机械手三维图

机械手遥操作三维预测仿真系统原理

摘要

三维预测仿真技术是目前解决大时延遥操作的主要方法, 在机械手的遥操作中起着至关重要的作用。利用 3Dmax开发环境， 与 Visual C + + 、Unity3D相结合，建立搬运机器人的三维模型，本文介绍了搬运机械手系统及其遥操作分系统组成, 以及图形预测仿真原理。仿真系统以小型机械手的运动学模型和动力学模型进行驱动, 具有快速、准确的图形碰撞检测功能。实现实时控制与实时仿真的一体化。

关键词：机械手；三维预测仿真；遥操作。

1 绪论

1.1 机械手简介

1.1.1机械手特点及遥操作三维预测仿真系统

机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。

而小型化的机械手既可以深入人类无法到达的地方工作，也可以随身携带，成为人类日常生活的好帮手。由此可见，在未来的世界里，小巧灵活的机械手有着巨大的发展前景。由于受机构 、控制、传感及人工智能等支撑技术的制约 ,从 80 年代开始普遍认为

个人总结的一些使用的方法

I. 三维曲线 plot3

plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：

plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n)

其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。

绘制三维曲线，程序如下：

t=0:pi/100:20*pi;

x=sin(t);

y=cos(t);

z=t.*sin(t).*cos(t);

plot3(x,y,z);

title('Line in 3-D Space');

xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');

grid on;

II. 三维曲面 surf (meshgrid, caxis), surfc, mesh, meshc, meshz, sphere, cylinder, peaks

1. 产生三维数据

在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：

x=a:d1:b; y=c:d2:d;

[X,Y]=meshgri

个人总结的一些使用的方法

I. 三维曲线 plot3

plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：

plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n)

其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。

绘制三维曲线，程序如下：

t=0:pi/100:20*pi;

x=sin(t);

y=cos(t);

z=t.*sin(t).*cos(t);

plot3(x,y,z);

title('Line in 3-D Space');

xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');

grid on;

II. 三维曲面 surf (meshgrid, caxis), surfc, mesh, meshc, meshz, sphere, cylinder, peaks

1. 产生三维数据

在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：

x=a:d1:b; y=c:d2:d;

[X,Y]=meshgri

毕 业 论 文

机械手设计

系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号

2016 ～ 2017 学年第 1 学期

摘 要

机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等。本文介绍的机械手是由PLC输出三路脉冲，分别驱动横轴、竖轴变频器，控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过交流电机的正反转来控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求

图形学课程设计

题目： 三维真实感图形设计与绘制

专业： 计算机科学与技术

学号姓名：

1

一．

一）课程设计目的与要求

图形学课程设计的主要目的是让同学们通过图形学的实际问题应用，进一步增强计算机图形学理论的理解、算法应用、图形数据结构设计与图形程序设计等，从而提高图形学实际应用与软件开发能力。 二）课程设计题目

三维真实感图形设计与绘制 三）问题的提出与需求分析

（1）题目内容说明：本题目要求应用OpenGL的光照技术和纹理技术实现一个简单的三维真实感图形的程序设计。具体要求实现功能： 1）通过对话方式实现交互式设计光照模型功能。 2）实现三维模型纹理映射功能。

3）用鼠标跟踪球方法实现三维模型的空间旋转。

（2）技术要点说明

1）三维模型显示场景树：将三维可视化模型场景内容分解用一种树或表数据结构描述。

2）实现一个读Targa文件的程序：Targa是一种常见的图像格式文件，该文件通常以未压缩的格式存储图像。

3）实现鼠标跟踪球方法程序。

二．设计思路

要设计一个良好的场景和优秀

西安工业大学学士学位论文 轻型

摘要

随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程 。

首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。

文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。 最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。 关键词：机械手；运动仿真；液压传动；液压缸；

1

西安工业大学学士学位论文 The light stable motion transports manipulator's design and the movement simulation

Abstract

The applying of

河北工程大学毕业论文

第1章 绪论 1.1工业机械手简介

机械手是模仿人的手部动作，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，它是机械化、自动化的重要手段。因此，获得了日益广泛的应用，特别在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，它代替了人的工作，具有重要的意义。在机械加工中，冲压、铸、锻、焊、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面，也已愈来愈引起人们的重视。

机械手一般由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等组成，驱动系统可采用液压传动、气动传动、电气传动和机械传动等形式，而多数采用电液机联合传动。

该机械手是将圆柱形零件从传送带上夹装到专用机床上，待加工完毕后再夹装回传送带的专用机械手(见示意图)。机械手总体设计分为夹持器、伸缩臂、升降臂和底座四大部件设计及二个系统：PC电控系统与液压控制系统设计。夹持器安装于伸缩臂上，伸缩臂安

装在升降臂上，升降臂安装在底座上。连接方式均为法兰盘螺栓连接。

1.2机械手的组成和工作程序

机械手的动作要求分为14步。从原位开始——伸出——下降——夹紧——上升——回缩——下降——正转——上升——下降——松开——上升——缩回

摘要

本次设计的课题是自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。

机械手能代替人工操作，起到减轻工人劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分：手爪、手腕、直臂。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。设计了手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆；手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆；设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩；画出机械手的运动简图；对工作机构和传动系统进行设计计算，包括主要部件的设计计算、强度校核和运动分析；设计绘制起升装置的总图和主要零件工作图；利用三维CAD软件对主要零件进行实体设计和造型。

关键词：直臂与夹持部件；机械手；CAD二维设计；Pro/e三维设计

Abstract

The topic of this design is the main component of the automatic up-down material manipulator design and 3 d modellin

摘要

本次设计的课题是自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。

机械手能代替人工操作，起到减轻工人劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分：手爪、手腕、直臂。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。设计了手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆；手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆；设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩；画出机械手的运动简图；对工作机构和传动系统进行设计计算，包括主要部件的设计计算、强度校核和运动分析；设计绘制起升装置的总图和主要零件工作图；利用三维CAD软件对主要零件进行实体设计和造型。

关键词：直臂与夹持部件；机械手；CAD二维设计；Pro/e三维设计

Abstract

The topic of this design is the main component of the automatic up-down material manipulator design and 3 d modellin

§4.5 三维图形的几何变换

? 三维图形的基本变换矩阵有哪些？

? 三维图形变换的应用（三视图、轴测图、透视图）。

和二维图形一样，用适当的变换矩阵也可以对三维图形进行各种几何变换。对三维空间的点如(x,y,z)，可用齐次坐标表示为(x,y,z,1)。因此，三维空间里点的变换可写为：

?A?D?1??H??LBEIMCFJNP??Q?，此方阵R??S??x'y'z'1???xyz亦可分为四部分，其中左上角部分产生比例、对称、错切和旋转变换；左下角部分产生平移变换；右上角部分产生透视变换；右下角部分产生全比例变换。

一、 三维比例变换（基点为原点）

?x'y'z'1???xyz?A?01??0E000??0???AxEyJz1??00J0???0001??

由上式可知：A、E、J分别控制X、Y、Z方向的比例变换。若A＝E=J=1，S≠1，则元素S可使整个图形按同一比例放大或缩小。即：

?1000???x'y'z'1???xyz1??0100???0010???xy??000S??

若S>1，则整个图形变换后缩小；若S<1，则整个图形变换后放大。

下图为对一三棱锥分别实行局部比例变换(X方向放大1倍；Y方向缩小1倍；Z方向比例不变)和全比例放大1倍的变换。

zS???x??S