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数控机床防碰撞及碰撞保护技术研究与应用

世界制造技术与装备市场 2022年第2期 46-48,51页

作者：胡辉洪忠杰昌河飞机工业(集团)有限责任公司

数控机床意外碰撞是造成机床长时间故障停机、精度丧失、关重部件减寿甚至损坏的一项重要原因,数控机床一旦发生碰撞,将给公司造成重大经济损失,严重影响公司科研生产。目前普遍开展的是通过管理方式进行改善,规范操作及编程,降低犯错... 详细信息

数控机床意外碰撞是造成机床长时间故障停机、精度丧失、关重部件减寿甚至损坏的一项重要原因,数控机床一旦发生碰撞,将给公司造成重大经济损失,严重影响公司科研生产。目前普遍开展的是通过管理方式进行改善,规范操作及编程,降低犯错率。但如何从技术层面有效避免数控机床发生碰撞,或者即使发生碰撞,机床如何能快速停机,降低碰撞损失,实现碰撞保护,一直是摆在设备维护人员面前的难题,是设备维护人员研究和探索的技术方向。

关键词：数控机床重大经济损失碰撞保护设备维护人员防碰撞规范操作故障停机有效避免

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新型塑料零件给行人提供碰撞保护

汽车与配件 2008年第24期 40-41页

作者：巴斯夫

这种被称之为"保险杠下防撞杆(LBS)"的功能性零件由巴斯夫开发的碰撞保护材料Ultramid(?) B3WG6 CR(玻璃纤维增强塑料PA6)制成。LBS重量约为1kg,长约1m,安装在车前部保险杠下面,可在车辆与行人发生碰撞时有效降低严重膝部伤害的风险。

关键词：碰撞保护塑料零件玻璃纤维增强塑料行人保护材料保险杠巴斯夫防撞杆

六自由度协作机器人动力学参数识别及碰撞保护

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六自由度协作机器人动力学参数识别及碰撞保护

作者：张程中国矿业大学

学位级别：硕士

当前全球工业自动化势不可挡,工人的劳动成本日益增长,产品质量的要求却越来越高,因此必然要发展工业机器人。相比于笨重、危险的传统工业机器人,协作机器人以其精确的重复性能、与人合作的协调性正在克服传统挑战。本文以东控协作机器... 详细信息

当前全球工业自动化势不可挡,工人的劳动成本日益增长,产品质量的要求却越来越高,因此必然要发展工业机器人。相比于笨重、危险的传统工业机器人,协作机器人以其精确的重复性能、与人合作的协调性正在克服传统挑战。本文以东控协作机器人作为研究对象,对其动力学参数进行了识别,并基于力矩控制实现了机器人的碰撞保护。机器人动力学模型由机器人惯性参数、质心参数、质量参数以及摩擦力参数构建。这些参数在机器人实际运行过程中容易发生变化,必须构建精确的机器人动力学模型,并对构建的模型线性化,才能实现机器人动力学参数识别。本文首先使用牛顿欧拉法建立了机器人动力学模型,并对机器人动力学模型进行了线性化,通过参数重组消去了模型中对机器人系统影响较小的参数,同时也消去了相应的运算,确立了机器人动力学最小参数集。其次设计了用于数据采集的最优激励轨迹。普通的机器人运动轨迹数据用于识别,识别的动力学参数具有偶然性,导致识别的动力学参数不准确。因此需要设计一条最优激励轨迹用于采集数据。最后选取适当的识别准则。已经确立了机器人动力学最小参数集,将机器人动力学参数识别问题转化为求解线性方程组的问题。实验中选取递推最小二乘法作为识别准则,求解了动力学线性方程组,识别了机器人动力学参数。本文针对六自由度协作机器人使用D-H参数法建立了坐标系,为机器人动力学方程提供了D-H参数,进而使用Python软件相关的函数模块建立了机器人动力学模型并进行线性化,确立了机器人最小参数集和相应的回归矩阵。使用matlab软件设计了用于采集数据的激励轨迹,利用递推最小二乘法识别了机器人动力学参数,对于改善机器人的动态特性具有重要意义,并基于动力学模型实现了碰撞保护。

