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基于SoPC的“电子系统设计”课程实验教学案例设计 被引量:1
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作者 董胜 赵莹 +2 位作者 孟祥 邢砾云 贾雁飞 《科技风》 2025年第2期110-112,共3页
利用FPGA构建了SoPC,移植了uC/OS-II操作系统,实现了基于无刷直流电机的小风扇转速智能控制系统的硬件和软件设计;利用DS18B20温度传感器采集环境温度,根据环境温度自动控制电机的转速;利用HC-SR04超声波模块测量物体距离,实现了物体接... 利用FPGA构建了SoPC,移植了uC/OS-II操作系统,实现了基于无刷直流电机的小风扇转速智能控制系统的硬件和软件设计;利用DS18B20温度传感器采集环境温度,根据环境温度自动控制电机的转速;利用HC-SR04超声波模块测量物体距离,实现了物体接近风扇到8cm距离时,无刷直流电机自动限速,同时蜂鸣器报警;利用SU-03T语音识别模块实现了语音控制电机转速;通过FPGA与STM32F103C8T6单片机控制的Wi-Fi模块串口通信,实现将环境温度、风扇转速、距离报警信号、电机旋转方向数据上传到阿里云。 展开更多
关键词 SOPC UC/OS-II 无刷直流电机 语音识别 阿里云
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基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法研究
2
作者 崔建伟 王选杰 杜韩 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期36-40,共5页
助残手是帮助上肢残疾患者恢复日常生活能力的重要方法,但在目前研究中,助残手一般只有张开和闭合这2种抓取模式,不符合真实的手部动作。为了实现不同的抓取模式,提出了一种基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法,采用物体信息-... 助残手是帮助上肢残疾患者恢复日常生活能力的重要方法,但在目前研究中,助残手一般只有张开和闭合这2种抓取模式,不符合真实的手部动作。为了实现不同的抓取模式,提出了一种基于深度相机的助残手不同抓取模式的控制方法,采用物体信息-抓取模式映射的策略,帮助用户控制多指助残手对各种日用品进行抓取。通过设计助残手实验,完成了不同抓取模式下6种日常物体的控制动作。实验结果表明:模式识别成功率达到92.83%,验证了基于深度相机助残手不同抓取模式控制方法的可行性和实用性。 展开更多
关键词 助残手控制 计算机视觉 深度相机 抓取模式识别
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新型混合驱动智能仿人手设计
3
作者 马海杰 《机械传动》 北大核心 2025年第3期146-154,共9页
【目的】针对欠驱动和全驱动机械手结构与控制系统不兼容问题,设计了一种混合驱动仿人手,其具有系统集成度高、结构灵活性强等特点。【方法】参照人手灵巧度,对食指和大拇指结构进行优化,使其具备多关节独立驱动和自适应欠驱动能力,并... 【目的】针对欠驱动和全驱动机械手结构与控制系统不兼容问题,设计了一种混合驱动仿人手,其具有系统集成度高、结构灵活性强等特点。【方法】参照人手灵巧度,对食指和大拇指结构进行优化,使其具备多关节独立驱动和自适应欠驱动能力,并通过锥形螺旋驱动轴结构,优化了手指驱动力;采用扁囊结构在狭小空间下实现了手指侧摆独立驱动,利用热力图解映射关系对传感器布局进行了优化,并对5种传感器多模态应用进行了研究。【结果】制作了具有16个驱动器的仿人手样机,使其具备全智能化抓取及表面纹理识别能力;并对不同驱动模式下的抓取能力进行了测试,为机械手多模态控制研究提供参考。 展开更多
