機(jī)械臂畢業(yè)論文參考范文

　　機(jī)械臂作為迄今為止人工智能程度最高的科技產(chǎn)品代表,其應(yīng)用已經(jīng)涉及制造業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等方面。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于機(jī)械臂畢業(yè)論文參考范文的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!

　　機(jī)械臂畢業(yè)論文參考范文篇1

　　淺論瓜果采摘機(jī)械臂的改進(jìn)與試驗研究

　　摘要 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)機(jī)械，而現(xiàn)有的瓜果采摘機(jī)械臂難以滿足全方位采摘瓜果的需要，針對這種不足，通過改進(jìn)瓜果采摘機(jī)械臂設(shè)計原理及方法，創(chuàng)制了能在任意空間目標(biāo)點(diǎn)采摘瓜果的機(jī)械臂，并對新改進(jìn)的機(jī)械臂進(jìn)行了試驗，取得了預(yù)期的結(jié)果，這對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展是大有益處的。

　　關(guān)鍵詞：瓜果采摘，農(nóng)業(yè)機(jī)械，機(jī)械臂改進(jìn)

　　1.瓜果采摘機(jī)械的現(xiàn)狀及改進(jìn)的意義

　　現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開農(nóng)業(yè)科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展也離不開機(jī)械化。而現(xiàn)有的瓜果采摘機(jī)器人的機(jī)械臂存在著不少問題，如它們大多直接購買現(xiàn)有工業(yè)機(jī)械手，而這些機(jī)械手不但成本較高，且所占空間大，在采摘瓜果的過程中往往不盡如人意，這些問題無疑會影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此針對現(xiàn)在瓜果采摘機(jī)械臂的這種不足，通過改進(jìn)瓜果采摘機(jī)械臂設(shè)計原理和設(shè)計方法，創(chuàng)制了能在采摘范圍內(nèi)的任意目標(biāo)點(diǎn)采摘瓜果的機(jī)械臂，并對新改進(jìn)的機(jī)械臂進(jìn)行了驗證試驗，驗證了這種新創(chuàng)制了瓜果采摘機(jī)械臂的有效性和實(shí)用性，這對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展是大有益處的。

　　2.農(nóng)業(yè)采摘機(jī)械臂設(shè)計原理的優(yōu)化與創(chuàng)新

　　瓜果采摘的機(jī)械化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要，而使用農(nóng)用機(jī)械進(jìn)行瓜果采摘仍需要遵循瓜果采摘的一般要求，那就是這些機(jī)械設(shè)備要占地面積小，采摘的范圍要大，采摘瓜果要靈活且準(zhǔn)確率高，并且要減少采摘給瓜果原株成長造成的傷害。因此，這些就決定了瓜果采摘機(jī)械臂的設(shè)計要盡可能滿足這些要求，另外還要降低采摘成本，提高采摘瓜果的效率，適應(yīng)現(xiàn)代市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。而傳統(tǒng)的農(nóng)用瓜果采摘機(jī)器人所使用的機(jī)械臂，多是直接購買現(xiàn)有工業(yè)機(jī)械手，它們不但成本較高，且所占空間大，在使用過程不盡人意。為了保證新改進(jìn)的機(jī)械臂采摘的靈活性，研制出新型的瓜果采摘機(jī)械臂，而改進(jìn)了傳統(tǒng)瓜果采摘機(jī)器人的設(shè)計原理和設(shè)計方法。

　　傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括四大類：直角型、圓柱型、坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)型。對這四種機(jī)器人的優(yōu)劣進(jìn)行了綜合的分析對比，最終選擇了關(guān)節(jié)型的瓜果采摘機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計。理論上6個自由度的機(jī)械臂設(shè)計雖然可以達(dá)到三維空間的任何點(diǎn)，但這種按照這種理論設(shè)計出來的機(jī)械臂往往結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在采摘瓜果的過程中不易控制。而同樣是通過三維空間來確定采摘瓜果的目標(biāo)位置，采用了4個自由度來控制機(jī)械臂靈活性的設(shè)計更具優(yōu)勢和實(shí)用性。

　　3.瓜果采摘機(jī)械臂設(shè)計方法的改進(jìn)

