模塊化機(jī)械臂的設(shè)計(jì)及其控制的研究.pdf

1、傳統(tǒng)機(jī)器人一般是針對(duì)特定空間內(nèi)的特定任務(wù)對(duì)機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)型和運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行設(shè)計(jì)的,它們往往具有固定的結(jié)構(gòu),這些固定結(jié)構(gòu)的機(jī)器人特點(diǎn)是低成本和高精度。然而這些傳統(tǒng)機(jī)器人一個(gè)普遍存在的缺點(diǎn)是不能夠適應(yīng)工作空間和工作任務(wù)的改變而改變自身的結(jié)構(gòu),并且在不同工作環(huán)境下完成不同工作任務(wù)有一定的局限性。模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的研究目的就是解決這些傳統(tǒng)機(jī)器人的諸如以上提到的各種缺陷問(wèn)題。
　　本文在第一代旋轉(zhuǎn)模塊的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上針對(duì)其現(xiàn)存的缺點(diǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)模塊進(jìn)

2、行了結(jié)構(gòu)的改進(jìn),并對(duì)模塊化機(jī)器人的關(guān)節(jié)模塊進(jìn)行了研究。按照任務(wù)要求對(duì)模塊化機(jī)械臂進(jìn)行了構(gòu)型分析與設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)連接件并組裝6自由度機(jī)械臂和7自由度機(jī)械臂。實(shí)驗(yàn)室最終目的是完成家用服務(wù)機(jī)器人的設(shè)計(jì),因此本文設(shè)計(jì)機(jī)械臂構(gòu)型后也設(shè)計(jì)了一款機(jī)械手充當(dāng)機(jī)械臂的末端執(zhí)行器。
　　機(jī)械臂構(gòu)型設(shè)計(jì)完成后,本文對(duì)所設(shè)計(jì)的6-DOF模塊化機(jī)械臂進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解計(jì)算完成后針對(duì)其多解問(wèn)題編寫(xiě)了優(yōu)化選擇逆解算法程序,并在機(jī)械臂樣機(jī)上進(jìn)行了程序驗(yàn)證。

3、同時(shí),基于運(yùn)動(dòng)學(xué)正解本文對(duì)6自由度模塊化機(jī)械臂做了運(yùn)動(dòng)空間的Matlab仿真分析,結(jié)果與機(jī)械臂樣機(jī)的實(shí)際分析吻合。
　　本文對(duì)機(jī)械臂的抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃,將運(yùn)動(dòng)軌跡按照起始點(diǎn)、提升點(diǎn)、下降點(diǎn)和終止點(diǎn)分為三段,并用多項(xiàng)式插值軌跡規(guī)劃算法對(duì)其進(jìn)行了軌跡規(guī)劃。
　　最后結(jié)合模塊化機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了總體-分布式控制系統(tǒng)。上級(jí)主控機(jī)主要完成系統(tǒng)管理和各種復(fù)雜運(yùn)算功能。下級(jí)各關(guān)節(jié)模塊采用Copley驅(qū)動(dòng)控制器,負(fù)責(zé)接收主