环控制方式，这种方式既能满足控制精度的要求，又能达到经济性、实用化目的，在此基础上，对步进电机的功率计一算及选型问题经行了分析。 在完成机械结构和驱动系统设计的基础上，对物料抓取机械手运动学和动力学进行了分析。运动学分析是路径规划和轨迹控制的基础，对操作臂进行了运动学正、逆问题的分析可以完成操作空间位置和速度向驱动空间 的映射，采用齐次坐标变换法得到了操作臂末端位置和姿态随关节夹角之间的变换关系，采用几何法分析了操作臂的逆向运动学方程求解问题，对控制系统设计提供了理论依据。机器人动力学是研究物体的运动和作用力之间的关系的科学，研究的目的是为了满足是实时性控制的需要，本文采用牛顿 算出了关节力和关节力矩，为步进电机的选型和动力学分析与结构优化提供理论依据。 控制部分是整个物料抓取机械手系统设计关键和核心，它在结构和功能上的划分和实现直接关系到机器人系统的可靠性、实用性，也影响和制 约机械手系统的研制成本和开发周期。在控制主机的选用上，采用结构紧凑、扩展功能强和可靠性高的 业控制计算机作为主机，配以 主要承担系统功能初始化、数据运算与处理、步进电机驱动以及故障诊断等功能 ;同时对的结构特点、功能原理和其高定位功能等给与了分析。硬件是整个控制系统以及极限位置功能赖以存在的物质基础，软件则是计算机控制系统的神经中枢，软件设计的目的是以最优的方式将各部分功能有机的结合起来，使系统具有较高的运行效率和较强的可靠性。在物料抓取机械手软件的设计上，采用的是模块化结构 ，分为系统初始化模块、数据处理模块和故障状态检测与处理等几部分。主控计算机和各控制单元之间全部由 联系，并且由该卡实现抗干扰等问题，减少外部信号对系统的影响。 步进电机的启停频率远远小于其最高运行频率，为了提高工作效率，需要步进电机高速运行并快速启停时，必须考虑它的升，降速控制问题。电机的升降速控制可以归结为以某种合理的力一式控制发送到步进电机驱动器的脉冲频率，这可由硬件实现，也可由软件方法来实现。本文提出了一种算法简单、易于实现、理论意义明确的步进电机变速控制策略 :定时器常量修改变速控制方案 。该方法能使步进电机加速度与其力矩 频率曲线较好地拟合，从而提高变速效率。而且它的计算量比线性加速度变速和基于指数规律加速度的变速控制小得多。通过实验证明了该方法的有效性。 1997 年，日本宇宙事业开发团（ 射的技术试验卫星 最早演示验证自主在轨捕获技术的空间机器人系统， 在 跟踪星上搭载一大一小两套机械臂。一套是 制的长度为 2m，具有 6 个自由度的机械臂 它装有单自由度的末端执行器，用于操作具有标准捕获接口的 可更换单元等设备， 三个 末端执行器 呈 120 角设置在支撑平台的周边上 ；另一套是通产省研制的先进机械手 5 自由度的机械臂和带有三指：拇指、食指、中指的多传感器末端执行器组成，三指灵巧手的手指机构各关节通过运动副彼此相连，由于只含转动副的手指灵巧性比较好，因此，多指灵巧手的运动副全部采用转动副；多指灵巧手的手掌可以增加对物体的约束，其抓取和操作的适应性都比较好，同时考虑到驱动元件的布置，采取了有手掌的灵巧手结构，而手掌的具体结构取决于电机的布置及传动装置的形式。目前大多数灵巧手采用了电驱动、气压驱动 和液压驱动的方式，只有少数的灵巧手采用了 动、压电陶瓷驱动和可伸缩性聚合体驱动等新型驱动技术。由于电驱动方式具有控制方便，成本低，技术成熟等优点，本设计选用了直流伺服电机作为驱动部件。传动系统是多指灵巧手结构设计的难点。绳索传动方式仿效人手的驱动原理并且能够实现远距离的运动和力的传递，可以满足手指的结构要求。本设计采用了绳索加滑轮的传动方式，每个手指 3 个关节的远距离驱动，都采用 6 根软索实现。 三指多传感器末端执行器上装有五种传感器，包括一台摄像机、三个接近觉传感器、一对夹持力传感器、一个柔顺传感器 和一个力 /力矩传感器，具备高度的可靠性和自主能力。手爪能够完成燃料加注、更换电池、浮游物体、螺钉的拧紧和松开等精密抓取和操作任务。 最后，对论文主要研究内容和取得的技术成果进行了总结，提出了存在的问题和不足，同时对机器人技术的发展和应用进行了展望。