关键词：协作机器人激励轨迹参数识别碰撞保护

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具有碰撞保护功能的车门锁柔顺锁止机构研究

具有碰撞保护功能的车门锁柔顺锁止机构研究

作者：黄晓杰上海工程技术大学

学位级别：硕士

汽车门锁作为侧门开启系统的核心部件,其功能设计与车内乘客安全密切相关。当汽车受到侧面碰撞时,车门会意外开启危害内部乘客的安全。本文从侧门锁碰撞保护性能设计角度出发,为避免汽车受到侧面碰撞车门意外开启,提出并实现了利用平面... 详细信息

汽车门锁作为侧门开启系统的核心部件,其功能设计与车内乘客安全密切相关。当汽车受到侧面碰撞时,车门会意外开启危害内部乘客的安全。本文从侧门锁碰撞保护性能设计角度出发,为避免汽车受到侧面碰撞车门意外开启,提出并实现了利用平面铰链六杆机构快速切换到奇异位置对门锁棘爪盘进行锁止,从而保证棘爪对棘轮的锁止。针对门锁电动开启与电动保险支链无法协同操作问题,基于恒力弹簧柔顺副设计具有单向传动的柔顺拨杆机构,解决门锁狭窄空间内单驱动双支链的时序功能问题。具体研究内容如下:(1)侧面碰撞外开启把手拉动棘爪盘等效为组合机构计算门锁外开启力为分析汽车受到侧面碰撞时外开启把手拉动棘爪盘的开启力,将侧门外开启系统视作为空间RSSR机构与平面铰链四杆机构的组合机构,通过建立空间RSSR机构以及平面铰链四杆机构运动学及力学模型对汽车受侧面撞击时侧门外开启系统进行受力分析,得出碰撞时外拉手拉动棘爪盘的开启力。基于开启力对现有惯性机构利用机构简图研究其工作模式,机构进行动力学仿真分析验证了该机构实现碰撞保护功能的可行性。(2)基于奇异位型的棘爪盘锁止机构构型综合针对汽车侧面碰撞时非碰撞门外把手由于碰撞力解锁问题,在门锁狭窄空间内构造具有碰撞保护功能的柔顺锁止机构。基于现有单驱动双支链门锁,在保留其原有功能的情况下,利用有序单开链叠加法综合得出平面铰链六杆机构,基于其奇异位型锁止性能构造柔顺锁止机构,在保证不与门锁内其他支链干涉情况下将其应用于现有单驱动双支链门锁内,实现碰撞保护功能。(3)柔顺锁止机构力学模型建立及仿真验证在现有单驱动双支链门锁内建立平面铰链六杆机构三维模型,通过建立运动学模型以及建立考虑机构惯性力的力学模型。在现有门锁密封力以及门锁执行机构弹簧力条件下,对该机构进行动力学仿真,验证其在单驱动双支链汽车门锁内的可行性。(4)正向刚性支撑和反向接触避让的柔顺间歇机构针对汽车门锁单电机驱动实现电动开启及电动保险功能的需求,基于恒力弹簧弹性力不随行程变化而改变的特性,构造协同电动开启和电动保险支链运动的新型双层柔顺间歇机构。通过机构简图分析机构多模式及其运动状态,该机构在门锁狭小空间内仿真,实现多工况下开启机构与保险机构的确定运动与复位运动;比较使用恒力弹簧以及不同刚度线性弹簧时拨杆与保险盘的碰撞接触力,解决支链兼容适应性。

关键词：汽车门锁碰撞保护机构综合奇异位型柔顺机构

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净化机器人碰撞保护控制技术研究与实现

净化机器人碰撞保护控制技术研究与实现

作者：李龙晶大连理工大学

学位级别：硕士

安全问题一直是机器人应用领域研究的热点问题之一。净化机器人作为集束型设备的重要组成部分,其安全性与可靠性影响到整条生产线的质量与效率。运行过程中,净化机器人难免与周围环境发生碰撞,因此如何及时检测碰撞的发生对于净化机器... 详细信息