　　對瓜果采摘機(jī)械臂進(jìn)行改進(jìn)使之更能滿足瓜果采摘的實(shí)際需要，改進(jìn)機(jī)械臂的設(shè)計原理只是創(chuàng)制新機(jī)械臂的基礎(chǔ)，還需要在此基礎(chǔ)上在具體設(shè)計過程中進(jìn)行改進(jìn)。首先，改進(jìn)機(jī)械臂設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)，來確定瓜果采摘的空間范圍，這需要計算出機(jī)械臂腕關(guān)節(jié)最小的回轉(zhuǎn)角度;其次，瓜果采摘機(jī)械臂的設(shè)計需要考慮相關(guān)的設(shè)計變量，這些變量包括機(jī)械臂底座的高度、機(jī)械臂的長度、腕關(guān)節(jié)的長度以及機(jī)械臂腰部的回轉(zhuǎn)角、肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍、腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角等，通過分析瓜果采摘過程中的實(shí)際需要，最終對除了底座的高度和腕關(guān)節(jié)的長度外的其他變量進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而確定采摘瓜果的空間范圍，此外，還根據(jù)機(jī)械臂本身與目標(biāo)瓜果之間的位置關(guān)系以及機(jī)械臂自身結(jié)構(gòu)的限制等因素，來改進(jìn)設(shè)計機(jī)械臂的變量等。其次，還需要改進(jìn)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)參數(shù)，是機(jī)械臂設(shè)計結(jié)果更加合理。整個機(jī)械臂的改進(jìn)都經(jīng)過詳細(xì)的計算和重新設(shè)計，才使新創(chuàng)制的機(jī)械臂在使用過程中更加便捷。

　　4.對新創(chuàng)制機(jī)械臂的試驗及分析

　　為了驗證新創(chuàng)制的瓜果采摘機(jī)械臂是否能準(zhǔn)備定位目標(biāo)果實(shí)的空間位置及是否能準(zhǔn)確采摘到瓜果，因此對新創(chuàng)制的機(jī)械臂進(jìn)行了試驗。選擇了目標(biāo)瓜果采摘范圍內(nèi)的若干個制定的采摘位置，和隨機(jī)選取的若干個采摘位置進(jìn)行試驗，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析。通過對比瓜果采摘的理論數(shù)值、實(shí)際采摘數(shù)值及誤差值進(jìn)行對比分析，我們發(fā)現(xiàn)新創(chuàng)制的機(jī)械臂能準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)采摘范圍中的任意位置，并且在采摘過程中機(jī)械臂工作穩(wěn)定、機(jī)械臂本身無明顯抖動現(xiàn)象。這充分表明新創(chuàng)制的機(jī)械臂的合理與成功。

　　通過分析機(jī)械臂試驗數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)，機(jī)械臂實(shí)際工作中的數(shù)值與理論數(shù)值之間存在著誤差，對目標(biāo)果實(shí)定位誤差的存在雖然是不可避免的，但還是對誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，主要包括以下兩點(diǎn)：第一，機(jī)械臂個部件加工裝配的原有誤差，是機(jī)械臂各個連接桿之間產(chǎn)生了位置上的誤差;第二，機(jī)械臂各關(guān)節(jié)的電動機(jī)采用的是獨(dú)立的控制方法，它們在同時運(yùn)行時由于慣性及重力等的影響，導(dǎo)致機(jī)械臂各關(guān)節(jié)在角度的控制上產(chǎn)生了誤差。針對上述影響誤差的因素，可在以后機(jī)械臂設(shè)計研究過程中采取相應(yīng)的補(bǔ)救方法：首先，可以采用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來補(bǔ)償由加工裝配偏差所引起的位置誤差。其次，采用其他先進(jìn)的控制方法或通過機(jī)械模型的控制方法，來提高機(jī)械臂在采摘瓜果工作中的精準(zhǔn)度。