关键词 结构兼容 螺旋驱动 多模态 纹理识别
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基于分段自适应的机械臂力/位混合控制 被引量:2
4
作者 殷文喆 练达芃 +1 位作者 李凯悦 赵国伟 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期161-166,共6页
空间操作任务对空间机械臂的柔顺控制品质要求不断提高,采用单一控制方法易造成较大的末端接触力超调或动态偏差。结合自适应阻抗与自适应导纳控制方法的优点,提出一种基于分段自适应的力/位混合控制方法。所提方法按空间实现力、位分控... 空间操作任务对空间机械臂的柔顺控制品质要求不断提高,采用单一控制方法易造成较大的末端接触力超调或动态偏差。结合自适应阻抗与自适应导纳控制方法的优点,提出一种基于分段自适应的力/位混合控制方法。所提方法按空间实现力、位分控,并基于子空间期望末端加速度叠加的方式,求取关节控制力矩。力空间控制中,采用自适应导纳控制实现初始位置到目标位置的快速过渡,在接近目标位置时,采用自适应阻抗控制实现末端的高精度稳定控制;由于位置空间控制中期望力和接触力均为0,直接采用PD控制即可获得与自适应控制方法相同的效果。仿真结果表明:相较于自适应阻抗或自适应导纳单一控制,采用所提方法时接触力超调量和动态偏差更小,全程控制品质更优。 展开更多
关键词 机械臂 柔顺控制 力控制 分阶段 自适应算法
原文传递
基于耦合自适应连杆机构的欠驱动手指设计及控制
5
作者 戴景辉 樊绍巍 +1 位作者 程明 姜力 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第9期1829-1837,共9页
为复现人手的运动功能,针对耦合型假肢手适应性差,自适应假肢手运动拟人性差的问题,本文提出一种兼具耦合运动功能与自适应运动功能的欠驱动手指机构。介绍了耦合自适应连杆机构的原理以及欠驱动手指机构的设计方案,然后对手指运动学进... 为复现人手的运动功能,针对耦合型假肢手适应性差,自适应假肢手运动拟人性差的问题,本文提出一种兼具耦合运动功能与自适应运动功能的欠驱动手指机构。介绍了耦合自适应连杆机构的原理以及欠驱动手指机构的设计方案,然后对手指运动学进行了分析,获得了手指各关节间的运动耦合关系以及手指的工作空间。建立手指的静力学模型,并分析了指尖抓握时的指尖输出力特性以及自适应抓握时手指的稳定性。设计了手指的位置控制以及阻抗控制策略使手指具备主动柔顺特性。最后进行了手指抓握以及控制实验,实验结果表明,所设计欠驱动手指具有较高的输出力、高稳定性以及良好的顺应性。所设计手指结合了耦合手与自适应手的优点,有效提升了假肢手的抓握性能。 展开更多
关键词 欠驱动 稳定性 自适应 假手 阻抗控制 静力学分析 工作空间 手指机构
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基于关节电流的假肢手手指控制系统研究
6
作者 岳文槊 汤奇荣 +1 位作者 谢小平 崔国华 《机床与液压》 北大核心 2025年第3期41-45,共5页
针对欠驱动假肢手手指拟人性差的问题,基于人手构造及其运动规律,研制一款具有耦合连杆机构传动两自由度欠驱动的假肢手手指。同时,针对假肢手指尖力传感器无法在结构复杂的物体表面实现有效接触力控制的问题,设计基于关节电流的假肢手... 针对欠驱动假肢手手指拟人性差的问题,基于人手构造及其运动规律,研制一款具有耦合连杆机构传动两自由度欠驱动的假肢手手指。同时,针对假肢手指尖力传感器无法在结构复杂的物体表面实现有效接触力控制的问题,设计基于关节电流的假肢手手指压力控制系统。通过分析手指传动系统模型,确定手指关节电流与指面压力存在线性关系,并对手指关节电流和指面压力数据进行采集与拟合,得到关节电流与远、中、近指节的指面压力模型,并进行了实验验证。最后,对不同直径的圆柱体进行了抓取实验。结果表明:实际测得的指面压力与设定期望压力的误差在5%以内;所设计的假肢手手指能实现对不同直径圆柱体的抓取,具有良好的抓握能力,基于关节电流的假肢手手指压力控制具有较好的可行性。 展开更多
