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并联机械手智能抓取平台【4】

曾泓杰、杨龙腾飞、周芮、李黎、洪坤城
2018年02月11日09:02 | 来源:人民网研究院
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4.1.4机械材料选取

由于并联机械手整体采用悬挂式,所以对整体机械的质量限制很低,同时,机械臂的运动速度很快,对材料的力学性能要求也很高,综合以上条件,选用材料主体为碳板和碳管,相关主要参数见下表。相比钢、铝等材料,碳具有高强度、低质量的优势。

4.1.6机械结构的受力模型

采用有限元思想,先将机械手分为主动臂、从动臂、末端执行器等13个子结构,对每一个结构利用有限元法构建子结构的动力学模型,后引入变形协调条件施加边界约束,得到整体的动力学模型。图11为选取的关键单元。

由于Delta结构并联机械手的动力学模型比较复杂,为了方便计算,现做出如下假设:

1. 仅动平台视为刚体,其它构件均为弹性体,且铰链均为理想约束;

2. 各运动臂均被抽象成具有分布质量的空间梁,且满足小变形假设;

3. 采用瞬时结构假设,将机械手的一系列离散位形视为一系列的瞬时结构;

4. 忽略弹性变形,机械手的运动视为刚体运动,无耦合项。

由于时间关系,这部分的工作尚为采用ansys workbench 受力分析软件给出相应的结果,目前仅对悬挂式并联机械手跌落的瞬时静力进行了分析,分析结果如图所示。红色区域为危险点,整体受力较好。

4.2抓取架构搭建

4.2.1上位机架构

4.2.1.1图像采集与可视化

为了实现计算机的坐标解算与控制,首先调用LabVIEW的视觉与运动函数库读取图传设备传至上位机的图像,创建窗口显示图像。同时,拟合大概的工作范围并画出椭圆,建立鼠标命令回调函数返回像素坐标。

4.2.1.2相机标定与坐标解算

4.2.1.2.1相机模型

一般的针孔相机模型如图14,三维坐标点经过透视投影变换,可以转换到一个图像平面坐标点,关系如下:

(责编:温静、赵光霞)

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