　　5.結(jié)論

　　針對現(xiàn)有瓜果采摘機(jī)械手不但成本較高，且所占空間大，在使用過程不盡人意的諸多缺點(diǎn)，通過改進(jìn)機(jī)械臂設(shè)計原理及方法，創(chuàng)制了能在任意空間目標(biāo)點(diǎn)采摘瓜果的機(jī)械臂，這種機(jī)械臂設(shè)計不僅結(jié)構(gòu)簡單緊湊，采摘范圍廣而所占空間較少，且操作的靈活度高。此外，新創(chuàng)制的瓜果采摘機(jī)械臂生產(chǎn)所使用的材料簡單易得，生產(chǎn)成本大為降低。對新創(chuàng)制的機(jī)械臂進(jìn)行了試驗，結(jié)果表明：新創(chuàng)制的機(jī)械臂能準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)采摘范圍中的任意位置，并且在采摘過程中工作穩(wěn)定、機(jī)器本身無明顯抖動現(xiàn)象，能滿足瓜果采摘的任務(wù)需要。這無疑說明新創(chuàng)制的機(jī)械臂是合理且有效的，只是機(jī)械臂在精準(zhǔn)定位瓜果的空間位置時存在一些誤差，這需要在以后的工作做進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　機(jī)械臂畢業(yè)論文參考范文篇2

　　淺談基于人體工程學(xué)的仿人機(jī)械臂構(gòu)型

　　[摘 要]本文圍繞仿人機(jī)械臂構(gòu)型問題，提出具體的篩選方法，在串聯(lián)結(jié)構(gòu)方式下，選擇出和人臂特征最符合的仿人機(jī)械臂構(gòu)型。結(jié)合人體解剖學(xué)，對人臂的運(yùn)動機(jī)理進(jìn)行有效的分析，對于人體測量學(xué)和機(jī)器人學(xué)相關(guān)的原理進(jìn)行有效的結(jié)合，將各個構(gòu)型的運(yùn)動靈活性性能的分布圖進(jìn)行繪制。以人臂的運(yùn)動特征為基礎(chǔ)，對于人臂的運(yùn)動工作空間進(jìn)行有效的分析，對比各個構(gòu)型仿人機(jī)械臂工作空間，通過篩選，選擇出最佳的仿人機(jī)械臂構(gòu)型。為以后的運(yùn)動規(guī)劃奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

　　[關(guān)鍵詞]人體工程學(xué);仿人機(jī)械臂;構(gòu)型

　　一、人臂運(yùn)動機(jī)理

　　人臂是人類自然進(jìn)化最偉大的產(chǎn)物，人臂運(yùn)動的機(jī)理非常復(fù)雜。主要有關(guān)節(jié)和骨骼以及肌肉群三個部分構(gòu)成。針對人臂的機(jī)構(gòu)學(xué)，肌肉群可以被當(dāng)作是驅(qū)動器，而關(guān)節(jié)可以被看作是運(yùn)動副，骨骼可以被看作是剛性連桿，神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮支配的作用，三者進(jìn)行協(xié)作，將各種動作進(jìn)行完成。

　　從人體運(yùn)動解剖學(xué)出發(fā)，人臂主要包括肩關(guān)節(jié)和大臂以及肘關(guān)節(jié)、前臂、腕關(guān)節(jié)。完成動作主要依靠關(guān)節(jié)。人臂一共具有7個自由度，其中肩關(guān)節(jié)包括三個，而肘關(guān)節(jié)則占據(jù)一個，其余的三個由腕關(guān)節(jié)形成。人體上最靈活的關(guān)節(jié)就是肩關(guān)節(jié)，肱骨頭和肩胛骨共同構(gòu)成肩關(guān)節(jié)，周圍具有很多的肌肉，這也是人體當(dāng)中非常復(fù)雜的肌肉系統(tǒng)，可以對肩關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性進(jìn)行有效的維護(hù)，也會是肩關(guān)節(jié)發(fā)生運(yùn)動。球窩關(guān)節(jié)和肌肉群形成有效的配合，可以有效的旋轉(zhuǎn)三個基本運(yùn)動。肘關(guān)節(jié)連接著肱骨和尺骨。腕關(guān)節(jié)包括橈關(guān)節(jié)和腕骨關(guān)節(jié)組成，這兩個關(guān)鍵是獨(dú)立的，可以進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)動，因此腕關(guān)節(jié)分成上下兩個部分。上部分包括橈骨和尺骨，對肘關(guān)節(jié)進(jìn)行有效的連接，肌肉群發(fā)揮有效的作用，可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。下部分包括橈側(cè)關(guān)節(jié)和尺側(cè)關(guān)節(jié)，對手掌進(jìn)行連接。