关键词 假肢手手指 关节电流 压力控制
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基于AC-RRT算法的冗余蛇形机械臂路径规划研究
7
作者 闫壮 谢丽蓉 +1 位作者 李恩 杨志勇 《计算机仿真》 2025年第4期249-256,275,共9页
针对高冗余蛇形机械臂在三维空间中的路径规划问题,结合快速搜索随机树算法(Rapidly-exploring Random Tree,RRT),提出角度约束快速搜索随机树算法(Angle Constraint Rapidly-exploring Random Tree,AC-RRT)。首先根据空间中障碍物分布... 针对高冗余蛇形机械臂在三维空间中的路径规划问题,结合快速搜索随机树算法(Rapidly-exploring Random Tree,RRT),提出角度约束快速搜索随机树算法(Angle Constraint Rapidly-exploring Random Tree,AC-RRT)。首先根据空间中障碍物分布关系提出一种步长与目标偏置概率的确定方法,提高算法的自适应能力;其次根据蛇形机械臂机械结构提出一种随机树延伸的角度约束模型,使规划路径更加符合机械臂的空间运动特性;最后引入一种目标点贪婪查询方法,缩短路径搜索时间、减少冗余节点。通过Matlab仿真并对比与RRT和RRT-connect算法之间的性能差异,使用V-REP软件结合机械臂模型对算法模拟仿真,验证算法的可行性。结果表明AC-RRT算法路径规划用时更短、路径代价更小、路径轨迹更符合机械臂的运动特性。 展开更多
关键词 超冗余蛇形机械臂 路径规划 角度约束快速搜索随机树算法 角度约束模型
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基于边缘检测算法的运动建模与目标点定位分析
8
作者 刘晨明 杨旭东 +2 位作者 魏宇豪 李金昌 吴志东 《齐齐哈尔大学学报(自然科学版)》 2025年第3期19-25,共7页
针对机械臂自动抓取过程中抓取点不确定问题,提出一种基于图像识别与物块面心坐标计算相结合的抓取方法。利用边缘检测算法确定物块顶面中心所在区域,获取目标物块顶面中心的二维坐标。在Open MV摄像机下方放置红外测距传感器,测量Open... 针对机械臂自动抓取过程中抓取点不确定问题,提出一种基于图像识别与物块面心坐标计算相结合的抓取方法。利用边缘检测算法确定物块顶面中心所在区域,获取目标物块顶面中心的二维坐标。在Open MV摄像机下方放置红外测距传感器,测量Open MV摄像机与目标物块顶面之间的距离,从而获得物块顶面面心的三维坐标。实验结果表明,基于物块面心坐标准确抓取成功率比随机抓取成功率高20%,将计算得到的待抓取坐标与实际抓取坐标进行对比,x轴方向平均相对误差为2.9%,z轴方向平均相对误差为3.1%。该方法可有效解决机械臂自动抓取过程中抓取点不确定问题,确保抓取的精度和稳定性。 展开更多
关键词 图像识别 机械臂抓取 面心坐标 边缘检测算法 逆运动学
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基于负压驱动的自适应软体机械手设计与试验
9
作者 朱先有 罗涛 +2 位作者 易何远 段伟文 陈宁 《浙江科技大学学报》 2025年第1期33-44,共12页
