移動機械臂設(shè)計及其運動學參數(shù)標定的研究.pdf

1、移動機械臂是指安裝于移動平臺上的機械臂,是近年來機械臂研究領(lǐng)域的熱點之一,當移動平臺到達指定地點后,移動機械臂就可實現(xiàn)對目標任務(wù)的操作。本文來源于國防科工局“十二五”計劃基礎(chǔ)研究項目“移動機器人用模塊化機械臂的研究”,完成了移動機械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計,研究了機械臂的運動學參數(shù)標定問題,標定后可以為機械臂提供準確的運動學參數(shù)。
　　首先,本文根據(jù)用戶提出的設(shè)計指標,結(jié)合移動機械臂使用過程中可能遇到的組件更換問題和環(huán)境條件惡劣問題,完成了移

2、動機械臂的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中包括對機械臂構(gòu)型的分析確定;基于局部模塊化思想的多傳感器關(guān)節(jié)設(shè)計;臂桿連接件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。并簡要介紹了移動機械臂的電氣系統(tǒng)和控制方式。所設(shè)計的移動機械臂整體重量約為11kg,具有5個自由度,關(guān)節(jié)采用旋轉(zhuǎn)-俯仰-俯仰-俯仰-旋轉(zhuǎn)的布局方式。電路驅(qū)動控制板采用與關(guān)節(jié)固連的方式以方便關(guān)節(jié)或連接件的快速更換,采用中心孔走線并在關(guān)節(jié)運動處特別加上了防水防塵用的旋轉(zhuǎn)格萊圈,使機械臂具有全天候工作能力,機械臂關(guān)節(jié)內(nèi)集成的

3、多種傳感器用來實現(xiàn)機械臂閉環(huán)控制。
　　其次,在完成機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上,本文研究了移動機械臂的正逆運動學,并針對本文所設(shè)計的移動機械臂構(gòu)型,選用 Hayati提出的改進 D-H參數(shù)法建立機械臂的平行相鄰關(guān)節(jié)間的轉(zhuǎn)換矩陣。推導(dǎo)出了針對本文構(gòu)型的機械臂運動學參數(shù)誤差模型。
　　然后,在機械臂運動學參數(shù)標定過程中,本文引入了可觀性指數(shù)作為標定過程中測量位姿選取的評價標準。分析了用于機械臂運動學參數(shù)標定的改進 DETMAX算法中的