机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点。基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到末端机械手工作空间点云图及工作边界;利用convhull凸包函数处理边界点云,生成一个较为准确的包络空间进而计算该工作空间体积大小;在此基础上,进一步分析得到机械手臂结构参数对其工作空间体积的影响规律,为后续机械手臂结构参数优化、运动控制和轨迹规划等提供了参考。

为了实现机械臂在复杂环境下准确、快速抓取目标物体,提出了一种多种群蚁群算法。首先,利用机械手臂运动学方法建立了数学模型进行分析;然后,根据自适应度函数不断调整机械臂的旋转角度以达到全局最优;最后,通过仿真实验,并与现有的机械手臂路径规划算法进行了对比。结果表明,该算法在抓取时间和精准度上具有一定的性能优势。

机械手臂在生产生活中得到广泛应用。为提高设计制造的效率、降低成本,文中以关节式机械手臂为例,介绍了虚拟拆装平台的开发思路及设计流程。利用SolidWorks软件建立了机械手臂的零件模型,进行了虚拟装配。阐述了利用Virtools虚拟引擎建立虚拟拆装平台的方法步骤。该平台实现了结构认知、自动拆装、爆炸分解等功能,为相关虚拟仿真实验开发提供了技术参考。

利用Pro／E软件建立了机械手臂的三维模型，并通过插件MECHANISM／Pro对模型进行刚体定义，把模型导人ADAMS进行后续的约束和驱动添加，从而获得机械手臂的虚拟样机。然后对机械手臂的虚拟样机的工作域进行求解分析，并通过运动仿真模拟了机械手臂关节在实际作业过程中的驱动情况，得出其运动曲线，并分析和验证了所建立的机械手臂的运动方程的正确性。

机械自动化是各行各业发展的主要趋势,随着社会对工业生产效率的要求越来越高,传统的人力劳动和半自动化劳动已经不能满足现代生产加工的需要,通过自动机械手臂代替人工完成重复的体力劳动,不仅减轻了人工负担,更提高了工作效率和质量。针对机械手臂应用的特点,说明了其常见的种类和各自优势,分析了气动机械手臂的关键技术原理,总结了气动手臂控制的流程及方式。

对采摘机器人机械手臂工作空间内的奇异位型进行了分析。首先,采用D-H参数,建立了采摘机器人机械臂的坐标系图,得到其正运动方程;其次,结合机器人手臂正运动方程,构造其雅可比矩阵,再基于雅可比矩阵,求解机械手臂出现奇异状态的所有构型情况,得到所有奇异点;最后,应用Robotics工具箱,基于可操作度灵活性指标和最小奇异值灵活性指标对机械臂的奇异情况进行仿真分析。仿真结果表明,研究的机械手臂共有3种内部奇异情况,同时验证了机械手臂奇异位型求解的正确性,为后续机械手臂的轨迹规划研究和奇异点规避研究奠定了基础。

工作空间是衡量机器人工作能力的一个重要运动学标准。文中运用MATLAB中的Sim Mechanics工具箱对其工作空间进行建模和动态分析。建立三自由度开链机构工业机器人机械手臂数学模型,利用正向运动学对其进行分析,然后将模型作参数化处理,求得的解具有实用性和代表性,对其精密设计和计算具有普遍意义。

智能物流车主要是由五自由度机械手臂、桁架型底盘和麦克纳姆轮组成,并集成了五自由度机械手臂控制系统和底盘控制系统。其中五自由度机械手臂能实现夹取物体的功能,基于麦克纳姆轮的底盘系统可实现物流车的全方位移动。