【目的】解决传统气动软体驱动器由于限制层长度固定,难以实现对不同形状和尺寸物体的包络抓取这一问题,设计了一种基于负压驱动的自适应软体机械手。【方法】首先,基于缩减多项式(reduced polynomia,RP)模型(即Yeoh模型)的能量密度分... 【目的】解决传统气动软体驱动器由于限制层长度固定,难以实现对不同形状和尺寸物体的包络抓取这一问题,设计了一种基于负压驱动的自适应软体机械手。【方法】首先,基于缩减多项式(reduced polynomia,RP)模型(即Yeoh模型)的能量密度分布函数与静力平衡方程,建立驱动气压与弯曲角度变形关系的非线性数学模型;然后,利用有限元分析软件Abaqus对弯曲驱动器在不同气压下的变形进行仿真,研究了腔室数量、限制层厚度及侧壁厚度等结构参数对弯曲角度的影响;最后,依据仿真结果制作软体驱动器,并搭建试验平台以测试驱动器性能。【结果】驱动器在-45 kPa气压下实现了最大弯曲角度56.21°,抓取测试中负压驱动机械手的最大夹持力达到5.7 N,能够稳定抓取直径在160 mm以内的物体;在抓取不同直径、质量及形状的物体时表现出较高的稳定性和适应性,平均抓取成功率超过99%。【结论】本设计可为提高软体机械手抓取性能提供参考。 展开更多
关键词 负压 软体机械手 塔形腔室 弯曲驱动器 有限元仿真
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异构六轴机械臂结构分析与运动规划研究
10
作者 袁京然 陈桥 +2 位作者 柳龙华 张源晋 翟佳羽 《制造业自动化》 2025年第9期65-74,共10页
为适应复杂电子装备多品种、变批量,结构上多级盲配、垂直互联的特点,自主研发了一款六自由度异构型装配机械臂,并将其应用到复杂电子装备装配生产线中。首先介绍了异构六轴机械臂的结构组成、构型优势及其在实际使用中面临的问题;其次... 为适应复杂电子装备多品种、变批量,结构上多级盲配、垂直互联的特点,自主研发了一款六自由度异构型装配机械臂,并将其应用到复杂电子装备装配生产线中。首先介绍了异构六轴机械臂的结构组成、构型优势及其在实际使用中面临的问题;其次基于D-H参数法建立了异构六轴机械臂的正逆运动学算法,对异构六轴机械臂运动学模型进行了构建;随后对异构六轴机械臂的标定算法、轨迹规划算法、碰撞控制算法等方法进行了研究;最后通过现场标定实验和MATLAB仿真分析对使用的运动规划方法进行了验证,证明了相关方法的合理性和实用性。 展开更多
关键词 异构六轴机械臂 D-H参数法 标定算法 轨迹规划 碰撞控制
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用于伤员搬运的双臂机械手研制
11
作者 邹东阳 殷跃红 《机械设计与制造工程》 2025年第4期75-80,共6页
为提高伤员搬运自动化程度及效率,一定程度规避救援人员所承担的伤亡风险,设计了一台借助担架搬运伤员的双臂机械手。首先,利用SolidWorks完成双臂机械手的结构设计与分析;然后,运用改进型D-H参数法建立双臂机械手的正、逆运动学模型,... 为提高伤员搬运自动化程度及效率,一定程度规避救援人员所承担的伤亡风险,设计了一台借助担架搬运伤员的双臂机械手。首先,利用SolidWorks完成双臂机械手的结构设计与分析;然后,运用改进型D-H参数法建立双臂机械手的正、逆运动学模型,结合关节角度约束简化逆运动学模型求解;最后,基于担架左右抓取点间的刚性约束,完成双臂运动轨迹规划。MATLAB仿真和样机实验表明,该双臂机械手能够协同救援人员搬运至少90 kg负载,为后续相关算法开发搭建了平台。 展开更多
关键词 双臂机器人 运动学 协调作业 仿真
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面向食指康复的sEMG控制SMA驱动的外骨骼机器人
12
作者 武凯 李敦超 张佳琦 《沈阳理工大学学报》 2025年第3期53-59,共7页