　　二、仿人機(jī)械臂構(gòu)型的構(gòu)建

　　(一)以串聯(lián)的方式構(gòu)建模型

　　我們感覺人體的動作非常簡單，但是要想實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，就顯得比較復(fù)雜和困難。相應(yīng)動作的關(guān)鍵部分就是構(gòu)建出合理的模型。上文已經(jīng)提到人的手臂主要包括7個自由度，肩關(guān)節(jié)占據(jù)3個，腕關(guān)節(jié)占據(jù)3個，肘關(guān)節(jié)占據(jù)1個。人類手臂當(dāng)中比較靈活的部分就是肩關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)屬于一個球窩關(guān)節(jié)。肩關(guān)節(jié)主要包括肱骨頭和肩胛骨，再加上四周的肌肉組織，這樣就形成了完成且又復(fù)雜的肌肉系統(tǒng)。這個行程的系統(tǒng)不僅對肩關(guān)節(jié)起到穩(wěn)定作用，還可以對肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動起到驅(qū)動作用。球窩關(guān)節(jié)和肌肉系統(tǒng)共同進(jìn)行有效的配合，使肩部可以完成基本運(yùn)動軸的旋轉(zhuǎn)、如果沒有相應(yīng)的機(jī)械構(gòu)造，那么在設(shè)計仿人機(jī)械臂的過程中，可以采用類似關(guān)節(jié)鏡有效的代替。針對這種代替，主要利用兩種具體的方式，其中一種方式就是利用自由度球面對關(guān)節(jié)進(jìn)行并聯(lián)。另外一種方式就是充分利用各個串聯(lián)的關(guān)節(jié)，進(jìn)行組合代替。

　　(二)構(gòu)建

　　主要是利用串聯(lián)的方式，構(gòu)建出仿人機(jī)械臂模型，當(dāng)前我國也深入的進(jìn)行研究。如果說人的手臂屬于一種冗余臂，擁有7個自由度，仿人機(jī)械臂要想對人的手臂靈活性進(jìn)行模仿，那么仿人機(jī)械臂至少也要擁有7個自由度。在實(shí)際設(shè)計過程中，將一個自由度進(jìn)行增加，那么結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度就會隨之增加，其成本也會增加。仿人機(jī)械臂要想實(shí)現(xiàn)最大簡化，將成本進(jìn)行節(jié)約，可以利用利用7個自由度模型，肩關(guān)節(jié)主要有三個串聯(lián)的轉(zhuǎn)動副進(jìn)行代替。除此以外，利用三個轉(zhuǎn)動副將關(guān)節(jié)進(jìn)行代替，另外一個對關(guān)節(jié)進(jìn)行代替。主要是借助串聯(lián)的主要方式，將這些轉(zhuǎn)動副進(jìn)行有效的構(gòu)建，利用6種不同的構(gòu)型將肩關(guān)節(jié)有效的表現(xiàn)出來。但是針對腕關(guān)節(jié)，和肘關(guān)節(jié)，分別是2種和1種。實(shí)際在構(gòu)型繪制的過程中，腕關(guān)節(jié)的兩種形式要基本保持一致。因此仿人機(jī)械臂就是6種構(gòu)型。

　　三、靈活性分析

　　人體運(yùn)動解剖學(xué)處理，仿人機(jī)械臂主要是由7個自由度組成，屬于一種冗余機(jī)械臂，針對那些非冗余的自由度機(jī)械臂，針對已經(jīng)給定的操作空間當(dāng)中的末端點(diǎn)，具體的關(guān)節(jié)位形是不必保持唯一的，不同的關(guān)節(jié)位形，其具體的性能指標(biāo)也是不同的。如果末端點(diǎn)在固定的情況下，冗余自由度機(jī)器臂的主要關(guān)節(jié)，可以在一個大的關(guān)節(jié)空間，其中的子空間當(dāng)中進(jìn)行有效的運(yùn)動。

