五自由度機械手軌跡規(guī)劃研究及動力學(xué)分析.pdf

1、在如今這樣一個工業(yè)自動化的時代，機器人作為一種興盛的自動化設(shè)備被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。由于它具有可廣泛應(yīng)用性、工作時效高、速度響應(yīng)快、穩(wěn)定性強、反復(fù)精度高，可以工作數(shù)十年，自動化水平非常高等特點[1]。以其特有的良性結(jié)構(gòu)和柔性控制方式，從而具有傳統(tǒng)機械無可比擬的優(yōu)勢，故而工業(yè)機器人的技術(shù)在快速發(fā)展。由于五自由機械手的靈活度高，被廣泛的用于各個領(lǐng)域，為了使機械手的加工效率和精度大大提高，故針對五自由度機械手的運動規(guī)劃的研究和分析具有重要的

2、意義。
　　五自由度機械手末端位姿控制涉及到末端位姿的描述，傳統(tǒng)的S型加減速控制方法較少考慮末端軸矢量的變化，因此對末端位姿不能簡單有效、準(zhǔn)確控制，無法有效兼顧精度和效率等問題;并且由于五軸機械手的靈活度，故而關(guān)節(jié)角度存在多解問題，為解決五自由度機械手的逆解的多解問題，故而通過對實際工況的分析，加以關(guān)節(jié)角度的限制，將多解分為可合理選擇的八種情況。本文以五軸驅(qū)動式串聯(lián)機械手為對象，進行運動規(guī)劃以及動力學(xué)研究。
　　為了更好的分

3、析機械手，首先根據(jù)國內(nèi)外的五軸機械手的結(jié)構(gòu)特征，確定五軸機械手的模型方案。用三維軟件solidworks建立機械手的模型，并以該模型設(shè)計出大概的機構(gòu)模型為本體，安裝控制系統(tǒng)，搭建好實驗平臺。
　　接著，對五自由度機械手進行運動學(xué)和動力學(xué)分析。基于D-H坐標(biāo)系法，針對5R機械手進行坐標(biāo)建模并確定其連桿參數(shù)，根據(jù)得到的運動學(xué)方程完成正逆解的運算;并針對五自由度機械手的多解問題進行分類討論，合理的取解。通過拉格朗日法則推出系統(tǒng)動力學(xué)方程

4、，把得到的動力學(xué)方程編寫代碼，將建立的三維模型導(dǎo)入到matlab軟件中去，基于matlab軟件對五自由度機械手進行運動學(xué)的驗證與仿真;在visaul studio的編譯環(huán)境利用OpenGL技術(shù)編寫五自由度機械手的三維可視化仿真軟件，來實現(xiàn)實時可操作性的五自由度機械手的仿真系統(tǒng)。根據(jù)機械手的運動學(xué)算法的模塊來實現(xiàn)對機械手模型的運動控制，最終達到實時的動畫效果[2]。
　　本文最后對機械手的末端軌跡插補的研究，傳統(tǒng)方法較少考慮末端軸矢