安全问题一直是机器人应用领域研究的热点问题之一。净化机器人作为集束型设备的重要组成部分,其安全性与可靠性影响到整条生产线的质量与效率。运行过程中,净化机器人难免与周围环境发生碰撞,因此如何及时检测碰撞的发生对于净化机器人及晶圆安全性具有非常重要的作用。为了及时检测碰撞,避免不必要的损失,本文对净化机器人碰撞保护控制技术进行了研究。论文首先对国内外净化机器人及机器人碰撞保护技术研究现状进行了介绍。在对碰撞保护技术分析对比的基础上,确定了本文实施方案。并根据净化机器人结构形式及运行原理,运用D-H法建立了净化机器人运动学模型,通过Lagrange函数对其动力学方程进行了推导,为净化机器人碰撞检测算法的实现提供理论依据。根据净化机器人运动学和动力学模型,通过引入广义动量的方式,提出了一种基于力矩误差的机器人碰撞保护技术。该方法不需使用外部传感器,只需以机器人理论位移、速度、加速度以及实际位移、速度为输入信息,所受到的干扰力矩为输出信息,比较输出信息与预先设定的阈值大小来判断是否发生碰撞。针对所提出算法存在的一些缺点,进一步引入系统误差对其进行了改进。为了验证算法的有效性,进行了仿真与实验分析。借助ADAMS获得净化机器人运行过程参数信息,并通过MATLAB分析处理。结果显示,本文所提出的算法能够有效地检测碰撞,并具有较高的可靠性与实时性。然后,通过搭建净化机器人碰撞保护控制系统实验平台,对机器人发生刚性碰撞和柔性碰撞两种情况进行了实验。结果表明,本文所提出的算法能够满足机器人实际运行需求。

关键词：净化机器人安全性碰撞保护力矩误差广义动量

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机器人碰撞保护

机械与电子 2019年第8期37卷 76-80页

作者：张程王伟栋卢振利王超然常熟理工学院电气与自动化工程学院江苏常熟215500 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221116 苏州东控自动化科技有限公司江苏常熟215500

对机器人力矩控制进行了研究,首先从牛顿-欧拉算法分析了机器人要辨识的动力学基本参数,并建立了机器人外部扰动力矩模型。然后基于机器人外部力矩扰动的力学模型,设置控制置信区间,实现了机器人碰撞保护。最后对机器人进行了碰撞试验,... 详细信息

对机器人力矩控制进行了研究,首先从牛顿-欧拉算法分析了机器人要辨识的动力学基本参数,并建立了机器人外部扰动力矩模型。然后基于机器人外部力矩扰动的力学模型,设置控制置信区间,实现了机器人碰撞保护。最后对机器人进行了碰撞试验,从刚性碰撞、柔性碰撞和轻微碰撞对机器人碰撞进行试验。试验表明,基于力矩模型的机器人碰撞保护方法能在机器人发生碰撞初期及时制止,从而保护人和物件。

关键词：机器人力矩控制力学模型碰撞保护

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洁净机器人反应转矩观测与碰撞保护研究

计算机测量与控制 2016年第5期24卷 246-250页

作者：宋吉来徐方邹风山中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院大学北京100049 沈阳新松机器人自动化股份有限公司沈阳110068

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法;机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分;由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大... 详细信息

提出一种基于反应转矩观测器的机器人碰撞保护方法;机器人的反应转矩由基于模型的干扰观测器估值得到,模型的建立包括电机系统转矩模型与机器人系统动力学模型两部分;由于洁净机器人特殊的构型及关节耦合关系,机器人的动力学建模被大大简化,同时对简化后的模型采用最小二乘法对惯性参数和摩擦参数进行辨识,提高了模型的精度;根据永磁同步电机的转矩模型与机器人动力学模型,可以得到基于电机电流的机器人关节转矩;机器人与外界环境接触时,关节转矩的增加量即为反应转矩;通过设计反应转矩观测器并采用力/位混合控制结构,实现基于电流的机器人主动柔顺控制功能,并在洁净机器人进行碰撞保护实验,实际运行结果验证了该方法的有效性。

关键词：机器人控制机器人动力学碰撞保护关节转矩控制系统辨识