为提高食指康复运动的辅助效果,提出一种基于肌电信号控制的双自由度外骨骼机器人。研究中引入表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)控制方法,构建了双自由度耦合且通过形状记忆合金(shapem emoryalloys,SMA)丝驱动的机械结构,... 为提高食指康复运动的辅助效果,提出一种基于肌电信号控制的双自由度外骨骼机器人。研究中引入表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)控制方法,构建了双自由度耦合且通过形状记忆合金(shapem emoryalloys,SMA)丝驱动的机械结构,设计了手指位移放大机构。通过运动角度范围实验、压力实验及肌电信号强度分析实验验证外骨骼机器人的性能,结果显示,外骨骼机器人左右摆动角度最大范围为-19.8°~18.9°,掌骨关节屈曲角度最大范围为9.5°~28.9°,近指关节最大屈曲角度为38.2°在外骨骼机器人辅助下,手部受力最大为3.8N,处于安全阈值以内。本文提出的外骨骼机器人具备良好的安全性和动作执行性能,能够有效改善手部运动障碍。 展开更多
关键词 食指康复 双自由度外骨骼机器人 表面肌电信号 形状记忆合金
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穿戴机械式手部康复机器人设计与实现
13
作者 唐佳阳 何乐山 +3 位作者 江雯迪 马钰超 连岩鹏 邱忠才 《电工技术》 2025年第3期177-179,共3页
脑卒中在我国老年群体中发病率极高,手部痉挛是其常见的后遗症。为改善脑卒中患者的手部机能,常使用人力或特定设备带动患肢弯曲的复健方式。常见的家用康复仪器存在结构简陋、精度较低、噪声大等问题,为改进此类问题,设计并制作了机械... 脑卒中在我国老年群体中发病率极高,手部痉挛是其常见的后遗症。为改善脑卒中患者的手部机能,常使用人力或特定设备带动患肢弯曲的复健方式。常见的家用康复仪器存在结构简陋、精度较低、噪声大等问题,为改进此类问题,设计并制作了机械式手部康复机器人。通过手指映射、肌电感应(EMG)等方式采集控制信号,通过机械结构带动患肢运动,实现康复训练。通过实验验证了该产品能够在满足训练功能的基础上解决已有产品的痛点。 展开更多
关键词 手指康复 肌电传感器 Arduino开发 脑卒中后遗症
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X射线移动平台柔性机械臂姿态单一轨迹高精度控制方法
14
作者 张朝 《机械制造与自动化》 2025年第2期266-270,275,共6页
X射线源扫描路径输出过程中存在意外抖动干扰和多轨迹最优选择的问题,容易降低柔性机械臂控制效果。因此,在考虑抖动抑制的基础上提出X射线移动平台柔性机械臂姿态单一轨迹高精度控制方法。根据柔性机械臂结构获取机械臂动力学方程,使... X射线源扫描路径输出过程中存在意外抖动干扰和多轨迹最优选择的问题,容易降低柔性机械臂控制效果。因此,在考虑抖动抑制的基础上提出X射线移动平台柔性机械臂姿态单一轨迹高精度控制方法。根据柔性机械臂结构获取机械臂动力学方程,使用小波变换对柔性机械臂干扰抖动偏差数据进行去噪处理,实现抖动抑制。对去噪后的柔性机械臂多轨迹姿态数据进行融合处理,形成单一轨迹。根据融合系数和偏移误差建立柔性机械臂姿态单一轨迹约束条件,调节机械臂角速度和姿态角,实现X射线移动平台柔性机械臂姿态的高精度控制。实验结果表明:该控制方法能够有效地提高X射线移动平台柔性机械臂的轨迹跟踪性能和姿态控制精度。 展开更多
关键词 X射线移动平台 柔性机械臂 姿态控制 单一轨迹 抖动抑制 数据融合
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用于金枪鱼智能捕捞机械臂的改进YOLO v8算法
15
作者 袁满 《机械制造》 2025年第10期22-28,共7页