　　(一)梯度投影法

　　針對冗余自由度的機(jī)械臂，其雅可比矩陣屬于一種長方矩陣，無論有沒有形成滿秩，其中都不存在常規(guī)的逆，只是具備廣義逆，但是當(dāng)前對于冗余自由度機(jī)器人的相關(guān)的研究都是針對廣義逆解法。利用這種方法，有效的分解逆運(yùn)動學(xué)，使其變?yōu)樽钚〉姆笖?shù)解和齊次解兩個部門。

　　(二)全部相對可操作度的指標(biāo)

　　對于仿人機(jī)械臂的運(yùn)動靈活性進(jìn)行定量描述，在通常情況下，主要利用指標(biāo)包括可操作度和方向可操作度以及最小奇異值等等，這些具體的指標(biāo)被當(dāng)作是量綱指標(biāo)。在評價的過程中，都希望得到量綱一指標(biāo)。對全局進(jìn)行定義，其相對可操作度要向歸一化方向轉(zhuǎn)變。有效的分析仿人機(jī)械臂的時候，需要分析其靈活性，可以充分利用蒙特卡洛方法，選取一組關(guān)節(jié)角進(jìn)行檢驗，將對應(yīng)的末端點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行獲得，可以將仿人機(jī)械臂的工作空間可以使其進(jìn)行分散，成一系列的坐標(biāo)點(diǎn)。對于采樣的關(guān)鍵位形的主要可操作性能力進(jìn)行判斷，其中包含的最大值，使其成為性能指標(biāo)值。

　　四、仿真分析

　　在實(shí)際工作空間當(dāng)中，機(jī)械臂的運(yùn)動靈活性要想直觀的表現(xiàn)出來，可以利用可視化的方式，進(jìn)行有效描述。可使仿人機(jī)器臂的工作空間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化，如果對關(guān)節(jié)限制條件不考慮，那么主要利用6種不同的構(gòu)型仿人機(jī)械臂，對其運(yùn)動靈活性經(jīng)有效的飛行，可以分別獲得各種構(gòu)型的運(yùn)動靈活性性能的相關(guān)分布圖。整個鞏固走的空間是以對稱方式進(jìn)行分布，在剖視后，對于整體靈活性并不會產(chǎn)生影響。

　　五、基于人體工程學(xué)的仿人機(jī)械臂構(gòu)型的定位功能

　　機(jī)械臂主要有變幅、折疊、回旋、旋轉(zhuǎn)四個部分組成，這四個屬于轉(zhuǎn)動自由度，還有一個伸縮自由度。以測量單元所給出的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)為依據(jù)和移除，可以針對機(jī)械臂的運(yùn)動，實(shí)行有效的軌跡規(guī)劃，針對每一個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，將其位移量到校進(jìn)行設(shè)置。隨后對于這5個液壓油缸進(jìn)行有效的驅(qū)動，使其可以以設(shè)置的數(shù)值為基礎(chǔ)，進(jìn)行有效的移動，在實(shí)際移動過程中，利用在各個關(guān)節(jié)處安裝傳感器，將移動量反饋給控制單元當(dāng)中，有效補(bǔ)償與弄懂軌跡，這樣才可將人際工程學(xué)的仿人機(jī)械臂構(gòu)型的定位功能發(fā)揮出來。在控制的過程中，對于定位精度環(huán)節(jié)影響最終的就是最后的定位精度， 對于最終的誤差影響也是非常不同的，要想將最終的定位精度可以達(dá)成，需要深入的分析每一個誤差項。

　　結(jié)束語

　　通過以上綜合的論述，以人體工程學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，主要的探究對象就是人的手臂，仿人機(jī)械臂的研究當(dāng)中加入人體的結(jié)構(gòu)原理和運(yùn)動規(guī)律。當(dāng)前在各個方面，例如航天和醫(yī)學(xué)等方面，仿人機(jī)械臂都得到廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景，為我國社會各行各業(yè)都做出了非常重要的貢獻(xiàn)，因此當(dāng)前發(fā)展的必然方向就是構(gòu)建其模型，可以更加方便的進(jìn)行研究。

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