针对金枪鱼捕捞中的鱼头定位问题,提出一种用于金枪鱼智能捕捞机械臂的改进YOLO(You Only Look Once)v8算法。设计边界网络,通过可变形卷积与坎尼算子融合提高金枪鱼鱼头边缘特征提取能力。设计多尺度空间-频域双注意力模块,结合频域变... 针对金枪鱼捕捞中的鱼头定位问题,提出一种用于金枪鱼智能捕捞机械臂的改进YOLO(You Only Look Once)v8算法。设计边界网络,通过可变形卷积与坎尼算子融合提高金枪鱼鱼头边缘特征提取能力。设计多尺度空间-频域双注意力模块,结合频域变换与多尺度特征融合机制应对动态变形与光照干扰。设计多方向关联捕捉模块,利用循环神经网络捕捉金枪鱼鱼头与鱼身的空间关联性,以解决遮挡问题。通过TensorRT加速引擎实现模型轻量化部署,结合视觉伺服系统完成自动化抓取闭环。试验结果表明,改进YOLO v8算法在14312张图片数据集上达到96.3%的交并比阈值为0.5时平均精度均值,相比现有主流目标监测算法显著提高,为复杂海洋环境下的渔业智能化提供了高精度、低延时解决方案。 展开更多
关键词 金枪鱼 捕捞 机械臂 YOLO
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基于LMC078的桁架双机械手控制系统设计
16
作者 刘浩杰 《仪器仪表与分析监测》 2025年第1期12-16,共5页
本文以传统桁架机械手的技术改造为基础,设计了一种以施耐德LMC078运动控制器、SERCOS总线和BMH系列伺服电机为支撑的桁架双机械手控制系统,并依托桁架双机械手设计了整个系统控制方案。采用研华工控机作为上位机,LMC078为硬件控制的核... 本文以传统桁架机械手的技术改造为基础,设计了一种以施耐德LMC078运动控制器、SERCOS总线和BMH系列伺服电机为支撑的桁架双机械手控制系统,并依托桁架双机械手设计了整个系统控制方案。采用研华工控机作为上位机,LMC078为硬件控制的核心,通过伺服电机为桁架双机械手提供动力,完成了硬件系统设计。软件系统完成了上位机和程序流程设计,通过上位机实现对桁架双机械手的控制,可以同时实现大片玻璃、小片玻璃、多片玻璃同时上片,特别适合玻璃生产厂家生产使用。经现场调试运行,证明该控制系统具有较高的可靠性和实时性,能够达到企业生产需求。 展开更多
关键词 LMC078 桁架双机械手 控制系统 组态
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一种高效的物料分拣控制系统设计
17
作者 关利民 洪洋 《仪器仪表与分析监测》 2025年第4期49-52,共4页
近几年,随着工业自动化的不断发展,物料分拣在生产制造、物流配送等领域中的重要性日益凸显。本文设计了一种高效、精确的物料分拣系统,该系统结合了先进的传感器技术、机械结构设计和自动化控制策略,能够提高不同类型物料分拣的快速性... 近几年,随着工业自动化的不断发展,物料分拣在生产制造、物流配送等领域中的重要性日益凸显。本文设计了一种高效、精确的物料分拣系统,该系统结合了先进的传感器技术、机械结构设计和自动化控制策略,能够提高不同类型物料分拣的快速性和准确性。本文通过对系统的硬件组成、软件设计以及分拣算法的详细阐述,展示了该系统的可行性和实用性。实验结果表明,该系统具有较高的分拣效率和准确率,能够满足实际生产中的需求。 展开更多
关键词 物料分拣 变频器 PLC
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基于力控的紧凑型夹爪设计与控制研究
18
作者 赵广凯 杨芳艳 +2 位作者 李清都 胡华英 李扬 《农业装备与车辆工程》 2025年第3期92-98,共7页
设计了一种基于力控反馈的紧凑型机器人夹爪,该夹爪采用直流无刷电机、滚珠丝杠与连杆配合的结构。与传统的夹爪结构相比,减少了夹爪本身传动结构体积和质量,适用于人形机器人操作空间受限的应用场景。夹爪的力控系统采用电机磁场矢量控... 设计了一种基于力控反馈的紧凑型机器人夹爪,该夹爪采用直流无刷电机、滚珠丝杠与连杆配合的结构。与传统的夹爪结构相比,减少了夹爪本身传动结构体积和质量,适用于人形机器人操作空间受限的应用场景。夹爪的力控系统采用电机磁场矢量控制(FOC)的闭环控制方式,通过调整电机的定子电流来提供平滑的转矩输出,确保夹取过程中的精确性与动态响应性能。试验结果表明,所设计的力控夹爪比传统夹爪质量减轻55.7%~61.8%,力控最大可以提供30 N的夹持力,在抓取不同尺寸和材料的物体时,能够完成稳定的夹取任务。 展开更多
关键词 力控反馈 夹爪结构 磁场矢量控制
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基于切向量拟合的连续体机械臂多IMU形态估计
19
作者 许立松 马国梁 +2 位作者 邹文成 郭健 于睿 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期363-370,共8页
中心杆构型的连续体机械臂,主干是一根连续介质杆,缺少传统机械臂的关节结构,因此形态反馈一直是难以解决的问题。目前,基于多IMU的形态测量方法大多依赖分段常曲率假设,但这种假设在机械臂受到外部负载作用时无法满足,从而影响形态估... 中心杆构型的连续体机械臂,主干是一根连续介质杆,缺少传统机械臂的关节结构,因此形态反馈一直是难以解决的问题。目前,基于多IMU的形态测量方法大多依赖分段常曲率假设,但这种假设在机械臂受到外部负载作用时无法满足,从而影响形态估计的准确性。为了解决这一问题,提出了一种基于切向量拟合的连续体机械臂多IMU形态估计算法。该算法基于Cosserat杆理论对连续体机械臂进行数学建模,能够更准确地描述其变形行为。通过误差状态卡尔曼滤波对多个测量位置的形态进行估计,并求解出每个位置的切向量。接下来,采用B样条方法对各个位置离散的切向量进行拟合,获取以弧长为自变量的切向量函数。最后,通过对连续变化的切向量函数进行积分,完成形态估计。实验表明,该算法在动态轨迹和静态负载下均能实现高精度的形态估计,尤其在负载引起的形态变化较为显著时,算法表现出较强的鲁棒性和稳定性。与传统的基于分段常曲率假设的方法相比,所提算法在末端位置的定位精度和形态重构的准确性方面都有显著提升。在负载较大的情况下,形态估计误差相比现有方法降低了50%以上,证明了其在复杂应用场景中的优越性。 展开更多
关键词 连续体机械臂 形态估计 分布式多IMU B样条曲线 误差状态卡尔曼滤波
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烟叶采摘柔性夹爪夹持特性分析与参数优化
20
作者 张豹林 严国涌 +3 位作者 白涛 唐斯 王涛 林毓培 《南方农机》 2025年第15期128-131,134,共5页
【目的】解决烟叶实际夹持过程中夹持力过大或过小导致的夹持效果不稳定问题、烟叶相互遮挡导致的识别问题以及烟叶相互碰撞导致的动态位置偏移问题等,提高烟叶采摘过程中夹爪夹持的稳定性和可靠性。【方法】采用有限元法,对基于鳍条效... 【目的】解决烟叶实际夹持过程中夹持力过大或过小导致的夹持效果不稳定问题、烟叶相互遮挡导致的识别问题以及烟叶相互碰撞导致的动态位置偏移问题等,提高烟叶采摘过程中夹爪夹持的稳定性和可靠性。【方法】采用有限元法,对基于鳍条效应的夹爪结构进行烟叶叶茎夹持力范围(1 N、2 N和3 N)和不同夹持部位(底部、中部、顶部)的夹持效果仿真探究,以获得叶茎夹持的最佳夹持力,并对夹爪尺寸进行了优化设计,对比了优化前后夹爪在不同位置的夹持变形情况。【结果】1)2 N夹持力下,夹爪对烟叶的包络性最佳,同时避免了顶部碰撞发生,推荐为预设力;2)优化后的夹爪在底部夹持时的支撑刚度增强,有效避免了顶部碰撞发生,同时保持了对叶茎的包络性;在顶部和中部夹持时的包络性得到改善,接触面积分别增加了104.8%和29.4%,总体稳定性更好;优化后夹爪的平均等效应变降低,顶部、中部和底部的优化率分别为26.9%、8.3%和25.6%,有效减少了夹爪结构的疲劳损伤,延长了夹爪使用寿命。【结论】本研究可为烟叶采摘机器人夹爪的设计和优化提供技术支持,提高烟叶采摘的效率和质量。 展开更多
关键词 烟叶采摘 夹爪 有限元 优化
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